某铬铁矿磁浮联合回收实验研究

（湖南有色金属职业技术学院,湖南 株洲 412006）

铬具有耐高温、耐磨、耐腐蚀等特点，在现代工业中应用非常广泛，如冶金、铸造、耐火材料和化学工业等行业[1-2]。自然界中已经发现含铬矿物有50 多种，但品位比较低、分布散乱、工业利用价值较低，铬铁矿是一种非常重要的工业矿物[3-4]。我国铬铁矿储量少、产量低，80%需要靠进口。铬铁矿矿石的可选性取决于多种因素，如品位、嵌布粒度、共伴生脉石矿物的组成和含量[5]。铬铁矿的密度大、具有弱磁性，常用的选矿方法有重磁联合流程选、重选电选相结合、重磁电相结合、浮选和化学浸出处理等[6-7]。南斯拉夫某铬铁矿石矿物组成复杂，采用重选和浮选相结合的方法对铬铁矿石进行回收，发现矿浆中钙镁离子和亚铁离子对铬矿的回收会产生抑制作用。李锐、马越等[8]用磁选结合重选的方法对某铬矿进行综合回收，获得铬精矿Cr2O3品位39.52%、回收率76.89%。李文军、曹飞等[9]对菲律宾某低品位铬矿用摇床抛尾和中矿再选工艺，获得Cr2O3品位37.46%、回收率88.78%的铬精矿。在矿浆pH值为6时，用磺化煤油和燃料油浮选津巴布韦铬矿，从原矿品位Cr2O3为15%的铬矿中得到品位Cr2O354%，回收率55%的铬精矿[10]。有研究表明，在pH 值为5.5 的矿浆体系中，氟硅酸钠可以较好地抑制蛇纹石，硅酸盐类矿物可浮性较小，但铬矿的可浮性却较大[10]。

本文针对某铬铁矿，采用磁选和浮选联合工艺来回收铬精矿，实现该铬铁矿与脉石矿物的有效分离，来提高Cr2O3精矿综合回收指标。

1 试样性质

某铬铁矿矿样中金属矿物主要为铬铁矿和磁铁矿，还含少量的赤铁矿和黄铁矿；脉石矿物为蛇纹石、碳酸盐矿物、辉石、高岭石和石英等。矿样中钴、镍的含量比较低，不进行回收利用。铬铁矿试样成分分析结果见表1。

表1 铬铁矿试样成分分析结果/%Table 1 Component analysis of chromite samples

2 结果与讨论

由于铬铁矿试样中含有磁铁矿，为了提高铬铁比，首先利用弱磁选将矿样中的强磁性矿物脱除。铬铁矿中粒度嵌布不均，在磨矿细度-0.074 mm 47%、弱磁场场强为105 kA/m 的条件下对磁铁矿进行回收，获得TFe 品位53.23%、回收率57.65%的磁铁矿精矿。通过弱磁场磁选工艺，可以降低强磁性矿物对铬铁矿回收的影响，同时可以减少入选矿量，提高铬铁比。

2.1 铬铁矿强磁场磁选工艺

由于铬铁矿有弱磁性，对弱磁选尾矿用强磁场磁选工艺回收铬精矿。铬铁矿强磁场磁选工艺中，磁场强度是影响磁选的重要因素。强磁场磁选工艺见图1，磁场强度实验结果见图2。

图1 铬铁矿石磁浮联合工艺流程实验Fig.1 Test diagram of combined process of magnetic levitation for chromite ores

从图2 可知，当场强达到760 kA/m 前，铬精矿品位和回收率都随磁场强度的增大而增加；当场强超过760 kA/m，铬精矿回收指标反而下降。因此，确定强磁场磁场强度为760 kA/m，此时，铬精矿Cr2O3品位42.37%，回收率81.34%。

图2 强磁场磁选磁场强度实验结果Fig.2 Test results of magnetic field intensity in high magnetic field magnetic separation

2.2 铬铁矿浮选工艺

为了提高铬精矿的综合回收指标，对强磁场磁选尾矿进行再磨再选实验，实验流程见图1，此时入选品位为20.42%。钙镁离子的存在会抑制铬精矿的回收，用具有选择性的分散剂可改善铬矿的上浮性，氢氟酸可提高铬铁矿和脉石性矿物的分选性，并且能消除溶解的金属离子的影响[10]。实验选用氢氟酸作抑制剂，选用磷酸作调整剂。

2.2.1 磨矿细度实验

在磷酸用量2300 g/t、氢氟酸用量1500 g/t、磺化煤油用量860 g/t 的条件下，对铬铁矿浮选磨矿细度进行实验，实验结果见图3。

图3 铬铁矿磨矿细度实验结果Fig.3 Test results of grinding fineness of chromite

从图3 结果可知，当磨矿细度-0.074 mm 84%时，铬铁矿浮选效果较佳，此时，铬精矿Cr2O3品位30.12%，回收率65.31%。

2.2.2 磷酸用量实验

在磨矿细度-0.074 mm 84%、氢氟酸用量1500 g/t、磺化煤油用量860 g/t 的条件下，对铬铁矿浮选磷酸用量进行实验，实验结果见图4。

图4 铬铁矿磷酸用量实验结果Fig.4 Test results of phosphoric acid dosage of chromite

从图4 可知，在磷酸用量少于2400g/t 时，铬精矿Cr2O3品位和回收率随着磷酸用量增大而升高，但当磷酸用量超过2400 g/t，浮选效果变差。在磷酸用量2400 g/t 时，铬精矿Cr2O3品位33.39%，回收率68.37%。

2.2.3 氢氟酸用量实验

在磨矿细度-0.074 mm 84%、磷酸用量2400 g/t、磺化煤油用量860 g/t 的条件下，对铬铁矿浮选氢氟酸用量进行实验，实验结果见图5。

图5 铬铁矿氢氟酸用量实验结果Fig.5 Test results of hydrofluoric acid dosage of chromite

从图5 可知，在氢氟酸用量少于1700 g/t 时，铬精矿Cr2O3品位和回收率随着氢氟酸用量增大而升高，但当氢氟酸用量超过1700 g/t，浮选效果变差。在氢氟酸用量1700 g/t 时，铬精矿Cr2O3品位35.37%，回收率70.58%。

2.2.4 磺化煤油用量实验

在磨矿细度-0.074 mm 84%、磷酸用量2400 g/t、氢氟酸用量1700 g/t 的条件下，对铬铁矿浮选磺化煤油用量进行实验，实验结果见图6。

图6 铬铁矿磺化煤油用量试验结果Fig.6 Test results of chromite sulfonated kerosene consumption

从图6 可知，铬精矿Cr2O3品位和回收率在880 g/t 时，回收效果较佳。此时，Cr2O3品位35.37%，回收率70.58%。

2.2.5 强磁尾矿闭路实验

在上述浮选条件实验的基础上，对强磁尾矿进行一粗两精一扫浮选闭路实验，最终获得铬精矿Cr2O3品位35.86%，作业回收率70.12%。浮选闭路实验流程见图7。

图7 铬铁矿浮选闭路实验流程Fig.7 Closed-circuit test flow of chromite flotation

3 结 语

(1) 某铬铁矿矿样中金属矿物主要为铬铁矿和磁铁矿，含少量的赤铁矿和黄铁矿；脉石矿物有辉石、蛇纹石、高岭石、石英和碳酸盐矿物等。

(2) 由于矿样中含有磁铁矿，先利用弱磁选将矿样中的强磁性矿物脱除，获得TFe 品位53.23%、回收率57.65%的磁铁矿精矿；再对弱磁场磁选尾矿在磁场磁场强度为760 kA/m 的条件下，进行湿式强磁场磁选实验，获得铬精矿Cr2O3品位42.37%，回收率81.34%。

(3) 为了提高铬精矿的综合回收指标，对强磁场磁选尾矿进行再磨再选实验，采用一粗两精一扫浮选闭路流程，获得铬精矿Cr2O3品位35.86%，作业回收率为70.12%，实现了铬铁矿的综合利用。