难选铁矿抛尾废石中回收铁的试验研究

韩京增，樊 岩，荆 龙，荀志远，朱申红

(青岛理工大学，山东 青岛 266520)

据不完全统计[1]，全世界每年排出的尾矿及废石在100亿t以上。自建国以来至2000年，我国累计生产尾矿59.7亿t[2]，其中铁尾矿量占堆存的总尾矿量的三分之一左右[3-4]。铁尾矿平均品位为8%～12%，有的甚至高达27%。以当前铁尾矿总堆存量计算，尾矿中至少存有10亿t左右的铁[5]。尾矿作为二次资源的再利用，必将受到全社会的广泛关注[6-7]。

该选厂振动筛筛上抛尾废石粒度在1～15 mm之间，产率13.97%，铁品位15%左右，铁回收率损失6.16%。该产品进入主选别流程，影响分选技术指标，但抛尾品位较高，同时产率较大，在当前铁矿石价格比较高的情况下，认为有一定的回收价值。因此，开展单独回收铁的试验研究。

1 试验原料

试样取回后，自然晾干，全部破碎至2 mm以下，混匀，装袋，备用。

该抛尾废石系震旦纪鞍山式沉积变质贫磁铁矿混合矿床。矿石物质组成中，主要金属矿物为磁铁矿。其次为赤铁矿、褐铁矿，还有少量黄铜矿、黄铁矿，以及少量的磁黄铁矿和白铁矿，脉石矿物主要为石英。其多元素分析结果如表1所示。由表1可知，废石的TFe品位为17.57%，铁矿物具有一定的回收价值。表2为试样筛析试验结果。

2 选矿试验研究

2.1 磁性矿物含量分析

在磁场强度为2600Oe时，进行磁选管分选细度试验，试验结果如图1所示。

由图1可知，随着磨矿细度的增加，磁性矿物单体解离度逐渐升高，铁品位逐渐升高，铁回收率逐渐下降。磨矿细度从44.60%增加到95.50%，铁品位从33.14%增加到49.87%，而铁回收率也从13.28%降至6.52%。这表明，铁矿物嵌布粒度很细，大部分未达到单体解离，并且强磁性矿物含量较少。

由以上分析可知，该矿石嵌布粒度较细，且不均匀，单体解离度低时，脉石矿物会因内部的磁性矿物的磁性，而被吸附。因此，必须使试样达到最合适的单体解离度，才能有效的回收其中的有用矿物。鉴于此，可采用阶段磨矿、阶段选别、强磁抛尾工艺进行铁的回收。

表1 试样多元素分析结果

表2 试样筛析试验结果

2.2 强磁条件试验

对于试样中铁的回收，采用阶段磨矿、阶段选别、强磁抛尾工艺。首先对该试样先进行一段磨矿，使脉石矿物与有用矿物初步分离，用强磁将矿物破碎及磨矿时产生的脉石及围岩进行抛尾，使有用矿物尽可能的回收。强磁设备采用Slon-100周期式脉动高梯度磁选机。

2.2.1 磁介质及磨矿细度试验

磁介质条件试验，采用不同磨矿细度、不同介质的条件试验，以期选出最佳的磁介质。粗网磨矿细度试验结果如图2所示，细网磨矿细度试验结果如图3所示。

图1 磁性矿物含量分析试验结果

图2 粗网磨矿细度试验结果

图3 细网磨矿细度试验结果

由图2可知，磁介质为粗网时，随着磨矿细度的增加，铁回收率逐渐降低。在磨矿细度由44.60%增加到92.52%时，铁品位逐渐升高，铁回收率逐渐下降。

由图3可知，磁介质为细网时，磨矿细度由44.60%增加到92.52%，铁品位也逐渐升高，但较粗网时低。由于细网网格密度大，导致磁场力高，堵塞介质，致使设备无法正常运转。

此外，当磁介质为粗网时，精矿品位在25.55%～28.41%之间变动，回收率在66.70%～82.65%之间变化，其抛尾力度较大，产率在43.17%～60.51%之间。而当磁介质为细网时，精矿品位在22.03%～25.80%之间变动，回收率在94.16%～97.67%之间变化，其抛尾力度小，产率在25.34%～38.19%之间。采用一段强磁的目的在于抛尾，降低后续选别设备的运转负荷，粗网的抛尾力度远大于细网。另外，一段强磁抛尾的目的，还在于提高下一工艺的入选品位。因此，磁介质选择粗网更为合适。

磁介质为粗网时，回收率随磨矿细度的增加而逐渐降低，同时抛尾品位逐渐升高，控制抛尾品位在8%左右，故磨矿细度为61.00%为一段强磁抛尾的合适磨矿细度。

2.2.2 磁场强度试验

在选定磁介质为粗网及磨矿细度为61.00%的基础上，暂定脉动为100 r/min，进行强磁场强条件试验，其试验结果如图4所示。

由图4可知，随着场强的提高，由于磁选机场强变化梯度大，精矿品位明显降低，回收率则大幅度提高。磁场强度为0.552 T时，精矿品位为26.01%，回收率为71.24%，抛尾产率54.06%，抛尾品位8.92%。考虑该段选别的选别指标，后续工艺入选品位、抛尾力度以及可接受的抛尾品位，选定磁场强度为0.552 T。

2.2.3 脉动条件试验

在介质为粗网，磨矿细度为61.00%，磁场强度为0.552T的条件下，进行脉动条件试验，其试验结果如图5所示。

由图5可知，脉动的变化，对精矿品位和回收率以及尾矿产率和品位的影响很大。当脉动为50 r/min时，精矿品位为22.65%，回收率为76.77%，抛尾产率43.51%，抛尾品位7.46%；当脉动为200 r/min时，精矿品位升至26.55%，回收率降至68.19%，抛尾产率提高至58.19%，抛尾品位也达到8.90%；当脉动为100 r/min时，精矿品位差别不大，回收率却比脉动为150 r/min时高出3.04%，同时抛尾品位仅为8.01%。故而选定脉动条件为100 r/min。

2.3 强磁粗精矿弱磁分选条件试验

2.3.1 粗选磨矿细度试验

在磁场强度为2600Oe的条件下，进行不同磨矿细度下的条件试验，弱磁磨矿细度试验的结果如图6所示。

图4 强磁场强试验结果

图5 强磁脉动试验结果

图6 弱磁磨矿细度试验结果

由图6可知，随着磨矿细度的增加，单体解离度的提高，精矿铁品位逐渐升高，回收率降低。当磨矿细度为91.67%时，铁品位为47.38%，回收率为10.99%，产率为5.99%。与磨矿细度为87.47%时相比，品位高出2.31%，回收率低0.63%，产率低0.76%。而与磨矿细度为94.20%时的选别指标相比，品位仅低0.33%，回收率高1.99%，产率高1.24%。因此，在综合考虑精矿品位及精矿回收率的前提下，选定最佳磨矿细度为-200目91.67%。

2.3.2 粗选场强条件试验

在磨矿细度为91.67%的条件下，进行粗选场强条件试验，其试验结果如图7所示。

图7 弱磁磁场强度试验结果

由图7可知，在磨矿细度一定的情况下，随着场强的提高、铁品位逐渐降低，而铁回收率则逐渐升高。当磁场强度为2275Oe时，精矿产率为5.36%，精矿品位为47.46%，精矿回收率为9.92%。与磁场强度为2100Oe和2500Oe时的选别指标相比，相对较好，故选定磁场强度为2275Oe。

2.3.3 精选场强条件试验

在选定的磨矿细度及磁场强度条件下，得到的弱磁粗选的精矿品位仅为47.46%，远达不到市场对铁精粉的品位要求。而此时的磨矿细度为91.67%，如果继续磨矿，势必会导致尾矿回收成本大幅度提高，故只进行精选场强条件试验，其结果如图8所示。

图8 精选场强试验结果

由图8可知，经过弱磁精选，当场强为1200Oe时，精矿铁品位为60.02%，产率为59.90%，回收率为74.81%。该产品基本上可作为铁精矿产品直接销售。

2.4 弱磁尾矿强磁回收试验

弱磁粗选及精选尾矿品位较高，故采用强磁进行铁的回收。参照一段强磁的试验条件，采用的磁介质为粗网，场强采用较低的0.410T和0.552T，脉动采用150 r/min。其试验结果如表3所示。

由表3可知，在脉动不变的情况下，磁场强度对精矿品位的影响，仅相差0.61%，而回收率却相差11.23%，产率相差10.54%。中矿价格不高，在精矿品位相差不大的情况下，其主要影响因素是产率，故而弱磁尾矿的强磁试验确定如下参数：磁介质为粗网、场强为0.552T、脉动为150r/min。

2.5 流程试验

抛尾废石采用强磁-弱磁-强磁选别流程，试验结果如图9所示。

图9 强磁-弱磁-强磁流程试验结果及数质量流程图

由图9可知，采用该选别流程可得到产率1.21%、品位为60.05%、回收率为4.12%的铁精矿，以及产率为39.55%、品位为30.31%、回收率为68.00%的中矿，抛尾品位降低至8.62%。

表3 弱磁尾矿强磁试验结果

3 结论

1)对该难选铁矿抛尾废石进行再选，技术上是可行的。

2)采用强磁-弱磁-强磁选别流程对该抛尾废石进行选别，可得到产率为1.21%、品位为60.05%、回收率为4.12%的铁精矿，以及产率为39.55%、品位为30.31%、回收率为68.00%的中矿，最终抛尾品位降至8.62%，铁的总回收率达到72.12%，极大的提高了抛尾废石的利用率。

3)按该工艺进行生产，每年可产铁品位60%以上铁精粉约0.22万t，铁品位30%以上的中矿7.13万t。

[1] 刘宏,王化军,刘恩松.铁尾矿在废水处理中的应用[J]. 矿业工程,2007,5(1):48-50.

[2] 张渊,李俊峰,索崇慧.矿山尾矿综合利用及其环境治理的意义[J].农业与技术,2000,20(4)：56-57.

[3] 朱胜元.尾矿综合利用是实现我国矿业可持续发展的重要途径[J].铜陵财经专科学校学报,2000(1):38-40.

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[6] Matschouat J., Borba R.P., Deschams E．Human and environmental contamination in the Iron Quadrangle [J]．Applied Geochemistry,2000,15:193-201．

[7] 蒲含勇,张应红.论我国矿产资源的综合利用[J].矿产综合利用,2001(4):19-22.