云南某铁矿选矿工艺研究

甘峰睿 阮丁彬

摘 要：为实现资源的高效利用，选矿生产时工艺矿物学的研究是十分重要的。本课题对云南某铁矿展开了工艺性质学研究后，进行了选矿试验，确定了选矿工艺流程，获得较好的选矿指标。研究结果表明：矿石工艺性质的研究对选矿生产具有指导意义。

关键词：矿石工艺性质;选矿工艺;矿产资源利用

Abstract：In order to realize the efficient use of resources，the study of process mineralogy is very important in the process of mineral processing.After the research on the technological properties of the iron ore in Yunnan，this subject conducted a beneficiation test，determined the beneficiation process，and obtained better beneficiation indicators.The research results show that the research on the technological properties of ore is of guiding significance to the production of mineral processing.

Keywords：Process nature of ore;Beneficiation process;Utilization of mineral resources

随着社会的高速发展，我国在基础设施建设及房地产项目方面的投入也不断增加。这些项目的实施都离不开矿产资源[1]。由于现代矿业对矿产资源的持续开发，现有的矿石表现出：贫、细、杂的特点[2]。国内的一些矿山，由于生产时，对矿石的性质没有做出细致的分析，以及生产工艺的单一，在选矿过程中，所采用的生产工艺不能适应现代矿石的特点[3]。使矿石中许多有价元素不能有效富集回收，而成为矿山固废[4]。这些固废含有大量的有用矿物，而这些有用矿物往往与脉石分离，但是采用了不合理的选矿方式，使有价组分不能有效的回收[5]。值得注意的是：在选矿过程中，要使有用有用矿物和脉石实现分离，需要大量的能耗，占到选矿工艺能耗的75%以上[6]。分离后而不能回收，是一种能源和资源的极大浪费，这有悖于中国的循环经济产业政策[7]。

为使矿产资源实现合理利用，以及提高能量的有效使用率，在选矿前必须对矿石的工艺性质做出细致的分析，制定符合矿石性质的生产工艺。本研究以云南省某铁矿山铁矿石为研究对象，分别对试样进行了多元素分析，有价元素物相及有价矿物的嵌布特征等性质做出细致分析。最后给出了适合该矿产资源合理的选矿工艺流程。

1 试样性质

1.1 矿石的多元素分析

为查明矿石中的有价元素与杂质元素，对矿石进行了多元素分析，分析结果如表1。

由表1可知，该矿石试样有回收价值的元素主要为铁，其含量为28.98wt.%。

为了了解矿石试样中铁元素的组成形式，对铁物相进行了分析。结果如表2。

从表中可以看出，矿石中的主要含铁矿物为磁铁矿，其次是钛铁矿。

1.2 矿石中主要矿物的嵌布特征

通过上述多元素分析及物相分析可知，矿石中主要有价元素为铁，铁元素主要是以磁铁矿、钛铁矿、赤（褐）铁矿的形式赋存，另有一部分铁元素则分布于菱铁礦、硅酸铁、铁染黏土等矿物内。

1.2.1 磁铁矿

矿石中的铁元素，主要是以磁铁矿的形式分布，其产出率占含铁矿物的55.75%。磁铁矿最大嵌布粒径为1.63mm，多数磁铁矿结晶粒度在0.012～0.18mm之间，其最小粒度的为0.0003mm。磁铁矿在矿石中的嵌布特征见图1。

从图1中可以看出：磁铁矿呈自形晶、半自形晶粒状与方解石毗邻连生，与方解石毗连生的磁铁矿最大粒径为0.086mm，普遍粒径在0.045～0.074mm之间;且方解石包裹呈细粒状产出的钛铁矿，被方解石所包裹的钛铁矿粒径为0.005mm左右。

1.2.2 钛铁矿

钛铁矿是试样矿石中主要的含铁矿物之一，其含铁量占矿物含铁总量为23.87%。试样中的钛铁矿主要呈粒状、板状以及鳞片状集合体存在。其颜色为铁黑色;条痕色为黑色;金属光泽至半金属光泽;无解理;性脆;具弱磁性;钛铁矿最大结晶粒径为0.65mm，大部分钛铁矿粒径则是在0.05～0.09mm。矿石中的钛铁矿与石英、云母、绿泥石、方解石、磁铁矿等矿物均形成共生嵌布关系，但主要与石英、磁铁矿的共生关系较为密切，其结合形式主要是呈半自形、它形粒状包裹嵌布，其次为毗连生，个别钛铁矿则是呈脉状交代或定向片晶存在。钛铁矿在矿石中的嵌布特征见图2。

从图2可以看出，呈板状、针状产出的细粒、微细粒以及显微细粒状钛铁矿与石英毗邻连生或被石英包裹。被石英包裹的钛铁矿呈自形晶、半自形晶、它形晶产出。

1.2.3 褐铁矿

褐铁矿是试样的含铁矿物之一，其含铁量占矿物含铁总量的16.07%。试样中的褐铁矿与石英、磁铁矿、钛铁矿、方解石、等矿物均形成共生关系，但与石英的共生嵌布关系尤其紧密，65%左右的褐铁矿均与石英共生。褐铁矿在矿石中的嵌布特征见图3。

1.2.4 石英

石英是试样中含量最多的矿物，其占了矿物总量的59.08%。矿石中的石英主要呈粒状、次浑圆粒状、致密块状以及不规则棱角状产出;石英与矿石中其他矿物均形成共生关系，尤其与磁铁矿、钛铁矿的共生嵌布关系较为紧密。石英在矿石中的嵌布特征见图4。

1.3 试样工艺性质的分析与讨论

通过对试样工艺性质的分析，为后续的选矿工艺确定，得到了如下线索：

（1）从有价元素的物相分析中，不难发现：该矿石主要回收的含铁矿物为磁铁矿、钛铁矿和褐铁矿。其中一半以上的铁元素是以磁铁矿的形式产出，由于磁铁矿为强磁性物质，比磁化系数为8×10-2cm3/g，运用弱磁选工艺就可对其进行回收。另外矿石中有相当一部分的铁元素是以钛铁矿和褐铁矿的形式产出，这两种含铁矿物的比磁化系数分别为8×10-4cm3/g和8×10-5cm3/g[8]，在弱磁场条件下无法回收。但是钛铁矿属于中等磁性矿物，选矿时可以考虑用强磁选工艺来回收。由于褐铁矿密度较大，因此，矿石中的褐铁矿可以考虑用重选工艺来回收。

（2）从有用矿物的嵌布特征可以看出，有用矿物的结晶粒度较细，大部分磁铁矿、钛铁矿和褐铁矿的单体解离粒度在0.045～0.074mm之间。因此，要提高精矿的品位，必须将矿石细磨至0.074mm。但是过多的磨矿会使能耗加大，因此可以考虑通过阶段磨矿—阶段磁选工艺来降低磨矿的能耗。

2 选矿工艺

2.1 工艺流程

根据矿石的工艺性质的研究，以及对每一个工艺的条件试验后确定该矿石的分选工艺为：一段磨矿—强磁粗选—二段细磨—弱磁精选—摇床扫选。流程图及各段工艺参数见图5，试验指标见表3。

2.2 选矿工艺流程的分析与讨论

（1）该工艺流程采用弱磁粗选的意义在于：在粗选时就可以回收大部分的磁铁矿，提高精矿质量。与之相对应的是，如果在粗选时用强磁选进行“抛尾”的话，一部分磁铁矿会在强磁场条件下被磁化，导致后续精选时，可能出现排矿困难的问题，因此该工艺采用弱磁粗选，提取精矿。

（2）从图5可以看出，经过弱磁粗选后，52.24%的铁元素没有得到回收。通过分析原矿的工艺性质后推断，这部分铁主要是以褐铁矿和钛铁矿的形式存在矿石中，因此在弱磁条件下无法回收，所以采用强磁选对其进行扫选，以提高回收率。

（3）经过强磁扫选后，回收了大部分弱磁性矿物，但是扫选精矿品位较低，仅有40.36wt.%。通过与工艺矿物学分析结果对比后推断，扫选精矿品位不高的原因可能是，这部分含铁矿物在磨矿细度为-200目占80%的条件下，可能没有彻底的单体解离，还与脉石矿物连生。因此采用二段磨矿对其进行进一步的分离。另外，二段磨矿之所以在强磁扫选后进行，而不是在扫选前的主要原因是：利用强磁选可以及时的抛尾，从而降低二段细磨的处理量。

（4）从图5还可以看出，采用摇床对强磁精矿进行精选后，精选精矿品位虽然得到了较大提高，但是回收率并不高，该段作业回收率仅为54.89%。这说明，经过二段磨矿后，矿石粒度过细，摇床对过细的矿物进行分选的效果不太好，后续应该考虑对这部分细粒尾矿进行回收。

结论

（1）通过对矿石的工艺矿物学研究，发现该矿石有价元素为铁，铁元素主要赋存于磁铁矿、钛铁矿和褐铁矿中。主要的含铁矿物结晶粒度细，且共生嵌布关系复杂。

（2）通过选矿试验研究，提出針对该矿石的选矿工艺流程，得到了较好的选矿指标：其中精矿含铁品位为60.32wt.%，有价元素铁的回收率为75.72%。

（3）矿石在工艺矿物学研究的基础上，制定了合理的选矿工艺流程，在生产出质量较高的铁精矿的前提下，还提高了有价元素铁的回收率，实现了矿产资源的高效利用。说明工艺矿物学研究对选矿生产有很强的指导意义。

参考文献：

[1]王安建，高芯蕊.中国能源与重要矿产资源需求展望[J].中国科学院院刊，2020，35（3）：338-344.

[2]黄宝茅.我国矿产资源综合利用与环境保护[J].铀矿冶，1999（01）：23-31.

[3]聂琪，武俊杰，刘聪，等.新疆某金矿矿石性质研究及对选矿工艺的影响[J].云南冶金，2019，48（4）：24-27.

[4]甘峰睿.悬振锥面选矿机分选大红山摇床铁尾矿试验研究[D].昆明理工大学，2010.

[5]彭明生，刘晓文，刘羽.工艺矿物学近十年的主要进展[J].矿物岩石地球化学通报，2012，31（3）：210-217.

[6]吕方正，林震源.多碎少磨降低选矿生产成本实践[J].现代矿业，2019，35（7）：259-260.

[7]黄运茂.湖南矿业循环经济发展研究[D].湖南：湖南大学，2010.

[8]牛福生，王学涛，白丽梅，等.新型比磁化系数测定仪的研制及其数值模拟研究[J].中国测试，2017，43（6）：60-64.

基金项目：云南省教育厅科学研究基金项目（2018 JS670）;云南能源职业技术学院科研基金（2016ZZXA07）

作者简介：甘峰睿（1982— ），男，硕士，讲师，研究方向：矿物加工与资源综合利用。