陳鐵軍，陳 興，劉 偉，展仁禮，張 濤

（1.武漢科技大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢430081；2.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢430081；3.酒泉鋼鐵集團(tuán)公司資源綜合利用研究所，甘肅 嘉峪關(guān)735100）

酒鋼鏡鐵山年產(chǎn)鏡鐵礦約900萬噸，0～15 mm粉礦約占47%［1］。目前，酒鋼粉礦主要采用強(qiáng)磁分選工藝處理，僅取得TFe品位45.50%（燒后52.00%）、金屬回收率65.70%左右的精礦指標(biāo)，金屬量損失大［2］。為此，研究了磁化焙燒法回收酒鋼粉礦中的含鐵礦物，取得了一定的成效，但仍會(huì)面臨焙燒質(zhì)量不均勻、分選成本高、焙燒后煙氣處理等問題［3-4］，磁化焙燒?磁選并非長久之計(jì)。

磁種磁化法是指在高速攪拌的礦漿中加入磁種，使磁種（細(xì)粒分散的強(qiáng)磁性物質(zhì)）與目的礦物選擇性吸附或團(tuán)聚，從而提高目的礦物與脈石礦物磁性差異，利于后續(xù)磁選分離［5］。為將磁種磁化法應(yīng)用于弱磁性鐵礦分選，相關(guān)學(xué)者進(jìn)行了大量研究，并取得了較好的回收效果［6-8］。本文研究了復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化及磁選對分選酒鋼粉礦的影響，為酒鋼實(shí)現(xiàn)粉礦無焙燒、高質(zhì)量選別提供參考。

1 試樣性質(zhì)

試樣為酒鋼鏡鐵礦，其化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。由表1可見，酒鋼鏡鐵礦為鐵含量較低、硅含量較高的低品位貧礦。礦石鐵物相分析結(jié)果見表2。該礦石中主要鐵礦物為赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦及少量磁鐵礦，主要脈石礦物為石英、白云石、重晶石等，屬于典型的弱磁性氧化鐵礦。

表1 酒鋼鏡鐵礦化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果

2 試驗(yàn)方法

為有效回收酒鋼鏡鐵礦粉礦中的含鐵礦物，降低磁選尾礦中的金屬損失率，確定采用復(fù)合磁種磁化磁選法，原則流程如圖1所示。

圖1 酒鋼粉礦磁種磁化磁選原則流程

首先將原礦破碎、細(xì)磨，再用XCSQ-50×70濕式強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行磁選，預(yù)選出部分精礦，并按磁選精礦含鐵指標(biāo)來選擇適宜磨礦細(xì)度與磁選強(qiáng)度。

其次將預(yù)選尾礦分別進(jìn)行普通磁選和復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化試驗(yàn)。復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化試驗(yàn)是向尾礦礦漿中添加一定量六偏磷酸鈉、油酸鈉及磁種，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟠胚x。并根據(jù)精礦含鐵指標(biāo)確定適宜六偏磷酸鈉用量、油酸鈉用量、磁種用量及磁選磁場強(qiáng)度，其中磁種選用-15 μm粒級(jí)占80%的磁鐵礦，其化學(xué)組成見表3。

表3 磁種化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 中強(qiáng)磁預(yù)選

將酒鋼粉礦粉碎至-3 mm后進(jìn)行球磨，磨至-74 μm粒級(jí)占87.44%，在磁場強(qiáng)度480 kA／m條件下進(jìn)行中強(qiáng)磁預(yù)選，結(jié)果見表4。結(jié)果表明，中強(qiáng)磁預(yù)選尾礦中金屬損失量較大，需對預(yù)選尾礦進(jìn)行磁種磁化磁選。

表4 中強(qiáng)磁預(yù)選試驗(yàn)結(jié)果

3.2 復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化

3.2.1 分散劑用量對磁選結(jié)果的影響

按圖1所示流程，在油酸鈉用量80 mg／L、磁種用量2%、磁選磁場強(qiáng)度320 kA／m條件下，進(jìn)行了磁團(tuán)聚六偏磷酸鈉用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。由圖2可見，隨著六偏磷酸鈉用量增加，磁選精礦鐵品位增加，精礦回收率降低。綜合考慮，為獲得鐵品位及回收率較高的磁選鐵精礦，確定六偏磷酸鈉用量100 mg／L，此時(shí)精礦鐵品位45.87%、回收率54.89%。

圖2 六偏磷酸鈉用量對磁選指標(biāo)的影響

3.2.2 油酸鈉用量對磁選結(jié)果的影響

六偏磷酸鈉用量100 mg／L，其他條件不變，按圖1所示流程進(jìn)行了磁團(tuán)聚油酸鈉用量試驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。由圖3可見，油酸鈉用量增加，精礦品位下降，回收率上升。綜合考慮，選擇油酸鈉用量80 mg／L，此時(shí)磁選精礦鐵品位45.77%、回收率55.12%。

圖3 油酸鈉用量對磁選指標(biāo)的影響

3.2.3 磁種用量對磁選結(jié)果的影響

油酸鈉用量80 mg／L，其他條件不變，按圖1所示流程進(jìn)行了磁團(tuán)聚磁種用量試驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。由圖4可見，磁種用量增加，磁選精礦鐵品位下降，回收率上升。綜合考慮，確定磁種用量3%，此時(shí)磁選精礦鐵品位45.70%、回收率57.47%。

圖4 磁種用量對磁選指標(biāo)的影響

3.2.4 磁場強(qiáng)度對磁選結(jié)果的影響

按圖1所示流程，在礦漿中添加100 mg／L六偏磷酸鈉、80 mg／L油酸鈉及3%磁種，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝筮M(jìn)行復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化磁選，磁場強(qiáng)度對磁選結(jié)果的影響見圖5。由圖5可見，隨著磁場強(qiáng)度增大，精礦品位逐漸降低，鐵回收率則呈逐漸增加后逐漸變緩的趨勢。綜合考慮，選擇磁場強(qiáng)度320 kA／m，此時(shí)可獲得鐵品位45.77%、回收率57.31%的精礦指標(biāo)。

圖5 磁場強(qiáng)度對磁選指標(biāo)的影響

3.3 對比試驗(yàn)

為驗(yàn)證復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化磁選的效果，對中強(qiáng)磁預(yù)選尾礦進(jìn)行了直接磁選和復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化磁選對比試驗(yàn)，磁選磁場強(qiáng)度均為320 kA／m。直接磁選獲得了TFe品位47.15%、回收率20.15%的鐵精礦；六偏磷酸鈉用量100 mg／L、油酸鈉用量80 mg／L、磁種用量3%時(shí)，復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化磁選獲得了TFe品位45.77%、回收率57.31%的鐵精礦。經(jīng)磁種磁化再磁選比直接磁選精礦TFe品位低了1.38個(gè)百分點(diǎn)，回收率卻高了37.16個(gè)百分點(diǎn)。由此可見，經(jīng)磁種磁化再磁選，在保證精礦品位的同時(shí)，回收率顯著提升。

酒鋼粉礦經(jīng)磁場強(qiáng)度480 kA／m中強(qiáng)磁預(yù)選，預(yù)選尾礦經(jīng)復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化，并在磁場強(qiáng)度320 kA／m條件下磁選，可獲得TFe品位47.27%、回收率77.15%的合格鐵精礦。

3.4 磁種團(tuán)聚機(jī)理分析

添加磁種前后礦漿中顆粒圖像如圖6所示。由圖6可見，加入磁種后，礦漿中礦物顆粒（白色）與磁種顆粒（黑色）出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，使原礦物顆粒表面磁性增強(qiáng)，更有利于磁選分離。直接磁選和復(fù)合團(tuán)聚磁種磁選所得精礦電鏡圖像如圖7所示。通過圖7可見，未添加磁種時(shí)，磁選精礦表面有些許大顆粒吸附，表面吸附顆粒較少；磁種作用后，磁選精礦表面吸附細(xì)顆粒量明顯增加。各產(chǎn)品的飽和質(zhì)量磁化強(qiáng)度曲線見圖8。由圖8可見，預(yù)選尾礦經(jīng)磁化磁選后，精礦飽和質(zhì)量磁化強(qiáng)度相對原礦的0.782 A·m2／kg提升至12.684 A·m2／kg，尾礦飽和質(zhì)量磁化強(qiáng)度為0.304 A·m2／kg，綜合可見，在范德華力、靜電力及疏水力的綜合作用下［9-10］，磁種吸附在弱磁性鐵礦物表面或與弱磁性鐵礦物團(tuán)聚，增大弱磁性鐵礦表面磁性，更有利于被磁選富集。

圖6 礦漿中顆粒實(shí)時(shí)圖像

圖7 磁選精礦電鏡圖

圖8 產(chǎn)品飽和質(zhì)量磁化強(qiáng)度曲線

4 結(jié) 論

1）酒鋼鏡鐵礦中含鐵礦物為鏡鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦及少量磁鐵礦，主要脈石礦物為石英、白云石、重晶石等。

2）經(jīng)磁場強(qiáng)度480 kA／m中強(qiáng)磁預(yù)選，預(yù)選尾礦在六偏磷酸鈉濃度100 mg／L、油酸鈉濃度80 mg／L、磁種用量3%條件下復(fù)合團(tuán)聚磁種磁化，并在磁場強(qiáng)度320 kA／m條件下磁選，可獲得全鐵品位47.27%、回收率77.15%的合格鐵精礦。