喻明軍

（中冶長天國際工程有限責(zé)任公司）

超純鐵精礦通常指含鐵量高、脈石含量低的鐵精礦，具有純度高、超微細(xì)等特點(diǎn)［1-4］。目前，反浮選、磁選、電選和細(xì)篩等是生產(chǎn)超純鐵精礦的最主要方法［5］。近年來，超純鐵精礦的用途越來越廣泛，主要包括直接還原鐵、還原成海綿鐵球團(tuán)、制取粉末冶金用鐵粉、生產(chǎn)鐵氧體磁性材料等［6-7］。超純鐵精礦的技術(shù)含量和附加值都比較高，因此其經(jīng)濟(jì)價(jià)值也比較大，普通鐵精礦粉在增加較低成本的條件下深加工生產(chǎn)超級(jí)鐵精礦，能夠使經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益得到顯著提高，充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)資源的潛在價(jià)值［8-10］。

目前，生產(chǎn)超純鐵精礦的主要原料為磁鐵礦、赤鐵礦，與磁鐵礦相比，選用赤鐵礦制備超純鐵精礦的難度更大，其主要原因是赤鐵礦嵌布粒度更細(xì)，含泥量較高。在我國還沒有對(duì)超純鐵精礦做出統(tǒng)一的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，所以選用直接還原鐵及所需含鐵原料的各項(xiàng)指標(biāo)（表1）為參考。

以磁赤混合礦去除磁鐵礦后的赤鐵礦精礦為研究對(duì)象，探索通過磨礦—脫泥—反浮選聯(lián)合工藝獲得超純鐵精礦的可行性。

1 試驗(yàn)礦樣的制備與工藝礦物學(xué)研究

1.1 原礦性質(zhì)

礦樣由長沙某公司提供，原礦XRD分析圖譜見圖1，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表2，粒級(jí)分布特性見表3。

由圖1 可見，礦石中的含鐵礦物主要是赤鐵礦、磁鐵礦和針鐵礦，脈石礦物以石英和高嶺石為主。

由表2可知，可供選礦回收的主要元素是鐵，全鐵品位為54.27%，礦石堿性系數(shù)為0.01，有害雜質(zhì)磷和硫含量較低；另外，礦石中還含有一定量的MnO和TiO2。

由表3 可知，原礦+2 mm 占33.92%，+0.1 mm 占80.43%，-0.075 mm 占14.81%，大多數(shù)金屬存在于粗粒級(jí)，表明目的礦物與脈石礦物解離度較低，需先進(jìn)行磨礦—分級(jí)工序。

1.2 試驗(yàn)礦樣的制備

以原礦性質(zhì)為出發(fā)點(diǎn)，決定采用一段磨礦—一段弱磁選—1粗1精強(qiáng)磁選工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)礦樣的制備。首先采用滾筒弱磁選機(jī)回收試樣中的磁鐵礦，然后采用立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)對(duì)弱磁尾礦中的赤鐵礦進(jìn)行預(yù)富集，富集后的強(qiáng)磁粗精礦再采用立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)進(jìn)行精選。試樣磨至-0.074 mm70%，弱磁選磁場強(qiáng)度選擇0.18 T，強(qiáng)磁粗選磁場強(qiáng)度為1.0 T，強(qiáng)磁精選磁場強(qiáng)度為0.7 T，磁選分選流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，通過一段滾筒弱磁選可直接得到鐵品位67.93%的磁鐵礦精礦，產(chǎn)率16.79%。弱磁尾礦經(jīng)一段強(qiáng)磁高梯度粗選獲得的強(qiáng)磁粗精礦經(jīng)立環(huán)高梯度磁選機(jī)選別后精礦品位提高至62.74%，對(duì)原礦回收率為55.32%，高梯度磁選精礦即為所需要的赤鐵礦精礦。

1.3 赤鐵礦精礦工藝礦物學(xué)研究

赤鐵礦精礦XRF 分析、鐵物相分析和粒度分布特性分別見表5～表7，赤鐵礦礦樣XRD 分析圖和激光粒度分布見圖3、圖4。

由表5可知，經(jīng)高梯度磁選富集，礦樣中的Fe2O3含量提升到84.95%，硅鋁組分合計(jì)含量下降到13.14%；另外，礦石中的含錳質(zhì)和鈦質(zhì)礦物含量與原礦相比未出現(xiàn)降低趨勢，由于反浮選藥劑體系的捕獲對(duì)象主要為硅質(zhì)和鋁質(zhì)礦物，難以有效脫除錳質(zhì)或鈦質(zhì)礦物，因此，它們可能會(huì)對(duì)最終超純鐵精礦產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生一定影響。

由表6可知，赤鐵礦精礦中的鐵主要以赤鐵礦和假象赤鐵礦的形式存在，其含量分別為96.25%和2.66%，二者合計(jì)占鐵元素的98.91%，其他鐵載體礦物含量甚微，表明該赤鐵礦是符合要求的赤鐵礦超純鐵精礦制備原料。

由表7 可知，赤鐵礦精礦中的-0.074 mm 含量60.61%，+0.074 mm 含量39.39%，TFe 品位60.27%，與細(xì)粒級(jí)有一定差距，表明可能存在未解離的連生體，不利于后續(xù)進(jìn)一步的提純。

由圖3可見，赤鐵礦精礦中的鐵質(zhì)礦物主要為赤鐵礦，含有少量針鐵礦，由于針鐵礦中的鐵元素理論含量低，可能會(huì)影響到最終產(chǎn)品中的鐵含量，硅質(zhì)脈石礦物主要為石英，鋁質(zhì)脈石礦物主要為三水鋁石，脈石礦物種類與試樣測試結(jié)果相同，兩者的去除效率是影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

由圖4 可見，赤鐵礦精礦的平均粒徑為94.23 μm，盡管顆粒平均粒度偏粗，但存在部分極微細(xì)顆粒，若不預(yù)先脫除，可能會(huì)導(dǎo)致藥劑用量的增大和浮選效率的降低；因此，考慮在浮選前開展脫泥試驗(yàn)。結(jié)合表7 和圖4，考慮在赤鐵礦精礦浮選前開展磨礦—脫泥試驗(yàn)。

2 試樣結(jié)果與分析

2.1 赤鐵礦精礦磨礦細(xì)度試驗(yàn)

采用試驗(yàn)室型球磨機(jī)對(duì)赤鐵礦精礦進(jìn)行磨礦，每批次試樣250 g，加水量150 mL，磨礦濃度62.5%。磨礦細(xì)度與時(shí)間關(guān)系見圖5。

赤鐵礦磨礦細(xì)度試驗(yàn)為避免礦樣中存在的部分極細(xì)粒礦泥對(duì)后續(xù)浮選造成不利影響，浮選前赤鐵礦精礦磨礦產(chǎn)品經(jīng)三段選擇性絮凝沉降脫泥后再進(jìn)行浮選。浮選過程中所用捕收劑由試驗(yàn)室自配，且現(xiàn)配現(xiàn)用，其主要成分為十二胺和油酸。磨礦細(xì)度試驗(yàn)藥劑制度及工藝流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8 可知，隨著磨礦細(xì)度的提高，浮選精礦品位難以進(jìn)一步提升，主要原因是在-0.038 mm 含量占65%的條件下，礦樣與脈石礦物基本實(shí)現(xiàn)單體解離；另外，磨礦細(xì)度的提高加劇了礦泥損失，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.038 mm85%時(shí)，全流程回收率僅為66.40%；綜上所述，固定后續(xù)磨礦細(xì)度為-0.038 mm65%。

2.2 反浮選精選探索試驗(yàn)

基于上述研究，在脫泥階段及反浮選階段藥劑用量相同、磨礦細(xì)度為-0.038 mm65%的條件下，探索通過在浮選段增加兩段精選作業(yè)，以獲得更高品質(zhì)的超純赤鐵礦。

2.2.1 抑制劑用量試驗(yàn)

固定精選1、精選2的捕收劑用量120 g/t，考察精選1、精選2抑制劑用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，赤鐵礦精礦脫泥浮選流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表9 可知，隨著抑制劑用量的增加，精礦品位得到進(jìn)一步提高；當(dāng)抑制劑用量為500 g/t時(shí)，精礦品位有所下降，其原因可能是由于脈石礦物也受到抑制；綜上所述，固定抑制劑用量400 g/t。

2.2.2 捕收劑用量試驗(yàn)

固定精選1、精選2 抑制劑用量400 g/t，探索捕收劑用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，赤鐵礦精礦脫泥浮選流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

由表10 可知，當(dāng)捕收劑用量為120 g/t時(shí)，浮選精礦品位高達(dá)68.32%，回收率為72.67%；隨著捕收劑用量的繼續(xù)增加，浮選精礦品位在68.00%左右波動(dòng)，然而回收率有所下降，其可能原因是藥劑用量過大，造成氣泡分散度差，浮選選擇性差，有用礦物上浮使精礦回收率下降；綜上所述，捕收劑用量固定為120 g/t。

2.3 赤鐵礦精礦制備超純鐵精粉全流程試驗(yàn)

根據(jù)赤鐵礦精礦的性質(zhì)以及工藝礦物學(xué)特征，通過試驗(yàn)探索，采用磨礦—脫泥—1 粗2 精反浮選工藝比較合理，且可取得比較好的選礦技術(shù)指標(biāo)，超純鐵精礦TFe 品位可達(dá)67.32%，浮選作業(yè)回收率為72.67%（表11），其數(shù)質(zhì)量流程見圖8。

3 結(jié)論

（1）某原礦TFe 品位為54.27%的磁赤鐵礦混合礦樣，鐵主要以磁鐵礦和赤鐵礦的形式存在，可通過弱磁選—強(qiáng)磁選工藝獲得全鐵品位67.93%的磁鐵礦精礦和全鐵品位62.74%的赤鐵礦精礦。

（2）赤鐵礦精礦中的鐵主要以赤鐵礦和假象赤鐵礦的形式存在，鐵礦物嵌布粒度較粗，符合提純加工超純鐵精粉的條件，經(jīng)磨礦—脫泥—1 粗2 精反浮選后，浮選精礦全鐵品位可達(dá)68.32%，作業(yè)回收率72.67%，浮選精礦達(dá)到了制備超純鐵精礦的標(biāo)準(zhǔn)。