四川某铁矿铁精矿制备超级铁精矿实验

陈宏凯，杜新，周政

（1.四川锦宁矿业有限公司，四川 凉山 615000；2.四川西冶检测科技有限公司，四川成都 611743；3.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041）

超级铁精矿是指铁品位高于71.5%，二氧化硅及其他杂质（酸不溶物）含量小于0.2%的磁铁精矿，主要应用于粉末冶金、磁性材料等领域，原矿中铁矿物的结晶粒度、脉石矿物种类、铁矿物和脉石矿物的共生和镶嵌关系等矿物学基因特性，决定原矿是否具有制备超级铁精矿的可能性[1-3]。随着粉末冶金产品在工业生产中的广泛应用，优质超级铁精矿的需求量不断增加，故需加强、加快超级铁精矿制备技术的研究与开发，提高超级铁矿的产品性能和生产规模，以满足粉末冶金领域需求。

1 实验原料

1.1 原矿多元素分析

对其进行化学多元素分析，分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。

表2 铁物相分析结果/%Table2 Analysisresultsof iron phase

从表1、2可以看出，原料中TFe品位65.50%，主要的脉石成分为SiO2，品位为4.82%。有害元素S、P含量较低，分别为0.03%和0.10%。该实验原料为阶段磨矿-阶段弱磁选所得的磁铁矿精矿，铁物相分析结果表明，磁性铁占有率98.74%，其他物相的铁元素含量很低，且基本不具有磁性，通过继续磨矿-磁选，可提升磁性铁占有率，进而提升铁精矿纯度。

表1 原矿多元素分析结果/%Table1 Multi-element analysisresultsof run-of-mineore

1.2 粒度特性分析

为考查原料中目的矿物在各粒级中的组成及含量分布情况，对原料进行了粒度组成分析，结果见表3。从表中数据可以看出，随着粒度的变细，有用矿物的含量也逐渐变高，其中+0.074 mm粒级TFe品位为62.32%，−0.038 mm TFe粒级品位为69.41%，均未达到超级铁精矿对TFe品位的要求。铁矿物主要分布在+0.074 mm粒级和−0.038 mm粒级，粒度差别较大，分布率分别为34.93%和30.16%。

表3 原料粒度组成分析结果Table 3 Analysis of grain size composition of feeder

2 选矿实验

原料中粗粒级TFe品位较低，表明粗粒级中连生体含量多。若精矿进行全粒级磨矿选别，粗粒级磨矿选别将会增设备投资、提升磨矿和精选成本。现场建议对铁精矿进行高频细筛或旋流器进行分级，粗粒级产品作为铁精矿销售，细粒级产品作为制备超级铁精矿的原料，实验室采用0.074 mm筛分分级，筛上粗粒级TFe品位为62.32%，回收率34.94%，作为铁精矿销售；筛下细粒级TFe品位为67.34%，回收率65.06%，采用磨矿-磁选-反浮选工艺制备超级铁精矿生产的原料。这样可以减少超级铁精矿生产过程中的磨机处理量，提高了超级铁精矿原料的TFe品位，有利于获得高品质的超级铁精矿。

2.1 磨矿-弱磁选实验

使用“陶瓷球塔磨-磁滚筒粗选-磁选柱精选”进行实验。陶瓷球塔磨是东北大学朝阳东大矿冶研究院针对磨矿能耗高、介质消耗大的问题创造性的研究开发了非铁介质（纳米陶瓷球）与新型专用搅拌磨机的优化组合技术，该新型绿色磨矿技术具有大幅度节能，磨机电耗比普通塔磨机（研磨介质为钢球）节约30%以上，球耗大幅节约，补加球球耗成本可节约50%以上，延长磨机使用寿命，提高磨机的作业率，磨机轴瓦等部件的使用寿命可提高50%以上，避免铁离子对选矿的影响等优点[4]。磁选柱为重力与磁力复合力场的分选设施，在磁选柱内矿物颗粒可以分散充分，打破“磁团聚”，上升水流可冲散并携带低品位的脉石颗粒从溢流口排出，对于高品位的铁精矿获得效果极为显著明显。实验流程见图1，实验结果见表4。

图1 “磨矿-磁选”实验流程Fig.1“Grinding-magnetic separation”test flow

从表4可知，随着磨矿细度的提升，精矿的品位随之提升，回收率随之降低，但是磨矿细度超过−0.038 mm 80%以后，尾矿1品位和产率大幅提升，精矿的产率和回收率较大幅度下降。考虑到细磨能耗高、微细颗粒磁选尾矿高、回收率低、后续反浮选不宜过细等问题，确定磨矿细度为−0.038 mm 90%。

表4 “磨矿-磁选”实验结果/%Table 4 Test result of “grinding-magnetic separation”

2.2 反浮选实验

目前我国铁矿反浮选多用阴离子捕收剂进行分选，近几年我国的选矿工作者主要对脂肪酸、石油磺酸盐类进行改性和混合用药，使其选择性明显提高，捕收能力增强[5]。阳离子反浮选药剂制度简单，捕收剂主要是胺类捕收剂，主要以十二碳脂肪胺和混合胺为主，但十二胺泡沫量大、粘，影响后续处理且选择性差较差[6]。本实验采用东北大学研制的新型阳离子捕收剂，泡沫清爽且捕收性能优越，采用廉价的玉米淀粉为抑制剂对磁选精矿使用浮选，进一步脱除磁选未脱除的脉石矿物，采用一粗两精的开路实验流程，经过条件实验研究，开路浮选实验流程见图2，实验结果见表5。

表5 反浮选开路实验实验结果Table 5 Result of reverse flotation open-circuit test

图2 反浮选开路实验流程Fig.2 Reverseflotation test open-circuit flow

由实验结果可知，采用阳离子反浮选工艺对磁选铁精矿进一步提铁降硅，可获得精矿产率41.48%，精矿品位71.71%的超级铁精矿产品，铁精矿品位提高到71.5%以上，达到超级铁精矿对于TFe的要求。浮选尾矿品位较高，可作为铁精矿销售。

2.3 全流程实验

根据反浮选开路和磨矿磁选实验结果，对原矿进行预先分级，筛孔尺寸0.074 mm，筛下产品进入陶瓷球塔磨机进行闭路磨矿分级，磨矿细度为−0.038 mm 90%以上，磨矿产品进入磁辊筒粗选和磁选柱精选后，精矿进入连续浮选机进行一粗两精开路浮选，扩大连选实验数质量流程见图3，超级铁精矿多元素分解结果见表6。

表6 超级铁精矿多元素分析结果/%Table6 Chemical analysisresultsof super-grade iron concentrate

图3 扩大连选实验数质量流程Fig.3 Quantity and quality process of expanded selection test

由实验结果可知，“预先筛分-磨矿分级-磁选-浮选”的超级铁精矿选别工艺，可以获得产率24.23%，铁品位71.71%，SiO2含量0.16%，酸不溶物0.16%的超级铁精矿。同时，铁精矿产品品位为65.47%，可作为铁精矿销售。

3 结论

（1）原料中TFe品位65.50%，主要的脉石成分为SiO2，品位为4.82%。有害元素S、P含量较低，分别为0.03%和0.10%。磁性铁占有率98.74%。

（2）采用“预先筛分-磨矿分级-磁选-反浮选”的铁精矿分选流程，在筛分尺寸0.074 mm，磨矿粒度−0.038 mm 90%，反浮选阳离子捕收剂分段添加量(100+50+50)g/t，玉米淀粉600 g/t的条件下获得产率24.23%，铁品位71.71%，SiO2含量0.16%，酸不溶物0.16%的超级铁精矿。

（3）该工艺药剂制度简单，可行性高，全流程实验生产的副产品铁精矿产率72.25%，品位65.47%，可作为优质铁精矿销售。