楊斌

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031)

某鐵礦尾礦分選試驗(yàn)研究

楊斌

(中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031)

某鐵礦尾礦選別的關(guān)鍵是赤鐵礦和菱鐵礦之間的分離,磁選對赤鐵礦和菱鐵礦分選效果較差,而浮選才是實(shí)現(xiàn)兩者分離的有效途徑。采用篩分(脫粗)—強(qiáng)磁粗選—磨礦—強(qiáng)磁精選—浮選流程,閉路試驗(yàn)獲得鐵精礦TFe為56.98%,總精礦產(chǎn)率為5.72%,總鐵回收率為18.24%。

鐵礦尾礦；赤鐵礦；菱鐵礦；分離

某鐵礦屬于典型的磁鐵礦—赤鐵礦—菱鐵礦—黃鐵礦復(fù)合鐵礦石,主要有用礦物為磁鐵礦、半假象赤鐵礦、假象赤鐵礦、菱鐵礦和黃鐵礦等；主要脈石礦物為磷灰石、白云石、方解石、石英、玉髓、粘土礦物(如高嶺土、蒙脫石、伊利石、絹云母等)。該鐵礦目前已經(jīng)形成4 000 kt/a采選綜合生產(chǎn)能力。選礦廠原則工藝流程是磁重預(yù)選拋尾生產(chǎn)粗精礦和部分尾礦，粗精礦經(jīng)浮選脫硫和磁選降磷后，產(chǎn)生降磷尾礦和再經(jīng)濃縮脫水后得到最終鐵精礦產(chǎn)品。選礦廠每年產(chǎn)生的尾礦量約800 kt,二期工程投產(chǎn)后每年排放的尾礦量將達(dá)到1 000 kt。因此,對其尾礦再選不僅可以提高資源的利用率而且可以減少尾礦的排放量。重—磁—浮聯(lián)合流程在弱磁性鐵礦的成功應(yīng)用,為弱磁性尾礦回收提供了技術(shù)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1]。另外,強(qiáng)磁選設(shè)備及反浮選藥劑的突破性發(fā)展為弱磁性尾礦的回收提供了硬件基礎(chǔ)，因此對弱磁性尾礦的回收具備了必要的試驗(yàn)研究條件[2]。

隨著礦山開采深度的增加,采出品位越來越低,礦石性質(zhì)發(fā)生較大變化,菱鐵礦大量增加,致使尾礦中含有大量的粘土類礦物(高嶺土、云母)和碳酸鹽類礦物，尾礦沉降性能較差。加之產(chǎn)量逐年增加,尾礦量增大,每年排出鐵品位20%左右的細(xì)粒尾礦達(dá)1 000 kt以上。特別是進(jìn)入冬季生產(chǎn),尾礦濃密機(jī)沉降面積顯得不夠,原有的尾礦濃縮系統(tǒng)跑渾嚴(yán)重，既影響回水利用又影響正常生產(chǎn)。生產(chǎn)中多余的工業(yè)廢水直接外排進(jìn)入新淮河水系,嚴(yán)重影響某市的生態(tài)環(huán)境。如果這些尾礦資源不能得到綜合利用,不僅降低資源利用率,而且該礦尾礦庫將很快堆滿。由于鐵礦地處某市近郊,無法再找到合適的新尾礦庫,將面臨被迫停產(chǎn)的可能。同時(shí)由于原尾礦濃縮系統(tǒng)底流濃度低,尾礦輸送量大,不僅回水得不到充分利用,而且尾礦輸送浪費(fèi)大量的資源[3]。因此,如何充分利用該鐵礦尾礦資源成為選礦科研工作的當(dāng)務(wù)之急,關(guān)系到該鐵礦的生存和發(fā)展大計(jì)。

1 尾礦性質(zhì)

1.1 尾礦多元素分析和鐵物相分析

鐵礦尾礦的多元素分析和鐵物相分析結(jié)果分別見表1、表2。

表1 鐵礦尾礦多元素分析 %

表2 鐵礦尾礦鐵物相分析 %

數(shù)據(jù)顯示,鐵礦尾礦中有用鐵礦物主要是赤鐵礦和菱鐵礦,兩者鐵占有率相當(dāng)(均在42.60%左右),這兩者鐵礦物共占有率為85.30%。尾礦中的主要雜質(zhì)是SiO2和CaO,其含量分別為27.56%和14.54%;S和P含量也較高,分別為1.29%和0.43%;燒損達(dá)17.05%,這主要與尾礦中含大量菱鐵礦有關(guān)。尾礦中(MgO+CaO)/(Al2O3+SiO2)=0.49,屬酸性原料。因此,選礦研究的主要任務(wù)是提高鐵的品位,同時(shí)降低精礦產(chǎn)品中S、P含量。

1.2 鐵礦尾礦粒度組成及品位分析

鐵礦尾礦經(jīng)系列篩篩分分析,各粒度組成及其品位分布情況見表3。

表3 各粒度組成及品位分析

從表3中粒度組成和品位分析,尾礦TFe為17.87%,以-0.037 mm的微細(xì)粒為主,產(chǎn)率達(dá)到47.30%,接近一半;同時(shí)這一粒級中的TFe也最高(21.35%)。對于最適合物理分選的粒級(-0.15～+0.037mm)產(chǎn)率則較小,僅為23.14%;TFe也較低,不及平均品位。而粗粒級+0.15 mm產(chǎn)率較大,達(dá)到28.88%;且這一粒級的鐵品位最低,僅為13.96%。因此,從品位分析,粒度越細(xì),品位越高,而且微細(xì)粒(-0.037 mm)的產(chǎn)量大,造成大量鐵存在于這一難以物理分選的微細(xì)粒中。

2 鐵礦尾礦粗選作業(yè)

由于鐵礦尾礦鐵品位低、含泥多、粒度分布范圍寬、鐵的分布不均勻,含鐵礦物主要以弱磁性的赤鐵礦和菱鐵礦為主,并且鐵主要分布在微細(xì)粒級中;因此對篩分后的微細(xì)粒級進(jìn)行了強(qiáng)磁選和直接反浮選試驗(yàn),分3種作業(yè)流程考察研究粗選作業(yè):1)細(xì)粒級(-0.074 mm)直接反浮選試驗(yàn)流程;2)細(xì)粒級(-0.045 mm)強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程;3)篩分—強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程。

2.1 細(xì)粒級(-0.074mm)直接反浮選試驗(yàn)流程

從表3可知，鐵礦物主要存在于微細(xì)粒中，而浮選比磁選適合處理的下限粒度要小得多；因此篩分出-0.074 mm的試樣,進(jìn)行反浮選試驗(yàn)。試驗(yàn)流程如圖1所示,試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖1 細(xì)粒級(-0.074 mm)直接反浮選試驗(yàn)流程

表4 細(xì)粒級(-0.074 mm)直接反浮選試驗(yàn)結(jié)果 %

表4中數(shù)據(jù)表明,精礦品位為33.43%,回收率僅為36.13%,浮選指標(biāo)較差,對細(xì)粒部分(-0.074 mm)直接進(jìn)行反浮選試驗(yàn)效果不好。原因有兩方面:一方面是因?yàn)楦∵x是與表面物理化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)的分選,選礦廠為了加速原尾礦的沉降,添加了少量的聚丙烯酰胺，而其附著在顆粒表面使得浮選受到抑制或選擇性遭到破壞；另一方面是原尾礦中大量細(xì)泥的存在嚴(yán)重影響了浮選指標(biāo)。

2.2 細(xì)粒級(-0.045mm)強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程

篩分出-0.045 mm的細(xì)粒級試樣進(jìn)行強(qiáng)磁選試驗(yàn),結(jié)果見表5。

表5 細(xì)粒級(-0.045 mm)強(qiáng)磁選試驗(yàn)結(jié)果

強(qiáng)磁選能獲得精礦鐵品位為35.03%、回收率為53.82%的磁選指標(biāo),較之細(xì)粒級(-0.074mm)直接浮選所獲得的結(jié)果要好一些;因此可考慮采用強(qiáng)磁選進(jìn)行粗選作業(yè)。

2.3 篩分-強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程

磁選機(jī)磁選粒度上限為1.00 mm,于是強(qiáng)磁選前去除粗粒級(+1.20 mm),對篩下產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)磁選的磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)。強(qiáng)磁選試驗(yàn)在SHP-500仿瓊斯式強(qiáng)磁選機(jī)上進(jìn)行,采取快轉(zhuǎn)速、小沖洗水的方案,目的在于提高回收率。強(qiáng)磁選試驗(yàn)條件為給礦濃度25%,給礦速度16.50 L/min,沖洗水量2.60 L/min,磁選機(jī)轉(zhuǎn)速4 r/min。篩分-強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程見圖2,試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖2 篩分—強(qiáng)磁選試驗(yàn)流程

表6 篩分—強(qiáng)磁選試驗(yàn)結(jié)果

由表6數(shù)據(jù)可知,篩分后直接強(qiáng)磁選可以將大部分原尾礦中的弱磁性鐵礦物回收;且隨著磁場強(qiáng)度的提高,回收率也隨之提高,而鐵精礦的品位有所降低。因此,篩分—強(qiáng)磁選流程是一個(gè)較好的粗選方案,能為后續(xù)的精選作業(yè)提供高品位的原料,選擇在磁場強(qiáng)度795 780 A/m,在SHP-500仿瓊斯式強(qiáng)磁選機(jī)上進(jìn)行了精選備樣的生產(chǎn),獲得TFe為30.12%的強(qiáng)磁粗精礦。

3 強(qiáng)磁粗精礦精選

經(jīng)過篩分-強(qiáng)磁選試驗(yàn),提高了原料的品位,回收了大量弱磁性鐵礦物；但粗精礦全鐵品位并不高,僅為30.12%。為進(jìn)一步提高原料的入選品位,分兩個(gè)試驗(yàn)流程考查:磨礦—強(qiáng)磁選以及磨礦—強(qiáng)磁選—浮選。

3.1 磨礦—強(qiáng)磁選精選試驗(yàn)流程

磨礦—強(qiáng)磁選精選試驗(yàn)的目的是研究磁選法精選能達(dá)到的極限選礦指標(biāo)。為減少其他因素的影響,該試驗(yàn)在小夾板強(qiáng)磁選試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,在沖洗水量100.00L/h的試驗(yàn)條件下，研究磨礦細(xì)度和磁場強(qiáng)度兩個(gè)條件變化對試驗(yàn)的影響。磨礦—強(qiáng)磁選精選試驗(yàn)流程見圖3,試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖3 磨礦—強(qiáng)磁選精選試驗(yàn)流程

表7 磨礦—強(qiáng)磁選精選試驗(yàn)結(jié)果(1)

試驗(yàn)的研究目的是提高精礦品位,所以磨礦粒度均較細(xì)。由表7可知,隨著磨礦細(xì)度的增加,精礦鐵品位有所上升;但是即使是在極細(xì)的粒度條件下,強(qiáng)磁選也未能獲得較高的全鐵品位。隨著磁場場強(qiáng)的降低,精礦鐵品位有所提高,在磁場場強(qiáng)為397 890 A/m時(shí),品位達(dá)到最高51.45%,而回收率僅為27.25%,仍然沒能達(dá)到試驗(yàn)指標(biāo)。

3.2 磨礦—強(qiáng)磁選—浮選試驗(yàn)流程

3.1 節(jié)的研究表明,磨礦—強(qiáng)磁選精選的鐵精礦有上限品位,達(dá)不到研究的指標(biāo)。然而,磨礦—強(qiáng)磁選能起到兩方面的作用：1)能進(jìn)一步提高備料品位；2)能脫除大量細(xì)泥。在無法利用礦物磁性差別的情況下,可充分考慮利用其他物理化學(xué)性質(zhì)的差別,如表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異。而浮選和絮凝是常用的利用表面物理化學(xué)性質(zhì)差異的研究方法,相比之下,在礦物加工工業(yè)領(lǐng)域,浮選是更為常用的研究方法。本節(jié)研究在磁選之后,利用浮選進(jìn)一步提高精礦品位，因此,綜合磁選和浮選形成磨礦—強(qiáng)磁選—浮選精選流程。按照3.1節(jié)中磨礦—強(qiáng)磁精選試驗(yàn)流程,在SHP-500仿瓊斯式強(qiáng)磁選機(jī)上生產(chǎn)幾種不同品位的強(qiáng)磁精礦,為浮選備樣。強(qiáng)磁精選試驗(yàn)流程同圖3,僅變化磁場強(qiáng)度和磨礦細(xì)度,試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 磨礦—強(qiáng)磁選精選試驗(yàn)結(jié)果(2)

對磁場強(qiáng)度為397 890 A/m獲得的兩種強(qiáng)磁精選產(chǎn)品進(jìn)行了浮選試驗(yàn),考查哪一品位的精礦可作為合格的浮選給料。浮選試驗(yàn)在常溫下500 mL單槽機(jī)械攪拌式浮選機(jī)中進(jìn)行,每次試驗(yàn)礦樣200 g,刮泡時(shí)間為6 min,試驗(yàn)流程如圖4所示,結(jié)果見表9。

圖4 浮選試驗(yàn)流程

表9 浮選試驗(yàn)結(jié)果

可見,試驗(yàn)Ⅰ獲得鐵精礦TFe為56.40%,回收率38.39%,FeCO3含量為23.20%,回收率為19.64%;試驗(yàn)Ⅱ獲得的鐵精礦TFe為56.17%,回收率47.48%,FeCO3含量為16.09%,回收率為24.39%。綜合考慮磨礦難易程度,選用磁場強(qiáng)度為397 890 A/m、磨礦粒級-0.045 mm占85.20%的試驗(yàn)條件進(jìn)行浮選原料制備。

3.3 閉路試驗(yàn)及其數(shù)質(zhì)量流程

綜合上述研究結(jié)果,尾礦的粗選采用篩分(脫粗)—強(qiáng)磁選,精選以磨礦—強(qiáng)磁選—浮選為宜。所以推薦原則流程為篩分 (脫粗)—強(qiáng)磁粗選—磨礦—強(qiáng)磁精選—浮選流程,見圖5。

采用圖5所示閉路流程,試驗(yàn)可獲得TFe為56.98%的高品位鐵精礦,總精礦產(chǎn)率為5.72%,總鐵回收率為18.24%。對于此類難選鐵尾礦,能獲得如此的選礦指標(biāo),實(shí)屬不易。

圖5 閉路試驗(yàn)及其數(shù)質(zhì)量流程

4 鐵精礦礦石性質(zhì)

4.1 鐵精礦多元素分析

鐵精礦多元素分析見表10。

表10 鐵精礦多元素分析 %

由表10可知,鐵精礦TFe為57.02%，S和P含量也較低，(MgO+CaO)/(Al2O3+SiO2）=0.85,屬自熔性礦石。此外,燒損較小,表明菱鐵礦大部分被剔除。

4.2 鐵精礦物相分析

為便于進(jìn)一步了解浮選在精選過程中的作用,對浮選給礦的鐵物相做了分析,詳見表11。

表11 浮選給礦和精礦的鐵物相分析 %

由表11可見,浮選可以實(shí)現(xiàn)磁鐵礦、假象赤鐵礦、赤鐵礦等高含鐵礦物的優(yōu)先富集(這3種鐵礦物在鐵精礦中共計(jì)占鐵含量87.39%),而對菱鐵礦、硫化鐵和硅酸鐵等含鐵量低或含雜的鐵礦物加以排除,這正是本試驗(yàn)研究的目的。同時(shí),對菱鐵礦也做到了可控的浮選,以達(dá)到適當(dāng)回收率,實(shí)現(xiàn)該鐵礦尾礦選別的關(guān)鍵是赤鐵礦和菱鐵礦的分離。從原尾礦—強(qiáng)磁精礦—浮選精礦中的赤鐵礦與菱鐵礦含鐵量之比的變化(1.00～1.39～6.98)可以看出,本試驗(yàn)研究很好地實(shí)現(xiàn)了兩者分離。

5 結(jié)語

該鐵礦是典型的含碳酸鹽難選鐵礦石,其尾礦的赤鐵礦和菱鐵礦比值接近1:1,國內(nèi)各大高校和研究院所對其進(jìn)行過分選研究,難度較大,指標(biāo)不理想。由于該鐵礦尾礦品位較低,僅為17.87%,難以直接進(jìn)分選,因此本試驗(yàn)研究確定了篩分(脫粗)—強(qiáng)磁粗選—磨礦—強(qiáng)磁精選流程，獲得TFe為46.04%的浮選原料。該鐵礦尾礦選別的關(guān)鍵是赤鐵礦和菱鐵礦之間的分離,磁選對赤鐵礦和菱鐵礦分選較差,而浮選才是實(shí)現(xiàn)兩者分離的有效途徑。閉路試驗(yàn)獲得鐵精礦TFe為56.98%,總精礦產(chǎn)率為5.72%,總鐵回收率為18.24%的試驗(yàn)指標(biāo)。

[1] 熊大和.SLon磁選機(jī)分選東鞍山氧化鐵礦石的應(yīng)用[J].金屬礦山,2003(6):21-24.

[2] 劉亞輝,孫炳泉.某鐵礦尾礦回收試驗(yàn)[J].礦業(yè)快報(bào),2006 (9):13-14.

[3] 張祖剛.某鐵礦尾礦高壓濃縮工藝研究[D].西安:西安建筑科技大學(xué),2005.

Study on Separation Test of a Certain Iron Mine Tailings

YANG Bin
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

The key of separation of a certain iron mine tailings is separation between siderite and hematite.The magnetic separation of hematite and siderite is less effective than the flotation separation;therefore,flotation is effective method to separate siderite and hematite.The closed-circuit test can achieve iron concentrate,in which the TFe rate is 57.25%,the total concentrate output is 5.72%,the total iron recovery is 18.27%by adopting screening (coarse removing)-high magnetic roughing-grinding-high magnetic cleaning-flotation process.

iron mine tailings;hematite;siderite;separation

TD926.4

B

1004-4345(2015)01-0004-05

2014-05-28

楊 斌(1985—),男,工程師,主要從事選礦廠設(shè)計(jì)和選礦試驗(yàn)研究工作。