东鞍山贫赤铁矿石阶段磨矿—磁选—阴离子反浮选试验

张兆元 李艳军 袁 帅 刘 杰

(1.鞍山钢铁集团矿业公司，辽宁 鞍山114001;2.东北大学资源与土木工程学院，辽宁 沈阳110819)

我国贫赤铁矿石分布广、储量多、品位低，且大部分贫赤铁矿属于难选铁矿。长期以来，国内对难选贫赤铁矿石的选矿试验研究不断深入，取得了长足的发展［1-4］。东鞍山赤铁矿石在我国属相对难选矿石，具有品位低、结构构造复杂、嵌布粒度细等特点［5］，广大选矿科技工作者为提高东鞍山贫赤铁矿石选矿技术水平开展大量工作，使东鞍山选矿指标获得一定程度改善［6-10］，但其入选铁矿石组分变化较为频繁，致使其选矿技术指标仍较低且波动较大。本研究针对东鞍山烧结厂当前入选原矿进行了系统的选矿试验。

1 试验原料

试验原料取自东鞍山烧结厂当前入选原矿，其主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2，XRD 图谱见图1。

表1 矿石主要化学成分分析结果Table 1 Chemical composition of run-of-mine ore %

表2 矿石铁物相分析结果Table 2 Iron phase analysis of run-of-mine ore %

图1 矿石XRD 图谱Fig.1 XRD pattern of run-of-mine ore

从表1 可见，矿石TFe 含量为33.28%，FeO 含量仅为3.29%，属典型的氧化矿石(TFe/FeO ＞3.5)，杂质或有害成分除SiO2、Al2O3含量较高外，其他均含量极低。

从表2 和图1 可见:矿石中的主要铁矿物为赤褐铁矿和磁铁矿，菱铁矿含量不是太高，矿石中的铁主要赋存于赤褐铁矿中，分布率为86.47%;脉石矿物主要为石英。

2 试验方案

东鞍山选矿厂针对碳酸盐含量不高的铁矿石采用图2 所示工艺处理，生产指标见表3。目前该工艺显著问题是尾矿品位偏高，精矿品位不高且铁回收率较低，另外重选处理量小，产率不高，重选精矿品位不高，抛尾效果差。因此，提出去除重选，采用阶段磨矿并通过两段磁选直接抛出尾矿，对磁选精矿产品细磨后采用反浮选进一步提铁降硅的工艺流程进行试验。

3 阶段磨矿—阶段磁选试验

3.1 一段磨矿—一段磁选试验

一段磨矿—一段磁选试验弱磁选采用RK/CRSφ400 mm×300 mm 弱磁选机，强磁选采用SLon－500 型立环脉动高梯度磁选机(φ2 mm 圆棒介质、冲程为30 mm、冲次为200 次/min)，试验流程见图3。

图2 东鞍山现场生产流程Fig.2 The operation of on-site process in Donganshan

表3 现场工艺生产指标Table 3 Result of on-site operation process %

图3 一段磨矿—一段磁选试验流程Fig.3 First stage grinding-magnetic separation process

3.1.1 一段磨矿细度试验

在强磁选磁场强度为720 kA/m，磨矿细度－0.074 mm含量分别为70%，75%，80%，85%，95%条件下进行一段磨矿细度条件试验，结果见图4。

从图4 可以看出，随着磨矿细度的提高，一段磁选精矿铁回收率逐渐降低，铁品位逐渐升高。综合考虑，选取一段磨矿细度为－0.074 mm 占80%。

3.1.2 一段强磁选磁场强度试验

图4 一段磨矿细度试验结果Fig.4 Test results at different grinding fineness of first stage magnetic separation

在磨矿细度为－0.074 mm占80%条件下，选取强磁选磁场强度分别为360，480，600，740，790 kA/m进行一段强磁选磁场强度条件试验，结果见图5。

图5 一段磁选磁场强度试验结果Fig.5 Test results at different magnetic field intensity of first stage magnetic separation

从图5 可以看出，随着磁场强度的提高，一段磁选精矿的铁品位降低、铁回收率显著提高。但随着磁场强度的提高，部分连生体颗粒进入一段磁选精矿，降低了铁品位。综合考虑，一段强磁选磁场强度选取740 kA/m。

3.2 混磁精矿制备

采用相同的试验方式获得了适宜的二段磨矿细度和二段强磁选磁场强度。在此基础上采用图6 流程进行两段阶段磨矿—阶段磁选抛尾试验，结果见表4。

表4 表明，通过图6 所示工艺流程处理后，可获得TFe 品位47.69%、铁回收率90.18%的混磁精矿，此混磁精矿作为反浮选给矿，进行反选选试验研究。

4 反浮选条件试验

反浮选是磁选铁精矿提铁降硅的有效手段，混磁精反浮选条件试验的矿浆浓度为80%，其试验流程如图7 所示。

4.1 再磨细度试验

再磨细度试验的淀粉用量为1 050 g/t、CaO 为1 000 g/t、捕收剂KS 为550 g/t，试验结果见图8。

图6 两段阶段磨矿—阶段磁选抛尾试验流程Fig.6 Twice stages discarding process by magnetic separation

表4 两段阶段磨矿—阶段磁选抛尾试验结果Table 4 Twice stages discarding test results by magnetic separation %

图7 反浮选条件试验流程Fig.7 Flowsheet of reverse flotation process

图8 再磨细度试验结果Fig.8 Rough flotation test results at different grinding fineness

从图8 可以看出:随着再磨细度的提高，精矿品位提高但铁回收率下降。再磨细度超过－0.038 mm占95%时，微细粒矿物增多，恶化浮选指标，铁回收率下降明显。综合考虑，再磨细度在－0.038 mm 占95%时获得的反浮选指标最佳。

4.2 淀粉用量试验

淀粉可在铁矿物表面形成亲水薄膜，是铁矿反浮选中最常用的抑制剂。在再磨细度为－0.038 mm 占95%、CaO 用量为1 000 g/t、KS 为550 g/t 条件下，进行不同淀粉用量试验，结果见图9。

图9 淀粉用量试验结果Fig.9 Rough flotation test results on dosage of starch

从图9 可以看出，随着淀粉用量的提高，精矿的铁品位变化不大、铁回收率缓慢升高后趋于平稳。综合考虑，确定反浮选淀粉适宜用量为1 050 g/t。

4.3 CaO 用量试验

在浮选溶液中CaO 电离产生的Ca2+能够对石英表面产生离子活化作用，石英表面得以吸附捕收剂的离子而实现浮选，CaO 是铁矿石反浮选中重要的石英活化剂。在再磨细度为－0.038 mm 占95%、淀粉用量为1 050 g/t、KS 为550 g/t 条件下，进行不同CaO用量条件试验，结果见图10。

图10 CaO 用量试验结果Fig.10 Rough flotation test results on dosage of CaO

从图10 可以看出，随着CaO 用量的提高，精矿铁品位显著上升后趋于平稳，回收率逐渐下降。综合考虑，CaO 用量选取1 000 g/t。

4.4 KS 用量试验

在再磨细度为－0.038 mm 占95%、CaO 用量为1 000 g/t、淀粉为1 050 g/t 条件下，进行粗选KS 用量试验，结果见图11。

图11 KS 用量试验结果Fig.11 Rough flotation test results on dosage of KS

从图11 可以看出:随着KS 用量的增加，精矿铁品位逐渐升高但升高幅度逐渐变小，铁回收率逐渐降低。当反浮粗选捕收剂KS 用量为550 g/t 时，可以获得铁品位为65.76%、回收率为74.81%的浮选精矿。综合考虑，确定反浮粗选KS 用量为550 g/t。

5 闭路试验

在条件试验和开路试验基础上进行全流程闭路试验，试验流程见图12，试验结果见表5 。

图12 东鞍山铁矿石试验全流程Fig.12 Whole test process on iron ore of Donganshan

表5 全流程试验结果Table 5 Test results on the whole process %

表5 表明，采用两段阶段磨矿、阶段磁选—再磨—反浮选试验流程处理东鞍山铁矿石，可获得铁品位为65.32%、回收率为75.71%的铁精矿，尾矿铁品位为13.38%。与现场原工艺流程相比，精矿铁品位提高了0.58 个百分点、回收率提高了10.43 个百分点，且该工艺流程简单，易于实现工业改造。

6 结 论

(1)东鞍山铁矿石铁品位为33.28%，属典型的氧化型矿石，脉石矿物主要为石英，有害元素硫、磷含量较低。矿石中铁主要以赤褐铁矿形式存在，分布率为86.47%，其次为磁性铁，分布率为8.79%。

(2)采用两段阶段磨矿、阶段磁选—再磨—反浮选试验流程处理东鞍山铁矿石，可获得铁品位为65.32%、回收率为75.71%的铁精矿，尾矿铁品位为13.38%。与现场原工艺流程相比，精矿铁品位提高了0.58 个百分点、回收率提高了10.43 个百分点，且该工艺流程简单，易于实现工业改造。该试验结果对提高东鞍山贫赤铁矿选别指标有重要的指导意义，并可为国内其他贫赤铁矿开发利用提供参考。

［1］ 孙炳泉.近年我国复杂难选铁矿石选矿技术进展［J］. 金属矿山，2006(3):12-13.

Sun Bingquan.Progress in China＇s beneficiation technology for complex refractory iron ore［J］.Metal Mine，2006(3):12-13.

［2］ 陈 雯.贫细杂难选铁矿石选矿技术进展［J］. 金属矿山，2010(5):55-59.

Chen Wen. Technological progress in processing low-grade finegrained complicated refractory iron ores［J］.Metal Mine，2010(5):55-59.

［3］ 韩跃新，袁致涛，李艳军，等. 我国金属矿山选矿技术进展及发展方向［J］.金属矿山，2006(1):34-40.

Han Yuexin，Yuan Zhitao，Li Yanjun，et al.Advances in mineral processing technology of China＇metallic mine and its development orientation［J］.Metal Mine，2006(1):34-40.

［4］ 袁致涛，韩跃新，李艳军，等. 铁矿选矿技术进展及发展方向［J］.有色矿冶，2006(5):10-13.

Yuan Zhitao，Han Yuexin，Li Yanjun，et al.Development orientation of China＇s refractory ore resource utilization［J］.Non-Ferrous Mining and Metallurgy，2006(5):10-13.

［5］ 鲁荣林.东鞍山铁矿矿石工艺矿物学研究［J］. 金属矿山，2004(9):40-41.

Lu Ronglin. Study on characteristics of technological mineralogy of Donganshan Iron Mine＇s ore［J］.Metal Mine，2004(9):40-41.

［6］ 杨永革，张 明，薛 敏.东鞍山贫赤铁矿石选矿技术研究［J］.金属矿山，2009(3):46-49.

Yang Yongge，Zhang Ming，Xue Min. Research on the beneficiation technology for Donganshan red iron ores［J］.Metal Mine，2009(3):46-49.

［7］ 陈占金，李维兵，孙胜义，等. 鞍山地区难选铁矿石选矿技术研究［J］.金属矿山，2007(1):30-34.

Chen Zhanjin，Li Weibing，Sun Shengyi，et al.Research on technology for refractory iron ores in Anshan region［J］. Metal Mine，2007(1):30-34.

［8］ 张兆元，吕振福，印万忠，等. 东鞍山铁矿石中菱铁矿对反浮选的影响［J］.金属矿山，2008(10):53-55.

Zhang Zhaoyuan，Lu Zhenfu，Yin Wanzhong，et al. Influence of the siderite in Donganshan iron ore on reverse flotation［J］.Metal Mine，2008(10):53-55.

［9］ 印万忠，马英强，刘明宝，等. 东鞍山高碳酸铁矿石磁选精矿分步浮选工业试验［J］.金属矿山，2011(8):64-67.

Yin Wanzhong，Ma Yingqiang，Liu Mingbao，et al.Industrial tests on step-flotation of iron ore containing high ferric carbonate in Donganshan［J］.Metal Mine，2011(8):64-67.

［10］ 邵安林，东鞍山高碳酸盐铁矿石磁选精矿浮选工艺研究［J］.金属矿山，2011(10):79-82.

Shao Anlin. Research on flotation processing of concentrate from magnetic separation of Donganshan high carbonates-contained iron ores［J］.Metal Mine，2011(10):79-82.