某选厂离心选矿机提高铁精矿品位的试验研究

武 钊，文 娅，赵红星

(昆明有色冶金设计研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

某铜选矿厂设计处理量4 000 t/d(120万t/a)，选别流程采用先浮后磁的选别原则流程，产出铜精矿及铁精矿，在铜精矿中综合回收金、银，选铜尾矿再磁选选铁。铜浮选后的尾矿经过3段滚筒式磁选机选别(粗选采用CTB1245永磁筒式磁选机×2台并联进行，磁场强度为2 400～2 800 GS；精选采用2台CTB1235永磁串联筒式磁选机进行，磁场强度为1 200～1 600 GS)，流程图见图1。根据矿石品位及设计指标，年产铁精矿可达7～10万t。

表1 选矿厂设计前铜硫尾矿选铁试验结果表Tab.1 Test results of copper sulphur tailings before the design of processing plant

试验单位根据矿样在设计前期进行了简单的选铁试验，铁精矿品位可达66.11 %，有较好的经济效益，可作为选矿厂主要精矿产品之一，设计中将铁精矿产品品位定为65.00 %(磁选铁入选品位12.27 %)。选铁试验结果见表1、表2。

图1 选矿厂生产流程图Fig.1 Production flow chart of the processing plant

实际生产一段时间后，由于矿石性质发生了变化，磁选铁精矿品位未达到设计要求，只能达到52 %左右，且由于地理位置原因，经济价值较低。根据地域及市场情况，铁精矿品位需达到60 %以上才能取得较为理想的经济效益。因此，为提高铁精矿的经济效益，使得铁精矿的指标提升十分有必要。

1 矿石分析

1.1 矿物组成

该矿区矿石物质成分比较复杂，金属矿物以黄铁矿、黄铜矿为主，辉钼矿次之，再次是黝铜矿、自然铜、磁铁矿、褐铁矿、孔雀石、蓝铜矿、铜蓝、斑铜矿、方铅矿、闪锌矿等，与世界典型矽卡岩铜矿的金属硫化物矿物组合基本一致；非金属矿物主要为石榴石(钙铝榴石—钙铁榴石是该铜矿中主要的非金属矿物)、辉石(透辉石—钙铁辉石)、硅灰石、方柱石、角闪石、浮山石、绿帘石、绿泥石、阳起石、石英、绢云母、绿泥石、方解石、高岭土等。

矿石的矿物共生组合地表为孔雀石—蓝铜矿—高岭石—褐铁矿—铜蓝；主要为黄铜矿—黄铁矿—石英组合和辉钼矿—石英组合。

矿石的主要有用化学成分有Cu、Au、Ag、Fe、S等，主要成矿元素Cu含量普遍较高，Au、Ag、Fe、S为矿床的伴生有益组分，原矿的化学组成详见表3、表4，原矿主要矿物及相对含量见表5，原矿中铁的物相分析结果见表6。

表2 选矿厂设计前试验铁精矿化学多元素分析结果/%Tab.2 The results of the chemical multi-element analysis of the iron concentrates tested before the design of processing plant /%

表3 原矿荧光光谱分析结果Tab.3 Fluorescence spectrum analysis results of raw ore

表4 矿石的主要化学成分Tab.4 The main chemical composition of ore

表5 原矿主要矿物组成及其相对含量Tab.5 The main mineral composition and relative content of raw ore

表6 矿石中铁的化学物相分析结果Tab.6 Chemical phase analysis results of iron in ore

磁铁矿石：矿区磁铁矿石按工业类分，主要分为条带状和致密块状。其中条带状为磁铁矿石的主要工业类，所占资源量较致密块状磁铁矿，矿石中脉石矿物以透辉石、石榴子石为主，矿石中MFe品位达12.63 %，达到了铜矿床铁综合回收的标准。

1.2 生产过程中磁铁矿堪布特征

选矿厂生产中铜尾矿、磁选铁精矿铁元素分析见表7。

一类磁铁矿呈稀疏—致密浸染状分布在脉石中，此类磁铁矿的嵌布粒度较为粗大，但内部通常因包裹有细粒脉石而是磁铁矿粒径细粒化，部分磁铁矿中可见黄铜矿沿裂隙充填，或在磁铁矿内部见有包裹1～10 μm左右的黄铜矿；另一类呈不规则粒状嵌布于黄铜矿、黄铁矿与斑铜矿粒间，粒径较为细小，与其他矿物的接触界线多不规则，嵌布特征较为复杂。

表7 铜尾矿、磁选铁精矿铁元素分析结果Tab.7 Iron element analysis results of copper tailings and magnetic separation iron concentrate

1.2.1 磁选铁精矿的结构

交代结构(表现在各种金属硫化物之间相互穿插、充填、包裹以致形成较为复杂的镶嵌关系，尤其在黄铜矿交代黄铁矿、磁黄铁矿交代黄铁矿上最为明显)。

1.2.2 磁选铁精矿的构造

浸染状构造：主要表现在绝大部分金属硫化物呈粒度不均匀的集合体沿脉石矿物粒间分布，而按浸染的密集程度还可进一步分为稠密浸染状、中等稠密浸染状和稀疏浸染状等不同类型。

致密块状构造：与前者相比，出现的频率较低，铁矿物既可单独出现，也常混杂交生构成致密状集合体。

2 选铁试验

铁精矿降硅工艺通常采用铁粗精矿再磨+弱磁精选流程，该流程作业稳定，产出的铁精矿品位较高，但投资相对较大，能耗偏高。在试验初期，进行了磁场强度条件试验，再磨+弱磁精选工艺条件试验。后期主要开展了离心机探索及验证试验。

试验过程分为4个阶段：

第一阶段为现有流程对照试验：对原铁粗精矿采用磁选机进行磁场强度条件试验，试验结果表明，随着磁场强度的变化，铁精矿品位均无法达到60.00 %；

第二阶段为再磨+弱磁精选工艺试验：将原有铁粗精矿研磨至细度为-200目90 %以上，磨矿产品再进行磁选机精选试验，试验结果表明，铁精矿品位最高达到60.20 %；

第三阶段为重选探索试验：将原有铁粗精矿用离心机重选的方法进行探索试验，试验结果表明，离心机精选试验效果较好，铁精矿品位能达到62 %～65 %之间；

第四阶段为离心机验证试验：对离心机重选方法探索试验结果进行验证。

2.1 磁场强度条件试验

试验样品为选矿厂生产过程中的选铜尾矿，选铜尾矿化验分析结果见表8。

表8 选铜尾矿铁元素分析Tab.8 Iron element analysis of copper tailings

(1)磁场强度条件试验1，采用1 200 GS磁场强度粗选+800 GS磁场强度精选，试验结果见表9。

表9 CTB1 200 GS+800 GS湿选试验结果Tab.9 CTB1200 GS+800 GS Wet separation test results

(2)磁场强度条件试验2，采用JCTN3 000 GS磁场强度磁选，结果见表10。

表10 JCTN 3 000 GS湿选试验结果Tab.10 JCTN 3 000 GS Wet separation test results

试验结果可知：无论是CTB1 200 GS+800 GS湿选，或采用JCTN3 000 GS湿选，均对铁精矿品位提高较小。

(3)磁场强度条件试验3，采用1 000 GS湿式粗选和较为小的磁场强度进行精选，试验结果见表11。

表11 1 000 GS湿式粗选+600 GS(400 GS)精选试验结果Tab.11 1000 GS wet roughing +600 GS(400 GS)ore dressing test results

从表11可知：使用1 000 GS磁场强度粗选后，粗精矿品位能达到47.89 %；但分别用600 GS和400 GS磁场强度进行精选后发现，随着磁场强度的降低，回收率大幅下降，且精矿品位仍未达到要求。

针对磁选对铁精矿品位提高程度不大的情况，通过对铁精矿进行显微镜分析可知，铁精矿内部含有一部分硅酸铁和带磁性的石榴籽石，影响了铁精矿品位，显微镜图见图2。

图2 铁精矿显微镜图Fig.2 Microscopic view of iron concentrate

根据分析结果，为了脱去铁精矿中的硅酸铁和带磁性的石榴籽石，后面可考虑采取磁选+离心机重选方式进行探索试验。

2.2 磨矿+弱磁选铁试验

试验样品为选矿厂生产过程中的选铜尾矿(与湿式磁选一组矿样)，选铜尾矿化验分析结果见表12。

表12 选铜尾矿铁元素分析Tab.12 Iron element analysis of copper tailings

选铜尾矿筛析结果为-200目含量71.33 %，采用球磨机进行磨矿、筛析，并对不同细度的磨矿产品进行了磁选试验，试验结果见表13。

表13 不同细度磨矿产品+弱磁选精选(600 GS)结果Tab.13 Results of grinding minerals with different size + weak magnetic separation(600 GS)

根据试验结果，采用磨矿+弱磁选的流程，可将磁精矿品位提高至60 %以上，但随着磨矿细度的提高，铁精矿品位无明显变化，并且回收率受到影响。

2.3 离心机探索试验

试验样品为选矿厂生产过程中的选铜尾矿(与湿式磁选一组矿样)，选铜尾矿化验分析结果见表14。

表14 选铜尾矿铁元素分析Tab.14 Iron element analysis of copper tailings

给矿分别采用1 000 GS+600 GS磁选铁精选及1 000 GS磁选粗选产品，试验结果见表15-17。

表15 1 000 GS+600 GS精选——离心机1#条件探索试验结果Tab.15 Test results of 1 000 GS+600 GS ore dressing—centrifuge 1# condition exploration

表16 1 000 GS+600 GS精选——离心机2#条件探索试验结果Tab.16 Test results of 1 000 GS+600 GS ore dressing—centrifuge 2# condition exploration

表17 1 000 GS湿式精选——离心机3#条件探索试验结果Tab.17 Test results of 1 000 GS+600 GS wet dressing—centrifuge 3# condition exploration

根据上述探索验结果，确定最佳流程为1 000 GS+600 GS精选+离心机2#条件流程。最佳条件试验指标见表18。

表18 1 000 GS+600 GS精选—离心机2#条件试验指标Tab.18 Test index of 1 000 GS+600 GS ore dressing—centrifuge 2# condition

对1 000 GS+600 GS精选+离心机2#条件精选流程的铁精矿进行分析，试验结果见表19。

表19 1 000 GS+600 GS精选—离心机2#条件探索试验精矿分析结果Tab.19 Analysis results of 1 000 GS+600 GS ore dressing—concentrate centrifuge 2#condition exploration test

2.4 离心机验证试验

图3 离心机试验流程Fig.3 Centrifuge test process

为验证离心机重选对选厂铁精矿品位提高的效果，将选厂现有磁选铁精矿作为原料，开展了验证试验，试验流程见图3。

此次磁选铁精矿样，选厂现场化验铁含量51.00 %～52.00 %，对其进行铁元素分析结果见表20。

表20 磁选铁精矿铁元素分析Tab.20 Iron element analysis of magnetic separation iron concentrate

试验要求：采用离心机重选，铁精矿品位在60.00 %以上，回收率尽量70.00 %以上，且尾矿中铁品位要求35.00 %，作为水泥原料出售，做到无尾矿排放。

1#样品原矿待用，2#取样搅拌后上离心机重选，试验条件及结果见表21。

表21 离心机不同条件下试验结果Tab.21 Test results of centrifuge under different conditions

从试验结果看出，随着离心转速增加，铁精矿品位有下降的趋势，回收率提高。但在转速600 r/min时，因漂洗水增大，铁精矿品位有所提高。上述3个条件选别后，精矿中全铁品位达到60.00 %以上，精矿回收率也在70.00 %以上。

为满足试验要求，使离心机流程做到无尾矿排放，在转速300 r/min条件下，对1#样品进行提高漂洗水量试验，在保证精矿品位在60.00 %以上，尽量使尾矿中铁品位接近40 %，见表22。

表22 离心机提高漂洗水量后完善试验结果Tab.22 The test results of centrifuge improves after increasing the amount of rinsing water

由表22可知，漂洗水增大后，铁精矿品位达到64.60 %，尾矿中全铁品位为38.40 %，说明增大漂洗水量可获得品位较好的尾矿品位，但铁精矿回收率随之降低。

该次试验该磁选铁精矿采用离心机重选，离心精矿品位达到要求。由离心机不同的条件试验，从表21和表22可以看出来，在给矿品位≥51 %的条件下，在保证精矿≥60 %的时候，通过控制漂洗水量，尾矿可以达到35 %以上。

离心机验证试验得到的铁精矿样进行分析检测，其检测结果见表23。

表23 离心机验证试验铁元素分析Tab.23 Analysis of iron element in centrifuge verification test

3 结 语

(1)根据试验情况来看，离心机的使用可以实现磁选铁粗精矿降硅、提高精矿品位的目的，可达到品位62 %的铁精矿，且尾矿达到35 %；

(2)在离心机提高铁精矿品位的同时，为确保铁精矿的回收率，可在生产中摸索更为合适的漂洗水量大小；

(3)铁粗精矿需达到离心机选别浓度要求≥20 %；

(4)实际生产过程中，应该对离心机提高铁粗精矿品位及再磨+弱磁精选流程进行经济性比较。