某难选鲕状铁矿石选矿试验

邱廷省 张卫星 方夕辉 张宝红 杨 云

(1.江西理工大学;2.江西理工大学资源与环境工程学院;3.长沙有色冶金设计研究院有限公司)

我国鲕状赤铁矿储量约占铁矿总储量的9%，主要分布在湖南、湖北、广西等地。鲕状铁矿石是目前选矿界公认的难选矿石之一，主要因为铁矿物嵌布粒度极细，需磨至30μm以下、甚至几个微米才能使环带或鲕核单体解离;矿石大多属于沉积型矿床，伴生大量黏土，硬度低，易泥化，严重影响选别作业;矿物结构复杂，鲕核有时为铁矿物有时为脉石矿物;常伴生有较高的磷矿物，有些以胶状物与鲕铁粒致密连生;原矿铁品位较低等。

某矿业公司鲕状铁矿石矿物组成较简单，但嵌布特征复杂，嵌布粒度极不均匀，易泥化，选别难度较大。本试验对该鲕状铁矿石进行了选矿工艺技术条件研究，最终确定了处理该矿石的合理工艺流程，并取得了较理想的选矿指标。

1 矿石性质

1.1 矿石成分

矿石矿物组成较简单，金属矿物以磁赤铁矿为主，其次有赤铁矿、磁铁矿、云母赤铁矿等;脉石矿物主要为石英，含铁黏土矿物微量。

矿石主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2，XRD分析结果见图1。

表1 矿石主要化学成分分析结果 %

表2 矿石铁物相分析结果 %

图1 矿石XRD图谱

从表1可以看出，矿石中有回收价值的元素为铁，硫磷含量低。

从表2可以看出，矿石中铁主要为磁性铁，占总铁的63%，赤褐铁含量较少，占总铁的9%。

从图1可以看出，矿石中主要矿物为石英、磁赤铁矿、赤铁矿等。

1.2 矿石矿物嵌布特征

赤铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿呈各种形态，有结核状、肾状、块状、鲕状、细纹薄膜状、星点状、浸染状;有的重结晶呈纤维状、帚状、放射状、同心环带状。常见胶结石英粉砂、碎屑。有的呈结核状包含少量石英、细砂。

赤铁矿含量不等，有的鲕石纯净，几乎无其他脉石矿物分布;有的含许多石英粉砂碎屑，甚至成为铁质粉砂岩，赤铁矿呈胶结物胶结碎屑物或呈薄膜状、星点状、丝状、尘埃状分布。

2 试验方法

(1)首先进行阶段磨矿、阶段弱磁选+强磁选流程试验。

(2)将试样(2～0 mm)与化学纯炭粉按一定比例混匀后置入石墨坩埚中，将石墨坩埚置于电阻炉中进行还原焙烧，达到预定的还原时间后取出坩埚、水冷，还原产品进行阶段磨矿阶段弱磁选，弱磁精矿反浮选。

3 试验结果与讨论

3.1 阶段磨矿、阶段磁选试验结果

由于磁选工艺流程是铁矿物回收的常见流程，且流程简单、投资少、生产成本低，因此，首先对磁选工艺能否取得理想指标进行了探索。试验流程见图2，试验结果见表3。

从表3可以看出，直接采用磁选工艺难以获得高品质的铁精矿;提高磨矿细度对精矿品质的影响较小。因此，试验将对矿石进行还原焙烧研究。

图2 阶段磨矿阶段磁选试验流程

表3 阶段磨矿阶段磁选试验结果 %

3.2 还原焙烧—磁选试验

3.2.1 焙烧温度试验

焙烧温度试验的还原剂炭粉用量为原矿质量的6%、焙烧时间为60 min，焙烧产物磨矿细度为 －0.037 mm占 98.21%，弱磁粗选磁场强度为 96 kA/m，试验结果见图3。

图3 焙烧温度试验结果

从图3可以看出，随着焙烧温度的升高，粗精矿铁品位和铁回收率均呈先上升后下降的趋势。综合考虑，确定后续试验的焙烧温度为850℃。

3.2.2 焙烧时间试验

焙烧时间试验的还原剂炭粉用量为原矿质量的6%、焙烧温度为850℃，焙烧产物磨至－0.037 mm占 98.21%后进行弱磁粗选(磁场强度为 96 kA/m)，试验结果见图4。

图4 焙烧时间试验结果

从图4可以看出，随着焙烧时间的延长，弱磁粗精矿铁品位和铁回收率均呈先上升再下降的趋势。综合考虑，确定后续试验的焙烧时间为60 min。

3.2.3 炭粉用量试验

炭粉用量试验的焙烧温度为850℃，焙烧时间为60 min，焙烧产物磨至－0.037 mm占98.21%后进行弱磁粗选(磁场强度为96 kA/m)，试验结果见图5。

图5 炭粉用量试验结果

从图5可以看出，随着炭粉用量的增加，弱磁粗精矿铁品位和铁回收率均呈先上升再下降的趋势。综合考虑，确定后续试验炭粉与原矿质量比为4%。

3.2.4 还原产物磨矿细度试验

3.2.4.1 还原产物一段磨矿细度试验

确定还原条件下的还原产物一段磨矿细度试验的弱磁粗选磁场强度为96 kA/m，试验结果见图6。

图6 还原产物一段磨矿细度试验结果

从图6可以看出，提高还原产物一段磨矿细度，弱磁选粗精矿铁品位明显上升、铁回收率小幅下降。综合考虑，确定还原产物一段磨矿细度为－0.037 mm占98.21%。

3.2.4.2 弱磁粗精矿再磨细度试验

弱磁粗精矿再磨细度试验的弱磁精选磁场强度为96 kA/m，试验结果见图7。

图7 弱磁粗精矿再磨细度试验结果

从图7可以看出，随着再磨细度的提高，弱磁选精矿铁品位上升，铁回收率小幅下降。综合考虑，确定再磨细度为－0.025 mm占96.04%。

3.3 弱磁选精矿反浮选试验

3.3.1 矿浆pH值试验

矿浆pH值试验采用1次反浮粗选流程，pH调整剂为盐酸和氢氧化钠，捕收剂QP－113用量为100 g/t，抑制剂可溶性淀粉用量为1 000 g/t，试验结果见图8。

图8 矿浆pH值试验结果

从图8可以看出，随着矿浆pH值的升高，反浮选粗精矿铁品位先升后降，铁回收率先降后升。综合考虑，确定反浮选矿浆pH=6。

3.3.2 抑制剂种类选择试验

抑制剂种类选择试验采用1次反浮粗选流程，抑制剂分别为可溶性淀粉、CMC和木质素磺酸钠，用量分别为1 000、400、400 g/t，矿浆pH=6，QP－113用量为100 g/t，试验结果见图9。

从图9可以看出，木质素磺酸钠为抑制剂时，反浮选粗精矿铁回收率较高，铁品位略低于以CMC为抑制剂。因此，后续试验选择木质素磺酸钠为铁矿物抑制剂。

3.3.3 木质素磺酸钠用量试验

木质素磺酸钠用量试验采用1次反浮粗选流程，矿浆pH=6，QP－113用量为100 g/t，试验结果见图10。

图10 木质素磺酸钠用量试验结果

从图10可以看出，随着木质素磺酸钠用量的增大，反浮选粗精矿铁回收率上升、铁品位下降。综合考虑，确定木质素磺酸钠用量为600 g/t。

3.3.4 捕收剂种类选择试验

捕收剂种类选择试验采用1次反浮粗选流程，捕收剂分别为十二胺、椰油胺和QP－113，用量均为150 g/t，矿浆pH=6，木质素磺酸钠用量为600 g/t，试验结果见图11。

从图11可以看出，QP－113对脉石矿物的捕收性和选择性相对较好。综合考虑，选择QP－113为反浮选脉石矿物的捕收剂。

3.3.5 QP－113用量试验

QP－113用量试验采用1次反浮粗选流程，矿浆pH=6，木质素磺酸钠用量为600 g/t，试验结果见图12。

从图12可以看出，随着捕收剂QP－113用量的增大，反浮选粗精矿铁品位上升，铁回收率下降。综合考虑，确定QP－113用量为150 g/t。

3.4 闭路试验

在条件试验和开路试验基础上进行了闭路试验，试验流程见图13，试验结果见表4。

图13 闭路试验流程

从表4可以看出，采用还原焙烧—两段阶段磨矿弱磁选—1粗1精2扫、中矿顺序返回反浮选流程处理该矿石，可以获得铁品位为61.30%、铁回收率为80.43%的铁精矿。

表4 闭路试验结果 %

4 结论

(1)某鲕状铁矿石矿物组成简单，金属矿物以磁赤铁矿为主，赤铁矿少量;脉石矿物主要为石英。矿物嵌布特征复杂，铁矿物包裹、胶结石英粉砂碎屑普遍。铁矿物嵌布粒度极不均匀，单体解离难度极大，且矿石中的赤铁矿和含铁黏土矿物磨矿时易泥化，常规磁选工艺难以获得较高品位的铁精矿。

(2)还原焙烧—阶段磨矿阶段弱磁选—反浮选工艺是该矿石开发利用的较合理工艺。试验采用还原焙烧—一段磨矿、弱磁粗选、二段磨矿、弱磁精选—1粗1精2扫、中矿顺序返回反浮选流程处理该矿石，最终获得了铁品位为61.30%、铁回收率为80.43%的铁精矿。

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