微细粒贫赤铁矿选矿技术

    一、微细粒贫赤铁矿的工业应用现状

    根据磁分离效果，常把74～0μm的赤铁矿和56～0μm的磁铁矿称为细粒铁矿，而将45～0μm的赤铁矿和30～0μm的磁铁矿称为微细粒铁矿。铁品位（TFe）小于25%，细磨到30μm以下时铁矿物单体解离度才能达到95%以上的赤铁矿称为微细粒贫赤铁矿。目前工业生产中回收细粒贫磁赤铁矿的经典流程是弱磁选－强磁选－反浮选流程，我国鞍山式贫赤铁矿都采用这－流程，技术指标较好。但在工业生产中稳定运行的关键设备强磁机最高磁感应强度在1.5T左右，多数在1～1.2T，这种磁场强度的强磁选设备对粒度小于30μm微细粒赤铁矿的回收率不到40%。目前在工业生产的微细粒赤铁矿山是磨矿粒度80%为22μm的湖南祁东铁矿，该矿采用长沙矿冶研究院推荐的絮凝脱泥－反浮选工艺流程建成的30万t/a处理量的选矿厂，在原矿品位TFe32.46%的条件下，得到铁精矿产率35.33%，铁精矿品位63.02%，铁回收率68.59%的工业生产指标。

    二、高效回收微细粒贫赤铁矿的关键技术

    低成本开发微细粒赤铁矿，选矿技术方面的工作仍然是围绕着能丢早丢，能收早收，最大限度提高效率，节约成本而进行的，除了要重视多碎少磨，阶段磨选外，还有如下3个方面的工作应引起重视。

    （一）选择性高效磨矿技术。

    磨不细与过磨现象并存是微细粒选矿技术中最突出的问题，有针对性地磨矿并在第一时间将已经磨好的合格粒级矿石高效分级出来，是减少过磨，提高选矿效率最关键的环节。世界著名选矿学者A.F.塔加尔特曾明确指出：“磨矿的功用和目的依其所磨原料的不同而不同。在选矿厂主要的任务是将矿物原料粉碎，以使有用矿物大部分得以从脉石中解离出来，并在许多情况下使两种有用矿物互相分离开来；其次一个任务是将单体的有用矿物依其粒度的必要缩小程度，将粒度减小，以使它们在下一个选矿过程中（如浮选过程）得以有不同的性态表现”。可见，A. F.塔加尔特把解离矿物列为磨矿的主要任务及首要任务，而减小粒度仅列为其次的任务。我国著名磨矿专家李启衡教授指出“碎矿和磨矿就是为选别准备好解离充分但过粉碎轻的入选物料，这就是碎矿和磨矿的基本任务”。机械地靠减小矿粒尺寸来提高解离度，必然造成解离不够和过粉碎并存的现象。但如果能使矿物沿矿物间的接触面选择性解离，则可以使矿物充分解离并显著放粗磨矿细度。可见，使铁矿物充分单体解离却不过粉碎，使有利于分选的有效粒级含量最大化是微细粒嵌布铁矿及褐铁矿选矿中要解决的关键技术难题。但目前大家普遍关注磨矿细度却很少从追求充分解离下的有效分选粒度着手研究磨矿技术，因而在矿山工作中形成充分解离比磨矿细度更加重要的意识是推进选择性磨矿实施的前提。实践证明选择性磨矿由于在提高有用矿物单体解离度的前提下能有效放粗磨矿细度，减少过粉碎，从而可优化入选物料矿物组成，达到品位和回收率双提高的目的。

    （二）超细磨技术。

    超细磨矿成本高是制约微细粒贫赤铁矿开发利用的关键因素。采用普通球磨机磨矿，随着磨矿细度的增加，新生合格粒级含量显著减少，而单位磨矿能耗成倍增加。当磨矿细度要求20μm占80%以下时，塔磨机、搅拌磨机和ISA磨机均是很好的选择。据资料介绍，在某黄铁矿精矿再磨时，当达到磨矿细度12μm占80%时，球磨机（球介质直径9mm）需要超过120 kW·h/t的电耗，而ISA磨机（介质直径2mm）仅需要40kW·h/t，节能效果显著。但尽管塔磨机、ISA磨等超细磨设备已经在很多大型铁矿应用，但较高的设备价格及ISA磨近期难以在中国市场应用的现实制约了其在国内铁矿山尤其是中小矿山的应用。对铁矿物嵌布粒度微细的中小铁矿山而言，长沙矿冶研究院开发的立式搅拌磨作为最终细磨设备是较好的选择。与球磨机相比，立式搅拌磨用于产品细度要求为40～20μm的磨矿，能耗减少70%。立式磨矿机已经能达到5μm的磨矿粒度下限。目前立式搅拌磨已在非金属和有色金属磨矿中使用了60多台，在给矿细度为180μm占80%时，磨矿细度达到20μm占80%，效果显著。如湖南柿竹园有色金属矿铁精矿的再磨再选，过去多年来都是采用普通卧式球磨机，磨矿粒度一直都是－43μm占60%，铁品位在53%～55%之间，磨矿细度达不到，铁精矿品位不能提高。经过多次试验，柿竹园有色金属矿铁精矿再磨设备采用长沙矿冶研究院研制的立式螺旋搅拌磨矿机。从2005年开始在柿竹园有色金属矿尾矿回收铁精矿生产线上应用，磨矿粒度－38μm达到95.10%，铁精矿品位达到65%以上，提高了铁精矿品位，经济效益显著。

    （三）强磁选技术。

   选设备是回收赤铁矿的关键设备，但强磁选设备回收铁矿物时－30μm的微细粒赤铁矿流失严重，细粒铁矿物回收率不到30%的问题始终无法解决。2008年以来，长沙矿冶研究院采用新型高效ZH I型组合式湿式强磁选机作为回收微细粒弱磁性赤（褐）铁矿的关键设备，取得了满意效果。该机采用隔粗筛加三道分选盘式结构，前置专门配套的隔粗装置隔除矿浆中粗渣，分选主体采用梯度高达1.0T的多层感应磁极介质及三盘对应的介质参数，形成上盘0.1～0.3T磁感应强度的弱磁选体系，以回收少量强磁性的Fe₃O₄，中盘是l～1.5T磁感应强度的中磁选体系，用于回收中粗粒级赤铁矿及假象赤铁矿，下盘磁感应强度高达1.7～1.8T，对于回收微细粒赤铁矿及易泥化的褐铁矿极其有效。这种设备相对于目前工业上常用的Shp仿琼斯强磁选机和SLon强磁选机，由于下盘磁感应强度高出0.8T，铁回收率要高出10个百分点以上，且由于对不同磁性的铁矿物分阶段选别，大幅度减少了磁性夹杂，某些赤褐铁矿选矿厂使用该设备甚至实现全磁选流程将铁精矿品位提高到65%以上，而传统的磁选机由于只有一种磁场强度，磁夹杂严重，磁选铁精矿品位只能提高到43%～47%，必须采用浮选进一步选别才能得到65％以上品位的铁精矿。zH I型强磁选设备比单一功能的磁选机功能强，操作简易，占地少，电耗少。由于前端隔粗和隔磁，完全消除了粗杂碎屑物堵塞和磁性堵塞，分选畅通无阻，强磁分段磁选效果十分明显，具有很好且更广泛的实用性。

    （四）细粒浮选技术及高效浮选药剂。

   自鞍钢矿业公司东鞍山烧结厂于1958年开始采用浮选分选铁矿石以来，我国氧化铁矿石选矿技术已经取得长足进步，尤其是在国家“十五”科技攻关的支持下，鞍山式磁、赤铁矿选矿技术已经达到世界领先水平，长沙矿冶研究院张泾生教授开创并成功应用于鞍钢调军台选矿厂的弱磁选－强磁选－阴离子反浮选工艺流程已成为此类矿石的经典流程，在我国大中型铁矿山选矿厂如鞍钢齐大山选矿厂、调军台选矿厂、弓长岭选矿厂、太钢尖山铁矿、唐钢司家营铁矿、安钢舞阳铁矿广泛推广应用。伴随该工艺流程而开发的NaOH、苛化淀粉、石灰和脂肪酸类捕收剂也成为经典的药剂制度而沿用至今，虽然各研究院所及企业在阴离子捕收剂种类上推陈出新、百家争鸣，但20多年来始终没有超越该工艺流程开发之初所确立的原则工艺流程、4种反浮选药剂、30℃以上的浮选温度等关键技术根本。为了解决微细粒铁矿浮选效果差，尾矿夹带严重影响精矿质量的问题，长沙矿冶研究院以太钢袁家村铁矿、湖南祁东铁矿等典型的微细粒铁矿为研究对象，进行了以减少矿泥干扰，提高铁精矿质量，同时降低浮选成本为目标的新药剂开发，研制的新型阴离子浮选药剂成功实现了两种浮选药剂（调整剂和捕收剂），常温（15℃）浮选的目标，该药剂已经完成了工业试用，结果理想。