陕西某贫铁矿石选矿试验

    陕西某贫铁矿石中金属矿物主要为磁铁矿、钛铁矿，其次为赤褐铁矿、黄铁矿、铝铬铁矿等。非金属矿物主要为蛇纹石，其次为辉石，此外有少量石英、碳酸盐矿物。磁铁矿为回收的主要目的矿物，粒度以-0.08mm为主。部分磁铁矿呈它形-半自形集合体，粒度范围为0.01～0.03mm，较细，而且又包裹有脉石矿物；部分磁铁矿与脉石矿物形成贫连生体，而脉石矿物多为片状、纤维状蛇纹石，难以磨碎。要使磁铁矿充分单体解离，该矿石必须细磨。本文采用“粗磨弱磁抛尾一磁性产品阶段磨矿阶段弱磁选流程”及“原矿预先弱磁抛尾一阶段磨矿阶段弱磁选流程”分别对该矿进行了选矿试验研究，并推荐后一流程选别该矿石。

    一、矿石性质

    对选矿试样进行了多元素分析、铁物相分析及矿物组成分析，结果分别见表1～表3。

    由表1～表3可见，该矿石自然类型为蛇纹岩型铁矿石，其工业类型为混合矿石。矿石中的金属矿物为磁铁矿、钛铁矿，其次为赤褐铁矿、黄铁矿、铝铬铁矿等。非金属矿物主要为蛇纹石，其次为辉石，此外有量石英、碳酸盐矿物。矿石中最主要的有用矿物为铁矿，该磁铁矿粒级以－0.08mm为主，占57.99%。

表1  原矿多元索分析结果（质量分数）/%

    1）单位为g/t。

表2  原矿铁物相分析结果

表3  矿石矿物组成（质量分数）/%

    部分磁铁矿呈它形-半自形粒状集合体，粒径小于0.01～0.03mm，这部分磁铁矿粒度细，又包裹有脉石矿物。为了提高铁精矿的质量，必须细磨才能使脉石与之充分解离。

    部分磁铁矿与脉石矿物形成贫连生，而脉石矿物多为片状、纤维状的蛇纹石，蛇纹石不易磨碎。所以预测需多段磨矿、多段选别。

    绝大部分磁铁矿中含有一定量的Ti，这部分磁铁矿平均含铁65%左右；另还有部分磁铁矿为铬磁铁矿，平均含铁53%左右，而且铬磁铁矿呈它形粒状和细粒状集合体，粒径0.01～0.3mm，部分以细粒状包裹于铝铬铁矿中，需细磨才能解离。

    二、选矿试验

    （一）粗磨弱磁抛尾-磁性产品阶段磨矿阶段弱磁选流程

    1、磨矿粒度试验

    磨矿粒度是决定选别指标的关键因素。只有将矿石磨细，使铁矿物得到较充分的单体解离，才能通过选别工艺将其与脉石矿物分离。试验采用湿式弱磁选机，在100mT的磁感应强度下进行磨矿粒度试验，补加水流量为100mL/s（以下同），结果见表4。

表4  粗选磨矿粒度对铁粗精矿指标的影响

    由表4可知，随着物料被磨细，铁粗精矿TFe品位，回收率略有上升，考虑到粗精矿需要再磨，因此粗选磨矿粒度可以适当放粗。综合考虑，粗选选择-0.074mm粒级占60%为宜。试验结果也表明，磨矿粒度较粗时，尾矿产率大且铁的损失率低。因此，认为抛尾时的粒度还可以再粗，在后面的试验中要进行磨矿前的预先抛尾试验。

    2、磁感应强度试验

    物料磨至-0.074mm粒级占60%进行了磁感应强度试验，结果见表5。

表5  粗选磁感应强度对铁粗精矿指标的影响

    由表5可知，随着磁感应强度增加，铁粗精矿TFe品位略呈下降趋势，回收率呈上升趋势，综合考虑品位和回收率，粗选磁感应强度选择100mT为宜。

    3、精选再磨粒度及选别段数试验

    粗精矿经一段再磨后分别进行精选一次与精选两次对比试验，磁感应强度为100mT，结果见表6和表7。

表6  精选一次时再磨粒度对铁精矿指标的影响

表7  精选二次时再磨粒度对铁精矿指标的影响

    由表6和表7结果可知，随着物料被磨细，铁精矿TFe品位呈上升趋势。当磨矿粒度达到-0.037mm粒级占90%时，无论是精选一次还是精选两次，铁精矿TFe品位仍然难以达到62%；当磨至-0.037mm粒级占85%以上时，两次精选，铁精矿TFe品位大于62%。试验结果也表明，当一段再磨粒度为-0.037mm粒级占70%，精选一次后，可以抛弃12%左右的尾矿。综合考虑品位、回收率及磨矿成本，所以一段再磨粒度选择-0.037mm粒级占70%，精选一次为宜。

    4、精选磁感应强度试验

    固定一段再磨粒度为-0.037mm粒级占70%，精选一次，进行了磁感应强度试验，试验结果见表8。

    由表8结果可知，随着磁感应强度增加，铁精矿TFe品位呈下降趋势、回收率呈上升趋势，综合考虑品位和回收率，精选一段磁感应强度选择70mT为宜。

表8   精选磁感应强度对铁精矿指标的影响

    5、精选二段再磨粒度试验为确定精选二段再磨粒度，在磁感应强度为50mT条件下进行了精选二段试验，结果见表9。

表9   精选二段再磨粒度对铁精矿指标的影响

    由表9可以看出，随着物料磨细，铁精矿TFe品位呈上升趋势。且当磨矿粒度达到-0.030mm粒级占90%时，铁精矿 TFe品位达到 62%。因此要得到品位大于62%的铁精矿产品，再磨粒度-0.030mm粒级含量应在90%以上。

    6、磁感应强度试验

    固定二段磨矿粒度为-0.030mm粒级占90%，进行了精选二段磁感应强度试验，结果见表10。

表10  精选二段磁感应强度对铁精矿指标的影响

    由表10可知，随着磁感应强度增加，铁精矿TFe品位呈下降趋势。回收率呈上升趋势。在保证铁精矿TFe品位大于62%的前提下，精选二段磁感应强度选择50mT为宜。

    7、综合条件平行试验

    粗选磨矿粒度为-0.074mm粒级占60%，磁感应强度100mT，一段再磨粒度为-0.037mm粒级占70%，磁感应强度70mT，二段再磨粒度为-0.030mm粒级占90%，磁感应强度50mT，进行了综合平行试验，结果见表11。

    表11结果表明，粗磨弱磁抛尾-两段再磨-两段再选的流程所选用的条件适宜，试验结果稳定。

    （二）原矿预先弱磁抛尾-阶段磨矿阶段弱磁选流程

    由于矿石中有用铁矿物含量仅为20%～25%，如能在磨矿前预先丢弃部分废石，适当提高入选品位，则可降低矿石处理成本。由于来样质量限制，分别对-2mm和-12mm两粒级的原矿进行了预先弱磁抛尾试验，将抛尾后的磁性产品再进行阶段磨矿磁选。

表 11  综合条件平行流程试验结果

    按照图 1所示流程，分别对-2mm和-12mm原矿进行了预先抛尾-阶段磨矿-阶段磁选全流程试验，结果见表12。

表12   原矿预先抛尾-阶段磨矿阶段磁选全流程试验结果

    -2mm与-12mm弱磁预先抛尾-阶段磨矿阶段磁选两流程抛尾量分别为45.35%和22.67%，所得铁精矿指标相差不大。本次试验确定原矿抛尾粒度为-12mm。

    （三）推荐流程

    最终推荐的原则流程为：破碎至-12mm的原矿经磁滑轮预先抛尾，磁性产品阶段磨矿阶段湿式弱磁选数质量流程见图2。经预先抛尾-阶段磨矿-阶段磁选流程，可获得产率为23.41%、TFe品位为62.95%、回收率为72.09%的铁精矿。

    三、结语

    （一）陕西某贫铁矿石类型为蛇纹岩型铁矿石，磁性铁占75.01%，工业类型属混合矿石。该磁铁矿的粒度变化范围较大，但主要以-0.08mm细粒为主，占57.99%。部分粒度小于 0.01～0.03mm的细粒磁铁矿集合体不仅包裹脉石，而且与脉石贫连。主要脉石矿物蛇纹石本身呈纤维状、片状，在磨矿过程中不易磨碎，因此须采用多段再磨才能使磁铁矿充分解离。部分铬磁铁矿因含有Ti、Cr、Al、Mg、Mn，平均含铁只有53%左右；还有大部分磁铁矿含有Ti，平均含铁65%左右。这是导致铁精矿品位不高的主要原因。

    （二）最终推荐流程为：-12mm原矿磁滑轮预先抛尾-阶段磨矿-阶段选别，所得铁精矿产率 23.41%，TFe品位为62.95%，TFe回收率为72.09%，其中MFe回收率为94.26%。