某微细粒赤铁矿选矿工艺研究

    我国是世界上赤铁矿分布最广、储量最大、品位最低的国家之一，赤铁矿在我国的铁矿资源中占有相当大的比例。赤铁矿与磁铁矿相比，嵌布粒度细，含泥量高，选矿难度较大。长期以来，国内对复杂难选赤铁矿的选矿试验研究一直没有间断过。经过几代选矿工作者锲而不舍的努力，我国赤铁矿选矿技术取得了长足的发展，逐步形成了具有我国特色的赤铁矿选矿工艺。目前，处理赤铁矿最常用的典型选矿工艺流程有阶段磨矿或连续磨矿、粗细分选、重选－弱磁选－高梯度磁选－阴离子反浮选工艺，连续磨矿、弱磁选－强磁选－阴离子反浮选工艺，焙烧、阶段磨矿－高效磁选－阳离子反浮选工艺等。

    本研究结合我国赤铁矿的选矿实践，对某微细粒赤铁矿进行了不同方案的选矿工艺试验，获得了铁精矿铁品位65.45%，铁回收率79.84%的良好指标，对处理同类型的铁矿石具有一定的参考意义。

    一、矿石性质

    （一）原矿化学多元素分析及铁物相分析

    原矿化学多元素分析和铁物相分析结果分别见表1，表2。

表1  原矿化学多元素分析结果

表2  原矿铁物相分析结果

    由表1和表2可以看出，试验矿石具有以下特点：

    1、矿石中可供选矿回收的主要组分是铁，铁品位为36.56%，没有其他可回收的有价元素。

    2、需要选矿排除的造渣组分以SiO₂为主，有害杂质磷和硫的含量都很低，对铁精矿质量影响甚微。矿石的碱性系数W（CaO＋MgO) / w ( SiO₂＋A1₂O₃）为0.18，属于典型的酸性矿石。

   3、矿石W（TFe）与W（FeO）的比值为20.09，说明矿石的氧化程度较深，属于氧化型铁矿石。

   4、铁的赋存状态不尽相同。铁在磁铁矿、赤铁矿和假象赤铁矿中的分布率占95%以上，在其他矿物中分布较少。

    （二）铁矿物粒度分布特性

    矿石中铁矿物的粒度组成及分布特点对确定合理的磨矿粒度及选矿工艺有直接的的影响。为了查明试验矿样中铁矿物的粒度分布特征，在显微镜下对铁矿物的嵌布粒度进行了统计，统计结果见表3。

表3  原矿中铁矿物析嵌布粒度

    从表3可以看出，要使铁矿物的单体解离度达到90%以上，必须细磨至－0.043mm占90％以上。这表明矿石具微细粒嵌布特征，要获得理想的选矿指标，必须注重磨矿与分级过程，以便在实现铁矿物较充分单体解离的同时，减少因过粉碎所造成的泥化对后续选别作业的影响。

    二、试验方案

    针对矿石性质，拟定了如下试验方案。

    方案1：阶段磨矿一重选一弱磁选一高梯度强磁选一反浮选方案。该方案考虑铁矿物嵌布粒度粗细不均的特点，预先在相对较粗的磨矿细度下以重选回收已解离的粗粒铁矿物，减少细磨矿量和铁矿物的泥化。目前我国鞍山地区选矿厂以及河北司家营选矿厂等均采用螺旋溜槽打头的重选一磁选一浮选流程，该流程的优点是优先取得一部分高品位精矿，实现部分早收，节省一定的磨矿成本，但缺点是流程相对复杂，同时由于部分优质铁矿物先通过重选得到了回收，造成入浮选品位较低，给后续浮选作业带来较大困难。

    方案2：阶段磨矿一弱磁选一高梯度强磁选一反浮选方案。目前国内处理赤铁矿、褐铁矿普遍采用该方案。其特点是原矿先在较粗的磨矿细度条件下，经强磁选抛去部分已解离的低品位脉石矿物，以减少细磨的人磨量；磁选粗精矿再经细磨，使铁矿物和脉石矿物获得较高的单体解离度，最终由反浮选作业除杂，达到提高铁精矿品位的目的。

    三、试验结果

    （一）方案1试验结果

    1、方案1重选试验

    采用螺旋溜槽，通过磨矿细度、分选浓度、流程结构等条件探索，最终选择在磨矿粒度为－0.076mm占85%，给矿浓度为12%的条件下，按图1流程对原矿进行重选试验。试验结果表明，原矿经过螺旋溜槽一粗一精选别，可以先获得一部分铁品位为64.35%的重选精矿，其产率为13.70%，铁回收率为24.31％。

图1  方案1重选试验流程

    2、方案1磁选试验

    对重选尾矿进行弱磁选－强磁选。SLon立环脉动高梯度磁选机具有脱泥效果好、作业精矿品位高、抛尾效果好的优点，能为浮选作业降低药剂消耗和获得高质量的铁精矿创造良好的条件。为此，选择SLon型高梯度强磁机作为强磁选设备。在磁场强度条件试验的基础上，按图2流程进行磁选试验，试验结果见表4。

图2  磁选试验流程

表4  方案1磁选试验结果

    3、方案1反浮选试验

    通过对磁选精矿进行反浮选来获得合格精矿。由于矿石中铁矿物嵌布粒度微细，因此要使最终精矿的品位达到要求，须对磁选精矿进行再磨。控制浮选温度为30℃，按图3流程及药剂条件进行反浮选再磨细度试验，试验结果见图4。

图3  反浮选再磨细度试验流程

 图4  方案1反浮选再磨细度试验结果

■－铁回收率；◆－铁品位

    从图4可以看出．随着再磨细度变细．精矿铁品位逐渐提高，要使精矿铁品位达到65%以上，再磨细度必须达到－0.043 mm占95%。因此，确定再磨细度为－0.043mm占95%。

    在－0.043mm占95%的再磨细度下，进行了反浮选药剂制度试验和开路试验。在此基础上，按图5  流程进行反浮选闭路试验，试验结果见表5。

图5  反浮选闭路试验流程

表5  方案1反浮选闭路试验结果

    表5表明，重选尾矿的磁选精矿再磨至－0.043mm占95%后，经一粗一精三扫反浮选，铁品位可由47.81%提高到65.15%，反浮选作业回收率为85.82%。

    4、方案1全流程试验

    在上述试验的基础上进行阶段磨矿一重选一弱磁选一高梯度强磁选一反浮选全流程试验。试验流程见图6，试验结果见表6。

表6  方案1全流程试验结果

图6  方案1试验流程

    由表6可知，对原矿采用阶段磨矿一重选一弱磁选一高梯度强磁选一反浮选工艺流程进行选别，获得的铁精矿铁品位为64.88%，铁回收率为79.91％。

    （二）方案2试验结果

    1、方案2磁选试验

    仍采用SLon型高梯度强磁机作为强磁选设备，按照与图2相同的试验流程对磨矿后的原矿直接进行弱磁洗一强磁选。

    通过条件试验，确定磨矿细度为－0.076mm占85%，弱磁选磁场强度为159kA/m，强磁粗选磁场强度为637kA/m，强磁扫选磁场强度为796kA/m。在此条件下，获得的磁选粗精矿产率为65.50%，铁品位为50.68%，铁回收率为91.43％。

    2、方案2反浮选试验

    按照与图3相同的流程，在浮选温度为30℃，NaOH粗选和精选用量分别为1.0kg/t和0.3kg/t，淀粉用量为1.2kg/t，CaO用量为0.6 kg/t，捕收剂MZ粗选和精选用量分别为0．6 kg/t和0. 4 kg/t的条件下，对原矿直接磁选所得粗精矿进行反浮选再磨细度试验，试验结果见图7。

图7  磁－浮流程反浮选磨矿粒度试验结果

    从图7可以看出，随着再磨细度变细，精矿铁品位逐渐提高，当再磨细度为－0.043mm占90%时，精矿铁品位已接近66%，因此，方案2的再磨细度取－0.043mm占90%。

    在－0.043 mm占90%的再磨细度下，通过药剂条件试验和开路试验，采用与图5相同的流程结构和药剂制度对原矿直接磁选所得粗精矿进行反浮选闭路试验，试验结果见表7。

表7  方案2反浮选闭路试验结果％

    表7表明，原矿直接磁选所得粗精矿再磨至－0.043mm占90%后，经一粗一精三扫反浮选，铁品位可由50.68%提高到65.45%，反浮选作业回收率为87.31％。

    3、方案2全流程试验

    在上述试验的基础上进行阶段磨矿一弱磁选一高梯度强磁选一反浮选全流程试验。试验流程见图8，试验结果见见表8。

图8  方案2试验流程

表8  方案2全流程试验结果％

    由表8可知，对原矿采用方案2阶段磨矿一弱磁选一高梯度强磁选一反浮选工艺流程进行选别，获得的铁精矿铁品位达到65.45%，铁回收率为79.84%，指标优于方案1。分析认为，方案1指标较方案2差，原因是部分粗粒结晶的铁矿物进入了重选精矿，造成反浮选给矿品位偏低，影响了反浮选精矿品质。

    两方案相比，方案2选别指标更好，且流程结构相对简单、再磨细度相对较粗。因此，采用方案2，即阶段磨矿一弱磁选一高梯度强磁选一反浮选工艺流程较为合理。

    四、结论

    （一）工艺矿物学研究表明：试验矿石属于微细粒嵌布石英型氧化矿，必须细磨才能达到单体解离；原矿中主要有用矿物为磁铁矿、赤铁矿，脉石矿物以石英为主。

    （二）试验证明，脉动高梯度磁选不仅提高了入浮选物料的品位，而且脱去了大量必矿及矿泥，改善了浮选条件，是取得良好选矿指标的关键。

    （三）阶段磨矿－弱磁选－高梯度强磁选－反浮选流程试验指标为精矿产率44.28%，铁品位65.45%，品位64.88%，回收率79.91%。从选别指标、流程结构及磨矿成本考虑，推荐采用阶段磨矿－弱磁选－高梯度强磁选－反浮选工艺流程。

    （四）矿石中铁矿物结晶粒度微细，只有细磨才能使其较充分地单体解离；但过度细磨又会造成矿石泥化，从而加大选别难度，引起金属回收率损失。因此，必须强化磨矿与分级过程，避免造成过磨。