超贫磁铁矿干式预选实验研究

王　玲，滕秀德，2，王　森，张云鹏

(1.华北理工大学矿业工程学院 河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北 唐山 063009；2.河北钢铁集团矿业公司涞源有色金属公司，河北 保定 074300)

超贫磁铁矿干式预选实验研究

王玲1，滕秀德1，2，王森1，张云鹏1

(1.华北理工大学矿业工程学院 河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北 唐山 063009；2.河北钢铁集团矿业公司涞源有色金属公司，河北 保定 074300)

摘要：河北某超贫磁铁矿矿石储量大，全铁含量为14.64%，磁性铁含量仅占全铁的47.88%。矿石中，有用矿物主要为磁铁矿。在破碎至-12 mm粒度、磁场强度159 kA/m、带速1.2 m/s的条件下，磁滑轮干式预选可以抛出产率为68.32%、磁性铁含量为0.58%的尾矿，磁性铁作业回收率达90%以上。围岩混入会影响磁性铁的回收。本研究为该超贫磁铁矿的合理开发利用提供技术支撑。

关键词：超贫磁铁矿；能耗；选矿成本；干式预选

河北某超贫磁铁矿床为鞍山式铁矿，属火山沉积变质矿床，矿石类型属含角闪石磁铁石英岩型，铁矿石储量近5亿t。由于矿石品位较低，选别效果差，一直以来没有被开发利用。随着技术的进步和不断增长的资源需求，该铁矿资源的开发利用也提上了日程。为了经济、合理利用该铁矿石，指导矿山现场干选生产，满足矿山设计要求，对该铁矿矿石矿物学特性及磁滑轮干式预选效果进行了实验研究。

1矿石性质

1.1矿石的化学成分

矿石样品光谱半定量分析表明矿石主要由Si、Mg、Fe、Al和Ca元素组成。矿石中含有多种伴生元素，既有可能对冶炼有益的Mn、Cr、Co、Ni、V和Ti等元素，又有有害的S、P、Pb及Zn等元素(表1)。

矿石样品化学多元素分析结果见表2。分析数据表明，矿石样品铁品位较低，TFe含量只有14.64%，Si元素含量较高，有害元素S、P等含量较低，属高硅低硫、磷的超贫铁矿石。Cr、Ni、Co等有色金属元素品位极低，分别只有60×10-6、100×10-6、25×10-6，没有工业综合利用价值，可作为铁矿石冶炼过程中的有益元素。Al和K元素含量较高，Al2O3和K2O分别可达9.24%和1.69%，表明矿石中有较多的含Al、K硅酸盐矿物。矿石中(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.11，属酸性矿石，冶炼时需配加碱性熔剂。

1.2矿石矿物组成

选取代表性矿石样品磨制光、薄片在光学显微镜下进行观察。矿石中金属矿物主要为磁铁矿、褐铁矿和菱铁矿，此外还有微量的黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿等硫化物矿物。非金属矿物主要是石英、角闪石、黑云母、石榴石、斜长石和微量磷灰石、碳酸盐矿物等。主要矿物组成及其相对含量见表3。

表1　矿石样品光谱半定量分析结果/10-6

注：带“*”的元素单位为%。

表2　矿石样品主要化学成分分析/%

表3　矿石样品矿物组成及含量/%

分析结果表明，有用矿物主要为磁铁矿，且含量较低，铁物相分析结果(见表4)表明磁性铁含量仅占全铁的47.88%，矿石中80%以上为脉石矿物。对于此类超贫磁铁矿石资源，进行磨前预选抛尾处理，是降低生产成本、实现经济开发利用的最有效途径(王得志，2013)[1]。金属矿山生产中，一般选厂能耗占矿山生产总能耗的60%～70%(罗中兴，1983)[2]。选厂能耗主要用于破碎、磨矿作业，尤其磨矿能耗是选矿生产成本高低的决定性因素(赵昱东，1999)[3]。磨前预选抛尾，减少磨矿作业处理量，可有效降低选厂能耗，从而降低选矿成本。

表4　矿石样品铁物相分析结果/%

2矿石干式预选实验

干式预选是目前磁铁矿山减少后段碎磨作业处理量、节约能源以及减少矿石运输量、延长尾矿库服务年限、提高入选矿石品位、缓解缺水地区用水压力、改善技术经济指标等的有效手段(刘洋和曹文红，2011)[4]。本文利用Φ500mm×600mm磁滑轮对该超贫磁铁矿进行干式预选实验。

2.1粒度实验

矿石样品破碎，在磁场强度159 kA/m，带速1.2 m/s的条件下，分别对-20 mm和-12 mm的样品进行干式预选抛尾实验，结果见表5。

表5　不同粒度预选实验结果

由表5数据可知，干式预选矿石粒度由-20mm减小至-12mm，全铁品位提高有限，全铁回收率也下降约1.2个百分点，精矿磁性铁品位有所提高，磁性铁回收率提高了近3个百分点，而且精矿产率降低，利于后续的磨矿生产。磁滑轮粒度实验表明，矿石粒度越细，尾矿中磁性铁损失越少。综合考虑目前大多数选矿厂常规破碎系统所能达到的产品粒度，矿石磁滑轮干式预选抛尾以-12mm粒级为宜。

2.2磁场强度实验

磁选作业中，磁场强度对回收率有较大影响。在带速1.2m/s条件下，对-12mm粒级矿石进行不同磁场强度预选实验，结果如表6所示。

数据显示，随着磁场强度的加大，矿石的全铁回收率和磁性铁回收率都显著提高，但精矿产率也显著增加，精矿品位急剧下降。磁场强度实验表明，该磁铁矿石干式预选磁场强度以159kA/m左右较适宜，磁场强度过高，则增大后续磨矿作业处理量，降低入选矿石品位，增加选矿成本。

2.3带速实验

皮带速度对磁滑轮预选效果也有一定的影响。表7为磁场强度159 kA/m时，-12 mm矿石样品在不同带速条件下预选实验结果。

表6　不同磁场强度预选实验结果

表7　不同带速预选实验结果

带速实验表明，随着磁滑轮带速由1.0m/s增大到1.5m/s，废石产率逐渐增大，但磁性铁回收率相对变化不大，且表现为先增大后减小的趋势。故该矿石磁滑轮预选抛尾的带速以1.2m/s较合适。

2.4围岩混入率的影响

采矿过程中，围岩混入是造成矿石贫化的主要原因。矿石贫化直接影响矿山产品，即精矿的数量、成本。将全铁含量为9.01%、磁性铁含量为1.75%的围岩按不同比例混入，破碎至-12mm粒级，在159kA/m、1.2m/s的条件下进行干式预选实验，结果见表8。

表8　不同围岩混入预选实验结果

不同围岩混入率对磁滑轮干式预选实验结果表明，围岩混入越多，磁滑轮干式预选抛尾率越高，但尾矿中磁性铁损失逐渐增多，全铁和磁性铁回收率逐渐降低。矿石开采过程中应注意控制围岩的混入率。

3结论

通过以上分析可知，该超贫磁铁矿TFe含量为14.64%，磁性铁含量仅占全铁含量的47.88%，矿石中80%以上为脉石矿物。

采用磁滑轮进行干式预选抛尾，在磁场强度159 kA/m、带速1.2 m/s的条件下，-12 mm粒度的矿石可以抛出产率为68.32%、磁性铁含量为0.58%的尾矿，磁性铁作业回收率达90%以上。磁性铁回收率随围岩混入率的增加而降低。

该超贫磁铁矿细碎后，经磁滑轮干式预选抛尾，可以充分抛除围岩废石，大大提高其磁性铁含量，且预选的尾矿磁性铁损失极少，使入磨矿石品位大幅提高，有效节约能耗，降低了选矿成本，使该类矿产资源变得具有较高的投资及经济效益。

参考文献

[1]王得志．超贫磁铁矿湿式粗粒预选工艺研究[J]．中国矿业，2013，22(3)：91-94．

[2]卢斌．磁滑轮抛尾技术在密地选矿厂的应用实践[J]．矿冶工程，2014，34(2)：61-63．

[3]刘洋，曹文红．磁铁矿干式预选技术及设备选用[J]．现代矿业，2011(6)：112-113．

[4]赵昱东．多碎少磨是降低粉碎电耗的根本途径[J]．冶金能源，1999，18(4)：14-18．

[5]罗中兴．关于选矿厂的节能问题[J].金属矿山：选矿部分，1983(2)：41-43．

Experimental study of dry preconcentration on ultralow-grade magnetite ores

WANG Ling1，TENG Xiu-de1，2，WANG Sen1，ZHANG Yun-peng1

(1.Hebei Province Key Laboratory of Mining Exploitation and Security Technology，College of Mining Engineering，Tangshan 063009，China；2.Laiyuan Nonferrous Metals Company，Hebei Iron and Steel Group Mining Co.，Ltd.，Baoding 074300，China)

Abstract:The content of total iron is 14.64% and the magnetic iron only accounts for 47.88% of the total iron in an ultralow-grade iron mine inHebei，but its reserves is great.Magnetite is the main valuable mineral.The yield of the tailings reaches 68.32% by dry preconcentrationwith magnetic pulley，and the magnetic iron content of the tailings is 0.58%，whichthe recovery of the magnetic iron is above 90%.The interfusion of the wall rock will affect the recovery of the magnetic iron.The investigation provides the technical support for the reasonable exploitation of the ultralow-grade iron ores.

Key words：ultralow-grade iron ore；energy consumption；mineral processing cost；dry preconcentration

收稿日期：2014-09-08

基金项目：国家自然科学基金项目“铁矿石粉碎能耗合理分布规律研究”资助(编号：51374087)

作者简介：王玲(1977-)，女，河北张家口人，博士，主要从事复杂矿综合利用、尾矿中有价金属提取等研究。E-mail：wanglingts_@163.com。

中图分类号：TD921

文献标识码：A

文章编号：1004-4051(2016)01-0115-03