邱廷省 張衛(wèi)星 方夕輝 張寶紅 楊 云

(1.江西理工大學(xué);2.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院;3.長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司)

我國鮞狀赤鐵礦儲(chǔ)量約占鐵礦總儲(chǔ)量的9%，主要分布在湖南、湖北、廣西等地。鮞狀鐵礦石是目前選礦界公認(rèn)的難選礦石之一，主要因?yàn)殍F礦物嵌布粒度極細(xì)，需磨至30μm以下、甚至幾個(gè)微米才能使環(huán)帶或鮞核單體解離;礦石大多屬于沉積型礦床，伴生大量黏土，硬度低，易泥化，嚴(yán)重影響選別作業(yè);礦物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，鮞核有時(shí)為鐵礦物有時(shí)為脈石礦物;常伴生有較高的磷礦物，有些以膠狀物與鮞鐵粒致密連生;原礦鐵品位較低等。

某礦業(yè)公司鮞狀鐵礦石礦物組成較簡單，但嵌布特征復(fù)雜，嵌布粒度極不均勻，易泥化，選別難度較大。本試驗(yàn)對(duì)該鮞狀鐵礦石進(jìn)行了選礦工藝技術(shù)條件研究，最終確定了處理該礦石的合理工藝流程，并取得了較理想的選礦指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石成分

礦石礦物組成較簡單，金屬礦物以磁赤鐵礦為主，其次有赤鐵礦、磁鐵礦、云母赤鐵礦等;脈石礦物主要為石英，含鐵黏土礦物微量。

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2，XRD分析結(jié)果見圖1。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果 %

圖1 礦石XRD圖譜

從表1可以看出，礦石中有回收價(jià)值的元素為鐵，硫磷含量低。

從表2可以看出，礦石中鐵主要為磁性鐵，占總鐵的63%，赤褐鐵含量較少，占總鐵的9%。

從圖1可以看出，礦石中主要礦物為石英、磁赤鐵礦、赤鐵礦等。

1.2 礦石礦物嵌布特征

赤鐵礦、磁赤鐵礦、磁鐵礦呈各種形態(tài)，有結(jié)核狀、腎狀、塊狀、鮞狀、細(xì)紋薄膜狀、星點(diǎn)狀、浸染狀;有的重結(jié)晶呈纖維狀、帚狀、放射狀、同心環(huán)帶狀。常見膠結(jié)石英粉砂、碎屑。有的呈結(jié)核狀包含少量石英、細(xì)砂。

赤鐵礦含量不等，有的鮞石純凈，幾乎無其他脈石礦物分布;有的含許多石英粉砂碎屑，甚至成為鐵質(zhì)粉砂巖，赤鐵礦呈膠結(jié)物膠結(jié)碎屑物或呈薄膜狀、星點(diǎn)狀、絲狀、塵埃狀分布。

2 試驗(yàn)方法

(1)首先進(jìn)行階段磨礦、階段弱磁選+強(qiáng)磁選流程試驗(yàn)。

(2)將試樣(2～0 mm)與化學(xué)純炭粉按一定比例混勻后置入石墨坩堝中，將石墨坩堝置于電阻爐中進(jìn)行還原焙燒，達(dá)到預(yù)定的還原時(shí)間后取出坩堝、水冷，還原產(chǎn)品進(jìn)行階段磨礦階段弱磁選，弱磁精礦反浮選。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 階段磨礦、階段磁選試驗(yàn)結(jié)果

由于磁選工藝流程是鐵礦物回收的常見流程，且流程簡單、投資少、生產(chǎn)成本低，因此，首先對(duì)磁選工藝能否取得理想指標(biāo)進(jìn)行了探索。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可以看出，直接采用磁選工藝難以獲得高品質(zhì)的鐵精礦;提高磨礦細(xì)度對(duì)精礦品質(zhì)的影響較小。因此，試驗(yàn)將對(duì)礦石進(jìn)行還原焙燒研究。

圖2 階段磨礦階段磁選試驗(yàn)流程

表3 階段磨礦階段磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

3.2 還原焙燒—磁選試驗(yàn)

3.2.1 焙燒溫度試驗(yàn)

焙燒溫度試驗(yàn)的還原劑炭粉用量為原礦質(zhì)量的6%、焙燒時(shí)間為60 min，焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度為 －0.037 mm占 98.21%，弱磁粗選磁場強(qiáng)度為 96 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 焙燒溫度試驗(yàn)結(jié)果

從圖3可以看出，隨著焙燒溫度的升高，粗精礦鐵品位和鐵回收率均呈先上升后下降的趨勢。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)的焙燒溫度為850℃。

3.2.2 焙燒時(shí)間試驗(yàn)

焙燒時(shí)間試驗(yàn)的還原劑炭粉用量為原礦質(zhì)量的6%、焙燒溫度為850℃，焙燒產(chǎn)物磨至－0.037 mm占 98.21%后進(jìn)行弱磁粗選(磁場強(qiáng)度為 96 kA/m)，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 焙燒時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

從圖4可以看出，隨著焙燒時(shí)間的延長，弱磁粗精礦鐵品位和鐵回收率均呈先上升再下降的趨勢。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)的焙燒時(shí)間為60 min。

3.2.3 炭粉用量試驗(yàn)

炭粉用量試驗(yàn)的焙燒溫度為850℃，焙燒時(shí)間為60 min，焙燒產(chǎn)物磨至－0.037 mm占98.21%后進(jìn)行弱磁粗選(磁場強(qiáng)度為96 kA/m)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 炭粉用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖5可以看出，隨著炭粉用量的增加，弱磁粗精礦鐵品位和鐵回收率均呈先上升再下降的趨勢。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)炭粉與原礦質(zhì)量比為4%。

3.2.4 還原產(chǎn)物磨礦細(xì)度試驗(yàn)

3.2.4.1 還原產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

確定還原條件下的還原產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)的弱磁粗選磁場強(qiáng)度為96 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 還原產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖6可以看出，提高還原產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度，弱磁選粗精礦鐵品位明顯上升、鐵回收率小幅下降。綜合考慮，確定還原產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度為－0.037 mm占98.21%。

3.2.4.2 弱磁粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

弱磁粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)的弱磁精選磁場強(qiáng)度為96 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖7。

圖7 弱磁粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖7可以看出，隨著再磨細(xì)度的提高，弱磁選精礦鐵品位上升，鐵回收率小幅下降。綜合考慮，確定再磨細(xì)度為－0.025 mm占96.04%。

3.3 弱磁選精礦反浮選試驗(yàn)

3.3.1 礦漿pH值試驗(yàn)

礦漿pH值試驗(yàn)采用1次反浮粗選流程，pH調(diào)整劑為鹽酸和氫氧化鈉，捕收劑QP－113用量為100 g/t，抑制劑可溶性淀粉用量為1 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖8。

圖8 礦漿pH值試驗(yàn)結(jié)果

從圖8可以看出，隨著礦漿pH值的升高，反浮選粗精礦鐵品位先升后降，鐵回收率先降后升。綜合考慮，確定反浮選礦漿pH=6。

3.3.2 抑制劑種類選擇試驗(yàn)

抑制劑種類選擇試驗(yàn)采用1次反浮粗選流程，抑制劑分別為可溶性淀粉、CMC和木質(zhì)素磺酸鈉，用量分別為1 000、400、400 g/t，礦漿pH=6，QP－113用量為100 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖9。

從圖9可以看出，木質(zhì)素磺酸鈉為抑制劑時(shí)，反浮選粗精礦鐵回收率較高，鐵品位略低于以CMC為抑制劑。因此，后續(xù)試驗(yàn)選擇木質(zhì)素磺酸鈉為鐵礦物抑制劑。

3.3.3 木質(zhì)素磺酸鈉用量試驗(yàn)

木質(zhì)素磺酸鈉用量試驗(yàn)采用1次反浮粗選流程，礦漿pH=6，QP－113用量為100 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖10。

圖10 木質(zhì)素磺酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖10可以看出，隨著木質(zhì)素磺酸鈉用量的增大，反浮選粗精礦鐵回收率上升、鐵品位下降。綜合考慮，確定木質(zhì)素磺酸鈉用量為600 g/t。

3.3.4 捕收劑種類選擇試驗(yàn)

捕收劑種類選擇試驗(yàn)采用1次反浮粗選流程，捕收劑分別為十二胺、椰油胺和QP－113，用量均為150 g/t，礦漿pH=6，木質(zhì)素磺酸鈉用量為600 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖11。

從圖11可以看出，QP－113對(duì)脈石礦物的捕收性和選擇性相對(duì)較好。綜合考慮，選擇QP－113為反浮選脈石礦物的捕收劑。

3.3.5 QP－113用量試驗(yàn)

QP－113用量試驗(yàn)采用1次反浮粗選流程，礦漿pH=6，木質(zhì)素磺酸鈉用量為600 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖12。

從圖12可以看出，隨著捕收劑QP－113用量的增大，反浮選粗精礦鐵品位上升，鐵回收率下降。綜合考慮，確定QP－113用量為150 g/t。

3.4 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖13，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖13 閉路試驗(yàn)流程

從表4可以看出，采用還原焙燒—兩段階段磨礦弱磁選—1粗1精2掃、中礦順序返回反浮選流程處理該礦石，可以獲得鐵品位為61.30%、鐵回收率為80.43%的鐵精礦。

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

4 結(jié)論

(1)某鮞狀鐵礦石礦物組成簡單，金屬礦物以磁赤鐵礦為主，赤鐵礦少量;脈石礦物主要為石英。礦物嵌布特征復(fù)雜，鐵礦物包裹、膠結(jié)石英粉砂碎屑普遍。鐵礦物嵌布粒度極不均勻，單體解離難度極大，且礦石中的赤鐵礦和含鐵黏土礦物磨礦時(shí)易泥化，常規(guī)磁選工藝難以獲得較高品位的鐵精礦。

(2)還原焙燒—階段磨礦階段弱磁選—反浮選工藝是該礦石開發(fā)利用的較合理工藝。試驗(yàn)采用還原焙燒—一段磨礦、弱磁粗選、二段磨礦、弱磁精選—1粗1精2掃、中礦順序返回反浮選流程處理該礦石，最終獲得了鐵品位為61.30%、鐵回收率為80.43%的鐵精礦。

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