張祖剛 張若川

（1.寶武資源南京梅山礦業(yè)公司；2.西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院）

鋼鐵是國民經(jīng)濟和國防建設(shè)重要的基礎(chǔ)材料之一，我國鋼鐵鐵素資源自給率不足20%。近年來，我國鐵礦石資源企業(yè)在國外開發(fā)的鐵礦資源大多為“貧、細(xì)、雜”的需選鐵礦石，在選礦高效回收鐵素資源時，為提高同國外礦山鐵精礦的競爭力，保障國內(nèi)鋼鐵企業(yè)鐵素資源的供應(yīng)能力，優(yōu)化在國外開發(fā)鐵礦的選礦工藝和降低國外鐵礦山噸礦精礦加工成本顯得尤為重要。磨礦電耗約占選礦廠總能耗的一半以上，磨前預(yù)選技術(shù)是實現(xiàn)“多碎少磨、能拋早拋”的有效手段，也是實現(xiàn)低品位鐵礦石選礦廠節(jié)能增效的重要途徑和有效方法［1-3］。本文結(jié)合國外某鐵礦石的性質(zhì)特點、類似礦石選廠工藝流程及目前國內(nèi)外選礦技術(shù)發(fā)展水平，對國外某鐵礦進行了預(yù)選工藝試驗研究和優(yōu)化，以期獲得滿意的試驗指標(biāo)，為該鐵礦的選礦工藝流程設(shè)計提供依據(jù)。

1 原礦性質(zhì)與試驗設(shè)備

1.1 原礦性質(zhì)

結(jié)合國外某鐵礦開采設(shè)計的圍巖混入率，用地質(zhì)樣、圍巖樣配制試驗樣，作為選礦預(yù)選工藝試驗及優(yōu)化研究的試驗原礦樣，配樣情況見表1，原礦化學(xué)成分及鐵物相分析結(jié)果見表2、表3。

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由表2、表3 可知，該鐵礦石全鐵品位36.59%、磁性鐵中鐵含量26.85%、FeO 含量11.70%，燒失0.36%，主要有價元素為鐵，有害雜質(zhì)硫、磷含量較低，屬混合鐵礦石。該鐵礦原礦堿性系數(shù)0.07，為酸性礦石。礦石中的鐵主要以磁鐵礦形式存在，全鐵中磁性鐵分布率為73.38%，赤、褐鐵礦中鐵分布率為14.89%，硅酸鐵分布率為11.40%，硫化鐵及碳酸鐵含量較低，燒損低。其中，磁性鐵和赤、褐鐵礦二者鐵分布率高達88.27%，是該鐵礦石需回收的主要有用鐵礦物［4-5］。

1.2 選礦試驗設(shè)備

結(jié)合該礦石的性質(zhì)特點，試驗所用主要設(shè)備為?350 mm×370 mm 干式弱磁選機、CCTS-0503 型粗粒濕式永磁筒式磁選機、8025 型高壓輥磨機、?400 mm×300 mm 型濕式電磁圓筒弱磁選機、Slon-750 型立環(huán)脈動高梯度強磁選機、?600 mm螺旋溜槽、XCY-73型1 100 mm×500 mm搖床等。主要設(shè)備照片見圖1～圖4。

2 國外某鐵礦預(yù)選試驗研究

2.1 原礦常規(guī)破碎—磁選預(yù)選拋尾試驗

將礦石常規(guī)破碎至-20 mm，進行干式磁選拋尾磁場強度、圓筒線速度和分隔板距離試驗。

2.1.1 不同磁場強度干式磁選預(yù)選拋尾試驗

試驗設(shè)備為?350 mm×370 mm 干式磁選機，圓筒線速度均為1.8 m/s，不同磁場強度條件試驗結(jié)果見表4。

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由表4 可知，在相近產(chǎn)率情況下，隨著磁場強度的升高，精礦全鐵和磁性鐵回收率均有提高；當(dāng)磁場強度為278.66 kA/m 時，可獲得產(chǎn)率89.06%、鐵品位38.55%、鐵回收率94.38%的精礦，此時精礦磁性鐵回收率99.55%；因此，磁場強度選擇278.66 kA/m 進行后續(xù)試驗。

2.1.2 不同圓筒線速度干式磁選預(yù)選拋尾試驗

在磁場強度278.66 kA/m、分隔板距離280 mm 的條件下，進行不同圓筒線速度干式磁選預(yù)選拋尾試驗，試驗結(jié)果見表5。

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由表5 可知，隨著圓筒線速度的增加，拋尾產(chǎn)率和尾礦中磁性鐵損失率增加；當(dāng)圓筒線速度為1.8 m/s 時，可獲得產(chǎn)率89.06%、鐵品位38.55%的精礦，此時精礦磁性鐵回收率99.55%；故圓筒線速度選擇1.8 m/s進行后續(xù)試驗。

2.1.3 不同隔板距離干式磁選預(yù)選拋尾試驗

在磁場強度278.66 kA/m、圓筒線速度1.8 m/s 的條件下，進行不同隔板距離干式磁選預(yù)選拋尾試驗，試驗結(jié)果見表6。

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由表6 可知，隨著分隔板距離的減小，拋尾產(chǎn)率和尾礦中磁性鐵損失率增加；當(dāng)分隔板距離為240～280 mm 時，可獲得產(chǎn)率86.78%～89.06%、鐵品位38.55%～38.91%的精礦，此時，精礦磁性鐵回收率99.18%～99.55%，指標(biāo)較好。

2.1.4 原礦磁選預(yù)選拋尾生產(chǎn)驗證試驗

將原礦破碎至-20 mm，在磁場強度278.66 kA/m、圓筒線速度1.8 m/s、分隔板距離260 mm的條件下，進行干式磁選預(yù)選拋尾生產(chǎn)驗證試驗，試驗結(jié)果見表7。

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由表7 可知，試驗重現(xiàn)性很好，經(jīng)干式磁選拋尾可獲得產(chǎn)率88.08%、全鐵品位38.63%的精礦，精礦品位僅提高2.35 個百分點，此時精礦磁性鐵回收率99.40%，但全鐵回收率僅為93.80%，磁選預(yù)選拋尾產(chǎn)率為11.92%，尾礦中磁性鐵含量高達1.34%，尾礦全鐵品位高達18.88%，原礦常規(guī)破碎至-20 mm 預(yù)選拋尾效果不理想。

2.2 常規(guī)破碎干選精礦高壓輥磨粒度分析

將表7 中精礦高壓輥磨至-1 mm 和-3 mm 后，分別進行粒度組成分析，結(jié)果見表8。

由表8 可知，高壓輥磨-3 mm 樣和-1 mm 樣中的-0.076 mm 粒級含量分別為30.08%和33.18%，二者-0.076 mm 粒級含量相近；隨著高壓輥磨裝備的日益成熟和超細(xì)碎技術(shù)在各礦山的應(yīng)用情況，建議對該鐵礦石高壓輥磨超細(xì)碎粒度閉路篩分控制在-3 mm。

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2.3 高壓輥磨產(chǎn)品濕式磁選預(yù)選拋尾試驗

對高壓輥磨產(chǎn)品（-3 mm）進行濕式磁選拋尾試驗，主要包括弱磁選磁場強度、中磁選磁場強度、強磁選磁場強度等試驗。

2.3.1 弱磁選不同磁場強度組合試驗

對高壓輥磨產(chǎn)品-3 mm樣進行1粗1精弱磁選不同磁場強度組合試驗，試驗結(jié)果見表9。

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由表9 可知，高壓輥磨產(chǎn)品-3 mm 樣經(jīng)弱磁1 粗（磁場強度159.24 kA/m）1精（磁場強度127.39 kA/m），可獲得產(chǎn)率63.02%、鐵品位50.37%的精礦，精礦品位提高了11.86 個百分點，此時磁性鐵回收率為98.04%，但全鐵回收率僅82.42%，說明該混合鐵礦石采用弱磁選時，弱磁性礦物未得到有效回收，大部分進入尾礦中造成金屬流失。

2.3.2 弱磁選精礦檢測結(jié)果分析

對表9 中-3 mm 樣精選精礦檢測粒度組成及金屬量分布，結(jié)果見表10。

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由表10 可知，高壓輥磨產(chǎn)品-3 mm 樣1 粗1 精弱磁選的精選精礦-0.15 mm 粒級產(chǎn)率39.48%、鐵品位高達64.75%，-0.10 mm 粒級產(chǎn)率29.42%、鐵品位高達66.36%，-0.15 mm 粒級篩分脫水可直接作為鐵精礦。

為探索-0.15 mm 粒級鐵品位進一步提高的可能性，對表10中-0.15 mm樣進行磁選管弱磁選試驗，磁場強度為95.54 kA/m，試驗結(jié)果見表11。

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由表11 可知，高壓輥磨-3 mm 樣精選精礦中-0.15 mm 粒級產(chǎn)品經(jīng)弱磁選可獲得產(chǎn)率96.20%（對原礦20.63%）、鐵品位66.59%的鐵精礦。

2.3.3 中磁選不同磁場強度試驗

為探索粗選尾礦鐵品位降低的可能性，對高壓輥磨產(chǎn)品-3 mm 樣粗選尾礦進行中磁選磁場強度試驗，試驗結(jié)果見表12。

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由表12 可知，高壓輥磨產(chǎn)品-3 mm 樣粗選尾礦經(jīng)中磁選（磁場強度278.66 kA/m），可獲得產(chǎn)率9.62%（對弱磁選給礦3.10%）、鐵品位18.82%的精礦，遠(yuǎn)低于赤、褐鐵礦的理論品位，此時磁性鐵回收率為22.68%（對弱磁選給礦0.25%），說明中磁選磁場強度偏低，不足以磁選出比磁化系數(shù)較低的赤、褐鐵礦，只磁選出了低品位的貧磁鐵礦連生體；繼續(xù)增加中磁選磁場強度，精礦磁性鐵回收率變化不大，說明剩余的磁性鐵以微晶形式星點狀嵌布在脈石或弱磁性礦物中。

2.3.4 強磁選不同磁場強度試驗

對表12 中高壓輥磨產(chǎn)品-3 mm 樣中磁選尾礦進行強磁選磁場強度試驗，采用SLon-750型強磁選機，棒介質(zhì)尺寸6 mm，試驗結(jié)果見表13。

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由表13 可知，當(dāng)磁場強度為796.18 kA/m 時，-3 mm 樣中磁選尾礦經(jīng)強磁分選獲得了產(chǎn)率51.72%（對弱磁選給礦15.15%）、鐵品位30.54%、鐵回收率86.77%（對弱磁選給礦11.97%）的精礦；說明中磁選尾礦中的弱磁性含鐵礦物經(jīng)強磁選得到了有效回收，尾礦品位降低到4.99%，但強磁精礦品位僅為30.54%，比磁化系數(shù)與赤褐鐵礦相近的弱磁性硅酸鹽礦物可能進入了強磁精礦。

2.4 強磁選精礦隔渣—重選得精探索試驗

研究資料表明，赤褐鐵礦和弱磁性硅酸鹽礦物雖然比磁化系數(shù)相近，但二者的密度有較大差異，對強磁精礦可嘗試采用重選進行分離。對表13 中-3 mm 樣強磁精礦進行隔渣—重選得精探索試驗。首先采用篩孔尺寸為0.5 mm 的篩子將其中的+0.5 mm粒級篩除，-0.5 mm 樣進行重選探索試驗，試驗流程為1 粗1 精，重選所用設(shè)備為XCY-73 型1 100 mm×500 mm 搖床、?600 mm 螺旋溜槽。試驗結(jié)果見表14～表16。

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由表14可知，強磁精礦+0.5 mm 篩上產(chǎn)品產(chǎn)率為7.27%，遠(yuǎn)低于高壓輥磨產(chǎn)品+0.5 mm 產(chǎn)率27.66%，說明該混合鐵礦石在+0.5 mm 時，弱磁性赤褐鐵礦與磁鐵礦大多以集合體形式存在進入弱磁選精礦，只有少量與磁鐵礦解離的赤褐鐵礦集合體進入弱磁選尾礦。由表15、表16可知，高壓輥磨產(chǎn)品-3 mm 樣強磁精礦經(jīng)隔渣，篩下產(chǎn)品搖床重選可獲得產(chǎn)率32.36%（對弱磁選給礦4.55%）、鐵品位65.45%的精礦；篩下產(chǎn)品溜槽重選可獲得產(chǎn)率32.10%（對弱磁選給礦僅4.51%）、鐵品位62.60%的精礦，說明-0.5 mm 粒級時大部分赤褐鐵礦和弱磁性硅酸鹽礦物已經(jīng)解離，利用二者密度差異采用重選方法可得到合格鐵精礦。

3 混合鐵礦石預(yù)選推薦流程

綜合上述試驗結(jié)果，為提高金屬回收率和降低入磨礦量，在常規(guī)破碎段不考慮預(yù)選拋尾，直接高壓輥磨閉路超細(xì)碎至-3 mm 后，采用濕式弱磁選+SLon高梯度強磁選粗顆粒拋尾。該鐵礦石預(yù)選工藝推薦流程見圖5。

4 結(jié) 論

（1）國外某混合鐵礦石全鐵品位36.59%，磁性鐵中鐵含量26.85%，主要以磁鐵礦形式存在，磁性鐵分布率73.38%；其次為赤褐鐵礦和硅酸鐵，鐵分布率分別為14.89%和11.40%。其中，磁性鐵和赤、褐鐵礦二者鐵分布率高達88.27%，是該鐵礦石需要回收的主要有用鐵礦物。

（2）該混合鐵礦石高壓輥磨產(chǎn)品-3 mm樣強磁精礦經(jīng)隔渣，篩下產(chǎn)品搖床重選可獲得產(chǎn)率32.36%、鐵品位65.45%的精礦；篩下產(chǎn)品溜槽重選可獲得產(chǎn)率32.10%、鐵品位62.60%的精礦，說明-0.5 mm 時大部分赤褐鐵礦和弱磁性硅酸鹽礦物已經(jīng)解離，利用二者密度差異采用重選可得到合格鐵精礦。

（3）基于盡量簡化工藝流程及節(jié)能減排的宗旨，該試驗推薦原礦常規(guī)破碎—高壓輥磨（-3 mm）—濕式磁選+SLon高梯度強磁選粗顆粒預(yù)選拋尾—篩分脫水—篩上粗顆粒精礦磨礦—篩下礦漿弱磁選+重選直接拿精工藝流程，作為該混合鐵礦石的原則預(yù)選工藝流程。