張裕書，楊耀輝，龍運波

(中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041)

我國鐵礦石的主要特點是“貧、細(xì)、雜”，平均鐵品位32%，比世界平均品位低11個百分點。我國97%的鐵礦石需要選礦處理，并且復(fù)雜難選的鐵礦占的比例大(約占鐵礦石儲量的20.8%)[1]。隨著我國易選鐵礦石資源的日趨枯竭，開發(fā)利用貧、細(xì)難選鐵礦資源具有十分重要的現(xiàn)實意義。

為有效地解決鐵礦石資源問題，尋求新的鐵礦資源，以前難選、利用率較低的褐鐵礦資源，現(xiàn)已成為關(guān)注的焦點[2]。目前，褐鐵礦主要用重力選礦、磁化焙燒-磁選聯(lián)合、磁選-浮選聯(lián)合等方法處理[3-4]。國外以絮凝-磁選工藝[5]選別細(xì)粒弱磁性褐鐵礦，獲得了較好的分選效率和選別指標(biāo)。本文針對四川某地褐鐵礦礦石性質(zhì)，采用磁化焙燒-磁選-反浮選工藝獲得了鐵品位為60.59%、回收率為79.30%的鐵精礦。

1 礦石性質(zhì)

原礦多元素化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。原礦中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦多元素化學(xué)成分分析結(jié)果

表2 原礦中鐵化學(xué)物相分析結(jié)果/%

由表1、表2可以看出：

1)礦石中可供選礦回收的主要組分是鐵，TFe品位在32%左右。其中礦石TFe/FeO的比值為29.93，堿性系數(shù)(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.10。

2)需要選礦排除的造渣組分主要是SiO2，次為Al2O3，二者合計含量為41.94%。有害雜質(zhì)硫的含量很低，但磷的含量明顯偏高。

3)礦石中鐵的賦存狀態(tài)較為復(fù)雜，分布在褐、赤鐵礦中的鐵占99.13%。

綜合化學(xué)成分特點和物質(zhì)組成結(jié)果可見，該礦石屬典型的低硫高磷酸性微細(xì)嵌布難選褐、赤鐵礦，礦石鐵品位變化不大，礦床屬沉積變質(zhì)礦床。礦石呈灰黑色塊狀體，部分具有條紋狀構(gòu)造。經(jīng)鏡下觀察和X射線衍射分析，礦石中鐵礦物以褐、假象赤鐵礦為主，另有少量菱鐵礦，偶見磁鐵礦分布。金屬硫化物主要是磁黃鐵礦和黃鐵礦，它們常呈星散狀嵌布在脈石中，個別沿磁鐵礦粒間或邊緣分布。脈石以石英居多，其次是絹云母、方解石、綠泥石、膠磷礦、微量白云母、蛋白石、玉髓等。

2 選礦試驗研究

2.1 搖床重選探索試驗

根據(jù)原礦性質(zhì)，原礦中鋁硅酸鹽類礦物和含鐵礦物密度、硬度差異較大，應(yīng)具備較好的重力分選條件，對此進行了重選探索試驗。在調(diào)節(jié)好沖程、沖次、床面傾角、水量和給礦量等條件下，考查不同磨礦粒度時，搖床重選獲得鐵精礦指標(biāo)的變化。試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖2。

圖1 搖床重選探索試驗流程

圖2 搖床重選試驗結(jié)果

由圖2結(jié)果可知，在磨礦粒度-200目含量占90%條件下，搖床重選試驗所獲得鐵精礦TFe品位可達52.05%，但回收率很低，只有42.34%，且磷含量仍然較高。其原因是原礦經(jīng)磨礦后，一些含磷礦物和鐵礦物的比重相差無幾，這是導(dǎo)致鐵精礦磷含量高的原因。顯然，對于該礦采用單一重選工藝是行不通的。

2.2 強磁選試驗

在磨礦細(xì)度-0.074 mm占90%條件下，考查不同的磁感應(yīng)強度下，通過強磁選分選工藝所獲得鐵精礦指標(biāo)的變化。磨礦設(shè)備為XMB-67型200×240棒磨機；強磁選試驗設(shè)備為Φ600仿瓊斯式強磁選機，齒板介質(zhì)，間隙為2mm；試驗流程見圖3，不同磁感應(yīng)強度試驗結(jié)果見圖4。

圖3 強磁選試驗流程

圖4 磁場強度與鐵精礦指標(biāo)關(guān)系

由圖4可知，即使采用強磁選流程，其鐵精礦品位僅在50%左右，回收率都相當(dāng)?shù)?，不?2%，且鐵精礦磷含量明顯偏高。

2.3 強磁-反浮選試驗

強磁-反浮選工藝原則流程,見圖5。磨礦設(shè)備為XMB-67型200×240棒磨機；強磁選試驗設(shè)備為Φ600仿瓊斯式強磁選機，齒板介質(zhì)，間隙為2mm；浮選設(shè)備為XFD型單槽式浮選機?？疾樵趶姶糯诌x磁場強度為636.9 kA/m，掃選磁場強度為875.8 kA/m下，采用淀粉作為浮選抑制劑，YL306為實驗室自制的復(fù)合脫磷捕收劑，強磁-反浮選試驗結(jié)果見表3。

試驗結(jié)果表明，采用強磁-反浮選工藝，可獲得的鐵精礦TFe品位為50.85%，含P0.22%，但TFe回收率僅為56.71%?？梢姡捎脧姶?反浮選的聯(lián)合工藝，仍難以獲得合格的商品鐵精礦產(chǎn)品。

圖5 強磁-反浮選工藝原則流程

表3 強磁-反浮選工藝試驗結(jié)果

2.4 磁化焙燒-弱磁選試驗

原礦磁化焙燒-弱磁選試驗原則流程見圖6。每次稱取-2mm原礦200g，裝入石墨坩堝，待馬弗爐內(nèi)溫度升到設(shè)定溫度時放入焙燒爐膛內(nèi)。當(dāng)爐溫升到設(shè)定溫度后，開始記錄焙燒時間，進行磁化焙燒。到設(shè)定焙燒時間后，取出坩堝，并迅速用水封冷卻。當(dāng)焙燒礦冷卻后，再進行磨礦、磁選，磁選設(shè)備為實驗室型鼓式弱磁選機，磁選磁場強度為1400Oe。試驗完成了配煤量、焙燒溫度、焙燒時間試驗、磨礦粒度試驗、磁場強度試驗。最終確定了焙燒試驗確定的較好焙燒條件為：配煤量20%，焙燒溫度為700℃，焙燒時間為90min；磁選試驗確定的較好焙燒條件為：磨礦細(xì)度-0.074mm占90%，粗選磁場950Oe，掃選磁場1350Oe。試驗結(jié)果見表4。

圖6 原礦焙燒-磁選試驗原則流程

表4 焙燒-磁選工藝試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，焙燒-磁選工藝可獲得產(chǎn)率 43.75%、品位 TFe 55.69%、回收率76.02%的選鐵指標(biāo)，鐵精礦中P含量達0.37%，明顯偏高。由此可見，焙燒-磁選很難將精礦中磷等雜質(zhì)降低到較低的水平，焙燒磁選精礦還應(yīng)該通過化學(xué)和物理的選礦方法進行降磷，試驗中采用陰離子反浮選降低磁選精礦中含磷量。

2.5 磁化焙燒-磁選-反浮選試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上，進行焙燒-磁選-反浮選工藝閉路流程試驗。試驗中淀粉作為鐵礦物抑制劑，YL306為脫磷捕收劑，試驗溫度為室內(nèi)溫度(20℃)。閉路試驗流程及條件見圖7，試驗結(jié)果見表5。

試驗結(jié)果表明，磁化焙燒-磁選-反浮選工藝可獲得產(chǎn)率 41.90%、品位 TFe 60.59%、回收率79.30%的鐵精礦，且鐵精礦中P含量僅為0.17%。

表5 焙燒-磁選-反浮選工藝試驗結(jié)果

圖7 焙燒-磁選-反浮選工藝試驗結(jié)果

3 結(jié)論

通過系統(tǒng)性的試驗研究，探索出了一條適合該礦的可行性選礦工藝流程。該礦采用磁化焙燒-磁選-反浮選工藝，可獲得含鐵品位60.59%、回收率79.30%的綜合鐵精礦。試驗結(jié)果為四川某赤褐鐵礦的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，并對其他類似鐵礦的開發(fā)利用具有一定的參考價值和指導(dǎo)意義。

[1] 袁致濤，高太，印萬忠，等.我國難選鐵礦石資源利用的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].金屬礦山，2007(1)：1-6.

[2] 張凌燕，楊香風(fēng)，王芳，等.山西某赤、褐鐵礦選礦試驗研究[J].金屬礦山，2010(3)：53-56.

[3] 王毓華，任建偉.陰陽離子捕收劑反浮選褐鐵礦試驗研究[J].礦產(chǎn)保護與利用，2004(4)：33-35.

[4] 張漢泉，任亞峰，管俊芳.難選赤、褐鐵礦焙燒-磁選試驗研究[J].中國礦業(yè)，2006，15(5)：44-47.

[5] 陳雯.絮凝-強磁選回收易泥化褐鐵礦的試驗研究[J].金屬礦山，2003(6)：32-33.