内蒙古某矿山铁精矿提品位选矿试验研究

刘双有，王梦琳，史 通，闫 慧

(1.内蒙古自治区产业技术创新中心；2.内蒙古煤炭地质勘探一五三有限公司，内蒙古 呼和浩特 010010)

铁是钢铁工业的基本原料，广泛应用于国民经济的各个部门以及人民群众日常生活的各个方面。铁矿石可以冶炼成生铁、熟铁、铁合金、合金钢、特种钢等产品。

高品位铁精矿是选矿的深加工产品，主要分为两类：一类是指TFe≥69.00%、SiO2等杂质含量小于3%的铁精矿，主要用于生产海绵铁；另一类是指TFe≥71.50%、SiO2等杂质含量小于0.3%的铁精矿，主要用于粉末冶金、磁性材料等领域；高品位铁精矿是一种极有潜力的新型功能材料。我国铁矿石的主要特点是“贫、细、杂”，平均铁品位仅有32.00%，比世界平均品位低大约11个百分点，因此生产高品位铁精矿难度较大。目前，我国许多选矿科研工作者正在致力于高品位铁精矿的制备研究。

内蒙古某矿山铁矿石原矿品位较低，矿物组成较复杂，嵌布粒度较细。目前，该矿山采用一段磨矿——两段磁选的生产工艺，生产的铁精矿品位为TFe 61.30%，细度为-200目占72.00%。笔者以该铁精矿为研究对象，开展了较系统的磨矿细度试验、磁选场强强度条件试验，并利用SEM扫描电子显微镜、布鲁克X射线能谱仪、AMICS 自动化矿物学分析软件，对原矿、精矿等光片样品进行嵌布特征和粒度观测，最终推荐：在磨矿细度为-400目占90%，磁场场强64 kA/m的条件下进行磁选，最终可获得品位TFe：69.20%、mFe：68.77%的高品位铁精矿，此时回收率为TFe：95.02%、mFe：99.12%，各项选别指标均较好。本流程对矿石性质类似的低品位铁精矿提品位具有较高的参考、借鉴意义。

1 矿石性质

1.1 矿石矿物成分

矿石中矿石矿物主要由磁铁矿与赤铁矿组成，其次为褐铁矿、黄铁矿和铁碳酸盐；脉石矿物主要为石英、斜长石、角闪石，少量黑云母等。

1.2 矿石结构、构造

矿石结构为半自形-他形晶粒状结构、交代结构，矿石构造有稀疏浸染状构造，块状构造。

矿石中主要金属矿物磁铁矿铁黑色，镜下灰白微带棕色，磁铁矿多以半自形—他形粒状浸染于脉石矿物间，形成浸染状构造，分布不均匀。个别轻度褐铁矿化。样品中的部分磁铁矿与脉石矿物连生，或在脉石中呈细粒(<0.02 mm)包体，或在脉石边缘呈细粒、极细粒产出，偶见磁铁矿呈细粒与黄铁矿等连生。

赤铁矿多以自形-半自形粒状晶产出，呈不均匀聚粒状或稠密浸染状分布，呈细粒不规则状产出，矿物粒径多分布于0.01 mm～0.05 mm之间；部分赤铁矿与原生磁铁矿交代，多数保留了磁铁矿的晶形，矿物颗粒边缘分辨不清，与脉石矿物多呈相互溶蚀状嵌生。

黄铁矿：微量，淡黄色，多呈0.05 mm～0.3 mm粒状或半自形粒状，部分0.3 mm～0.5 mm粒状，分布不均匀，部分沿裂隙充填。

脉石以石英、长石为主，多呈半自形-他形细粒集合体形式分布并与磁铁矿相间构成条带状，长石、石英矿物集合体间隙由磁铁矿充填并呈网脉状分布，颗粒大小不均，一般粒径为0.06 mm～0.50 mm，部分颗粒因铁矿物的浸染呈浅棕黄色，部分长石已绢云母化。

石英：呈0.06 mm～0.3 mm粒状变晶，局部呈0.1 mm～1.0 mm弯曲镶嵌粒状变晶，一般含量小于15%。

斜长石：呈0.05 mm～0.5 mm等轴粒状变晶，干净，多数近直边镶嵌，发育聚片双晶，为中长石。含量3%～5%。

1.3 原矿化学多元素分析

据多元素分析结果可知：该铁精矿中主要化学成分是Fe、SiO2、MgO、和Al2O3，其他成分含量相对较低。

表1 原矿化学多元素分析结果

1.4 原矿光片观察情况

经观察，原矿粒度相对较粗，多数颗粒粒度在40 um～120 um之间，磁铁矿主要与石英、斜长石、角闪石、硅铁矿等硅酸盐、硅铝酸盐矿物连生，如图1、图2所示。能谱分析谱图，如图3所示。

图1 磁铁矿与石英等连生

图2 原矿中连生现象较普遍

图3 原矿能谱分析谱图

1.5 原矿的比重测定

原矿真比重：4.55×103kg/m3，原矿堆比重：2.19×103kg/m3。

2 选矿试验

根据矿石性质和扫描电镜、能谱等分析结果：该矿石中的铁主要以磁铁矿为主，选矿试验采用弱磁选工艺即可，故本次试验进行了磨矿细度及磁选场强试验，试验在Φ50 mm磁选管中进行，试验条件及结果如下。

2.1 磨矿细度试验

合理的磨矿细度不仅是获得较好选别指标的关键，而且也是节省能源消耗、降低生产成本、实现企业绿色发展的关键。本次细度试验在64 kA/m(8 000e)的场强条件下进行，试验结果如图4所示。

图4 磨矿细度试验结果

据试验结果，随磨矿细度的增加，精矿品位不断提高，回收率不断降低。当-400目占90%时，精矿品位为TFe：69.20%、mFe：68.77%，回收率为TFe：95.02%、mFe：99.12%，此时选别指标较好，且-400目占95%磨矿难度较大，故暂选择磨矿细度为-400目占90%，此时-200目含量为99%。

2.2 磁场强度试验

较低的磁选场强有利于获得高品位的铁精矿，但铁回收率相对也较低。磁场强度试验结果如图5所示。

图5 磁选场强试验结果

据试验结果，磁选磁场强度降低后，精矿品位有所提高，但回收率明显降低。当磁选磁场强度为40 kA/m时，精矿品位为TFe：70.60%、mFe：69.13%，回收率为TFe：87.87%、mFe：92.49%，回收率较低，故选择磁选磁场强度为64 kA/m。

2.3 磁选精矿筛分试验

据电镜观察情况，影响精矿品位的主要因素为精矿中含有部分未解离的石英等有害物质。本次试验选用磨矿细度-400目占90%，磁选场强为64 kA/m的磁选精矿进行筛分。筛子选用400目标准筛，筛分实验结果见表2。

表2 筛分试验结果

据试验结果，筛下产品品位为TFe：70.10%，也未达到71.50%。

3 产品检查

3.1 磁选铁精矿产品化学多元素分析

表3 铁精矿化学多元素分析结果

3.2 精矿比重测试

最终铁精矿比重：4.69×103kg/m3。

3.3 精矿产品光片观察情况

经观察，精矿产品粒度较粗，多数颗粒粒度在20 um～70 um之间，完全解离的磁铁矿明显增多，但仍有较多与石英、斜长石、角闪石、硅铁矿等脉石矿物连生，如图6、图7所示，精矿能谱分析谱图，如图8所示。

图6 石英中包裹有细粒磁铁矿

图7 矿样中仍夹杂有部分石英、长石等脉石矿物

图8 精矿能谱分析谱图

4 结束语

内蒙古某铁矿矿石性质比较简单，矿石中矿石矿物主要由磁铁矿与赤铁矿组成。目的矿物嵌布粒度较细，极个别磁铁矿颗粒甚至只有几微米，这类磁铁矿难以达到完全解离，这制约了最终铁精矿品位的提高，同时也导致尾矿中磁铁矿流失相对较多，影响铁回收率的提高。

试验探索了获取高纯铁精矿的磨选条件，最终精矿中存在极少量单体的脉石，粒度极细，表面性质特殊，试验结果表明采用单一磁选工艺条件较难剔除，此外受细粒连生体存在的影响，生产出品位≥71.5%的高品位铁精矿难度较大。

通过系统的扫描电镜、能谱、矿物分析检测及选矿试验可知，将该铁精矿磨矿细度控制为-400目90%的情况下，选择64 kA/m的磁场强度，可以得到TFe：69.20%、mFe：68.77%的高品位铁精矿。

鉴于该铁精矿嵌布粒度较细，选矿成本特别是磨矿成本相对较高，对产品价格比较敏感，建议矿山在具体技术改造前进行详细的可行性研究和市场调研，尽可能降低投资风险。