四川某微细嵌布铁矿石选矿试验

张超达 吴城材 钟森林 杨招君

(1.广州有色金属研究院，广东广州510650;2.广州粤有研矿物资源科技有限公司，广东 广州510650)

四川某铁矿床为沉积矿床，矿石中可回收的铁矿物主要为磁赤铁矿，其次为少量磁铁矿。但大部分铁矿物呈微晶与绿泥石混杂，嵌布粒度微细，单体解离困难，且铁矿物含铁量不高，单体磁赤铁矿平均含铁量仅62.63%，单体磁铁矿平均铁含量仅67.86%。本试验针对该矿石的原矿特性开展合理选矿工艺的研究，为开发利用该矿石资源提供依据。

1 矿石性质

1.1 矿石物质组成

矿石中主要铁矿物为磁赤铁矿，其次为磁铁矿和褐铁矿，有极少量的黄铁矿;脉石矿物主要为绿泥石、石英、长石，有少量角闪石、蛇纹石、黑云母、高岭土等。矿石矿物组成见表1，主要化学成分见表2，铁在各矿物中的的平衡分配见表3。

表1 矿石矿物组成Table 1 Main mineral components of the run-of-mine %

表2 矿石主要化学成分Table 2 Main chemical composition of the run-of-mine%

表3 矿石中铁的平衡分配Table 3 Distribution of iron in the run-of-mine%

由表1～表3可知:矿石中可利用的有价元素只有铁，铁含量为39.93%;有害元素S、P含量很低，分别为0.028%和0.15%。铁有86.48%以磁性铁形式存在，可通过磁选回收，其他形式的铁无法回收或回收价值不大。

1.2 矿石结构构造及铁矿物嵌布粒度

矿石构造有条纹状构造、隐条纹状构造、条带状构造、胶状构造、溶蚀蜂窝状构造等，矿石结构有粒状变晶结构、纤维粒状变晶结构、浸染状结构，自形—半自形晶粒状结构等。由于矿石的结构构造特点，使得磁性铁矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)嵌布粒度微细，并以群体状与绿泥石混杂，很难解离为单体。表4给出了磁性铁矿物的嵌布粒度，可见，有99.37%的磁性铁矿物粒度小于0.074 mm，更有80.90%的磁性铁矿物粒度在0.04 mm以下。

表4 磁性铁矿物的嵌布粒度Table 4 Dissemination size of magnetic iron minerals

1.3 主要矿物工艺特性

(1)磁铁矿。大多数磁铁矿混杂于微粒状磁赤铁矿中，呈粒状次变晶零星分布，少数磁铁矿呈不等粒自形晶状稀疏分布于绿泥石中。磁铁矿含较多的硅、铝、磷等杂质和少量钛、锰，导致其平均铁含量仅67.86%。

(2)磁赤铁矿。磁赤铁矿为矿石中的主要铁矿物，系变质副热液作用的产物，具强磁性，但磁性弱于磁铁矿。磁赤铁矿中混有较多的硅、铝、钛、镁、磷等杂质，故其平均含铁量只有63.63%，并且其磁性随杂质含量的增加而变弱。磁赤铁矿晶体细微，呈微晶密集分布，部分微晶集合体晶粒间的充填物因风化淋滤而消失，形成蜂窝状溶蚀孔洞，但大多数磁赤铁矿晶粒间充填绿泥石、高岭土等黏土矿物，这使得磁赤铁矿很难完全单体解离，同时绿泥石具弱磁性，磁选脱除的难度较大。

(3)褐铁矿。矿石中含有少量的褐铁矿。大多数褐铁矿质地疏松，呈多孔状、蜂窝状分布于氧化矿石中。

(4)脉石矿物。脉石矿物主要为绿泥石，其次为石英、长石，有少量的角闪石、蛇纹石等。绿泥石矿物含量约13%，呈隐晶质土状，与铁矿物具有复杂的连生关系。绿泥石中铁含量为12% ～22%，具弱磁性。

2 试验方案

矿石中的主要铁矿物磁赤铁矿和少量的磁铁矿均是强磁性矿物，适合采用磁选方法选别。但99%以上的磁赤铁矿和磁铁矿嵌布粒度小于0.074 mm，因此必须磨至颗粒粒度在0.074 mm以下才能获得合格铁精矿。为使铁精矿的铁品位和铁回收率都能达到较高水平，进行了1次磨矿、多次磁选和不同流程结构的阶段磨矿、阶段磁选方案对比，最终确定采用粗磨条件下1粗1扫磁选抛尾—粗选精矿单独再磨精选—难选中矿(扫选精矿+粗精矿精选尾矿)单独再磨再选的工艺流程。

试验所用磁选设备为广州粤有研矿物资源科技有限公司生产的ZCT－400×300系列湿式弱、中磁筒式磁选机。

3 试验结果与讨论

3.1 粗选试验

3.1.1 粗选磨矿细度试验

在119.4 kA/m磁场强度下进行粗选磨矿细度试验，结果(见图1)表明:即使将原矿磨到－0.074 mm占99.12%，粗精矿的铁品位也只有59.88%;在磨矿细度为－0.074 mm占55.37%时，粗精矿的铁回收率最高，为78.01%，同时粗精矿的铁品位可达59.04%;磨矿细度超过－0.074 mm占55.37%后，粗精矿铁品位提高不明显而铁回收率显著下降。因此确定在磨矿细度为－0.074 mm占55.37%条件下进行粗选。

图1 磨矿细度对粗选指标的影响Fig.1 Index of roughing under different grinding fineness

3.1.2 粗选磁场强度试验

在磨矿细度为－0.074mm占55.37%的条件下，磁场强度对粗选指标的影响见图2。可见，随着磁场强度从39.8 kA/m提高到358.1 kA/m，粗精矿铁品位从61.36%下降到56.26%，而铁回收率则从36.40%增加到84.88%。鉴于采用1粗1扫抛尾方案，为使粗精矿有较高的铁品位，选择粗选磁场强度为119.4 kA/m。

图2 磁场强度对粗选指标的影响Fig.2 Index of roughing under different magnetic field intensity

3.2 扫选磁场强度试验

为提高铁的回收率，对磨矿细度为－0.074mm占55.37%、磁场强度为119.4 kA/m条件下产生的粗选尾矿进行扫选，不同磁场强度下的扫选指标见图3。可见:磁场强度越高，扫选精矿的铁回收率越高，而扫选精矿的铁品位在45.34%～44.88%的小范围内不断下降;但磁场强度超过358.1 kA/m后，扫选精矿的铁回收率提高很少，而且经检验，磁场强度为358.1 kA/m时，扫选尾矿的磁性铁含量已降至0.27%，说明磁性铁已基本选出。因此，选择扫选磁场强度为358.1 kA/m，此时获得的扫选精矿作业产率为17.83%、铁品位为45.01%、作业铁回收率为43.17%。

在显微镜下对扫选精矿进行观察，发现其中铁矿物主要为磁赤铁矿，有少量磁铁矿和极少量褐铁矿，磁赤铁矿和磁铁矿的解离度只有64%;脉石矿物多含磁赤铁矿包裹体，少量为单体。

图3 磁场强度对扫选指标的影响Fig.3 Index of scavenging under different magnetic field intensity

3.3 粗精矿精选试验

3.3.1 粗精矿再磨细度试验

再磨细度对精选指标的影响(磁场强度119.4 kA/m)见表5。表5表明，粗精矿只有细磨才能获得铁品位在60%以上的精选精矿，但再磨细度过细不仅对提高精选精矿铁品位无益，反而会引起精选精矿铁回收率较大幅度的下降。兼顾精选精矿的铁品位和铁回收率，选择粗精矿再磨细度为－0.074 mm占95.02%。

表5 再磨细度对精选指标的影响Table 5 Index of cleaning concentration under different grinding fineness %

3.3.2 精选磁场强度试验

－0.074 mm占95.02%再磨细度下磁场强度对精选指标的影响见图4。根据图4，选择精选磁场强度为119.4 kA/m，此时获得的精选精矿作业产率为81.20%、铁品位为 61.25%、作业铁回收率为84.24%。

3.4 中矿再选试验

3.4.1 中矿再磨细度试验

图4 磁场强度对精选指标的影响Fig.4 Index of cleaning concentration under different magnetic field intensity

扫选精矿和粗精矿精选尾矿中铁矿物的单体解离度都较低，因此将两者合并作为中矿另行再磨再选。再磨细度对中矿再选指标的影响(磁场强度为278.5 kA/m)见表6。可以看到，再磨细度只有达到－0.045 mm 95.27%后才能取得铁品位大于60%的再选精矿，但再磨细度过细影响再选精矿的铁回收率，因此选择中矿再磨细度为－0.045 mm 95.27%。

表6 再磨细度对中矿再选指标的影响Table 6 Index of re-concentration of middling under different grinding fineness %

3.4.2 中矿再选磁场强度试验

－0.045 mm占95.27%再磨细度下磁场强度对中矿再选指标的影响见图5。根据图5，选择中矿再选磁场强度为278.5 kA/m，此时获得的再选精矿作业产率为62.98%、铁品位为60.15%、作业铁回收率为79.99%。

图5 磁场强度对中矿再选指标的影响Fig.5 Index of re-concentration of middling under different magnetic field intensity

3.5 全流程试验

在前述条件试验的基础上，按图6进行全流程试验，试验结果见表7。

图6 试验全流程Fig.6 Total test flow-sheet

表7 全流程试验结果Table 7 Result of total process %

表7表明，针对矿石特性采用的图6流程可取得综合铁精矿产率为54.22%、铁品位为61.02%、铁回收率为82.86%的较好指标。

4 结论

(1)四川某铁矿石中铁矿物主要为磁赤铁矿，有少量磁铁矿。铁矿物呈微晶密集分布，大多数晶粒间充填绿泥石、高岭土等黏土矿物，导致其完全解离困难，且铁矿物单矿物含铁量不高。

(2)采用在－0.074 mm占55.37%粗磨条件下1粗1扫磁选抛尾—粗选精矿再磨至－0.074 mm占95.02%后精选—扫选精矿和精选尾矿合并再磨至－0.045 mm占95.27%后再选的工艺流程处理该矿石，可获得产率为54.22%、铁品位为61.02%、铁回收率为82.86%的综合铁精矿。

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