曹玉川，楊柳毅，程 征，劉思為，黃光耀，丁開振，嚴(yán)文澤

（1.長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；2.安徽馬鋼羅河礦業(yè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 231562）

鐵礦作為鋼鐵工業(yè)的主要原料，是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中，鐵是最重要的金屬，是碳鋼、鑄鐵的主要元素。我國(guó)鐵礦資源總探明儲(chǔ)量大，但其中很多屬于難選鐵礦石，隨著鋼鐵行業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)對(duì)鐵礦資源的開發(fā)強(qiáng)度加大，資源品位高、分選性好的鐵礦資源正逐漸減少，礦產(chǎn)資源可持續(xù)供給能力下降，后備資源不足，未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，我國(guó)對(duì)鐵礦的需求仍將維持高位，復(fù)雜難利用鐵礦石將成為選礦技術(shù)研究的重點(diǎn)之一，復(fù)雜難選鐵礦石資源的開發(fā)利用，對(duì)于緩解我國(guó)鐵礦石供求矛盾、保障國(guó)家資源安全及鋼鐵工業(yè)經(jīng)濟(jì)安全具有重大意義［1－5］。

1 原礦性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)成分

原礦的多元素化學(xué)成分分析結(jié)果和鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果見表1和表2。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

由表1和2可以看出：（1）礦石中主要可回收元素為鐵，含量30.49%，硫含量為2.35%；（2）主要脈石組分為MgO和SiO2，其次為CaO和Al2O3；（3）鐵主要以磁鐵礦形式存在，分布率為75.80%，這也是弱磁選回收鐵的理論收率，另外還有7.97%的鐵以赤褐鐵礦形式存在。

1.2 礦物組成及含量

經(jīng)鏡下鑒定、X射線衍射、掃描電鏡和MLA分析查明，礦石中鐵礦物主要為磁鐵礦，此外有少量的赤鐵礦和褐鐵礦，其它金屬硫化物為黃鐵礦和磁黃鐵礦。脈石礦物主要有蛇紋石、云母、菱鎂礦，其次有角閃石、長(zhǎng)石、滑石等，石英含量很少，見表3。

表3 礦石中主要礦物組成及含量 %

1.3 磁鐵礦的產(chǎn)出形式

大部分呈粒狀、不規(guī)則粒狀，形態(tài)復(fù)雜者呈柱狀、長(zhǎng)條狀、纖維狀、束狀、網(wǎng)脈狀、串珠狀、云霧狀。少量磁鐵礦有氧化現(xiàn)象，沿顆粒邊緣和裂隙產(chǎn)生不同程度的赤鐵礦化。礦物粒度總體較為細(xì)小，且粗細(xì)不均、相差懸殊，一般在0.01～1.5mm，部分小于0.005mm。較粗粒的磁鐵礦中常包裹細(xì)小脈石或黃鐵礦、磁黃鐵礦等硫化物。少量磁鐵礦晶粒中分布微細(xì)毛發(fā)狀角閃石或蛇紋石。

1.4 單體解離度

對(duì)磨礦細(xì)度為－0.074mm占80%和95%兩個(gè)原礦產(chǎn)品進(jìn)行了磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦的解離度測(cè)定，結(jié)果見表4。

表4 不同磨礦細(xì)度主要礦物的解離度 %

由表4可以看出，當(dāng)磨礦細(xì)度從－0.074mm占80%增加至－0.074mm占95%時(shí)，磁鐵礦單體由66.78%增加至78.45%，相比之下，其它礦物解離度均較磁鐵礦低。

總體上看即使在－0.074mm占95%的磨礦細(xì)度下，各種礦物的解離度均不高。對(duì)磁鐵礦，解離度低于80%，但有11%左右的富連生體（＞3／4部分）。

2 磁選試驗(yàn)

2.1 一段弱磁磨礦細(xì)度試驗(yàn)

針對(duì)該原礦進(jìn)行了一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)，為保證鐵回收率，一段弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度為160kA／m，試驗(yàn)結(jié)果見表5，由表5可知，粗磨條件下，鐵粗精礦品位較低，但是回收率較高，隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵粗精礦品位逐漸升高，回收率也慢慢降低，綜合各項(xiàng)指標(biāo)選擇一段磨礦細(xì)度為－0.074mm占80%。

2.2 二段弱磁磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在一段磨礦細(xì)度為－0.074mm占80%，一段磁場(chǎng)強(qiáng)度為160kA／m的條件下，對(duì)一段弱磁精進(jìn)行了再磨細(xì)度條件試驗(yàn)，二段弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度暫定為64 kA／m，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 一段弱磁精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

由表6可知，隨著再磨細(xì)度的提高，鐵精礦鐵品位逐漸升高，鐵尾礦品位也逐漸升高，鐵回收率慢慢下降，要想獲得高品位的鐵精礦，再磨細(xì)度需要－0.038mm占90%以上，綜合考慮，選擇再磨細(xì)度－0.038mm占95%較為適宜。

2.3 二段弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

在再磨細(xì)度為－0.038mm占95%條件下，對(duì)一段弱磁精礦進(jìn)行再磨磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

表7 一段弱磁精礦再磨磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的升高，鐵精礦品位逐漸下降，鐵回收率慢慢升高，綜合各項(xiàng)指標(biāo)，選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度80kA／m較為適宜。

3 脫硫試驗(yàn)

在磁選選鐵時(shí)，一段弱磁精礦和二段弱磁精礦中的S含量均達(dá)到2%以上，工藝礦物學(xué)研究顯示該部分硫?yàn)榇劈S鐵礦，因此下一步采取浮選脫硫。

脫硫試驗(yàn)方案主要為兩方面：一是原礦直接脫硫；二是弱磁精脫硫。

3.1 原礦脫硫

首先對(duì)原礦進(jìn)行了脫硫條件試驗(yàn)，確定了最優(yōu)磨礦細(xì)度為－0.074mm占80%，硫捕收劑為丁基黃藥＋丁銨黑藥（比例3∶1），硫活化劑為CSY－3，進(jìn)行了一粗二掃脫硫試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 原礦脫硫試驗(yàn)結(jié)果 %

由表8可知，采用一粗二掃流程，可獲得最終尾礦含硫0.76%，將該尾礦進(jìn)行兩段弱磁選，試驗(yàn)流程如下：一段弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度為160kA／m，磁粗精礦再磨，再磨細(xì)度為－0.038mm占95%，二段弱磁磁場(chǎng)強(qiáng)度為64kA／m。最終鐵精礦含鐵64.43%，但是其中的S仍然超標(biāo)，達(dá)到1.09%。

3.2 弱磁精脫硫

對(duì)二段弱磁精礦進(jìn)行了不同條件脫硫試驗(yàn)，最終鐵精礦含硫仍高達(dá)1.14%，因此選擇一段弱磁精礦進(jìn)行脫硫試驗(yàn)，采用一粗一掃浮硫，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 一段弱磁精礦脫硫試驗(yàn)結(jié)果 %

由表9可知，采用一粗一掃浮硫，可獲得含硫0.22%的硫尾礦，將硫尾再磨至－0.038mm 占95%，磁精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為80kA／m，可獲得最終鐵精礦TFe品位63.35%，含S0.21%，鐵回收率69.66%的指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

表10 試驗(yàn)指標(biāo)結(jié)果 %

4 結(jié) 論

1.原礦中鐵主要以磁鐵礦形式存在，分布率為75.80%，少量分布在赤褐鐵礦及脈石中。磁鐵礦粒度相差懸殊，形態(tài)呈粒狀、不規(guī)則粒狀，柱狀、長(zhǎng)條狀、纖維狀、束狀、網(wǎng)脈狀，串珠狀、云霧狀。以浸染狀、團(tuán)塊狀、網(wǎng)脈狀、微粒分散狀等復(fù)雜形式嵌布在脈石中，部分磁鐵礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦緊密嵌布?？傮w上與其它礦物嵌布關(guān)系較為復(fù)雜，充分回收得到高品位精礦難度較大。

2.原礦中硫化物主要為黃鐵礦和磁黃鐵礦，脈石礦物種類較多，主要有蛇紋石、云母、菱鎂礦、白云石，其次有角閃石、長(zhǎng)石、滑石等。

3.針對(duì)含鐵30.49%、含硫2.35%的原礦，采用“弱磁－鐵粗精礦脫硫－再磨－弱磁”工藝，在一段磨礦細(xì)度為－0.074mm 占80%，二段磨礦細(xì)度－0.038mm占95%條件下，可獲得鐵精礦含TFe 63.35%，含S0.21%，鐵回收率69.66%的指標(biāo)。