某细粒铁矿石磁选-选择性絮凝脱泥研究①

苏小琼，陈志友，柳玉良

（宜春学院 物理科学与技术学院，江西 宜春 336000）

我国铁矿资源储量大、贫矿多、富矿少，矿石性质复杂、嵌布粒度细［1］，必须通过细磨使矿物解离，而细磨产生的矿泥会恶化反浮选［2-3］。采用选择性絮凝脱泥处理微细赤铁矿可以避免矿泥对反浮选作业的不利影响，同时大幅降低反浮选的矿石处理量和药剂消耗［4-8］。本文针对微细嵌布磁-赤铁矿石，通过查明矿石中铁矿物的种类、赋存状态和嵌布关系，采用磁选预选抛废，再对粗精矿进行细磨-选择性絮凝脱泥的研究，消除矿泥对后续反浮选作业带来的不利影响，可为该类矿石的合理开发利用提供技术借鉴。

1 矿石性质

试验矿样为湖南某磁-赤铁矿石，矿石化学成分和矿物组成结果分别见表1和表2，矿石铁物相分析结果见表3。

由表1可见，该铁矿石特点为高硅、低铁，有害杂质元素S、P含量较高。由表2可见，铁矿物主要为磁铁矿和赤铁矿，脉石矿物主要为石英，其次是绢云母和绿泥石，及少量阳起石、透闪石和方解石等，有害元素S、P主要存在于硫化物和磷灰石中。由表3可见，铁主要分布在磁铁矿和赤铁矿中，碳酸铁、硫化铁和硅酸铁中铁无法回收。

表1 矿石化学成分分析结果（质量分数） %

表2 矿石中主要矿物含量（质量分数） %

表3 矿石铁物相分析结果

磁铁矿呈自形、半自形等轴粒状，部分为不规则状，具有中细粒嵌布的特点。中细粒磁铁矿混杂交生，但以微细粒磁铁矿为主，其中中粒磁铁矿一般在0.1～0.4 mm之间，细粒磁铁矿多介于0.02～0.1 mm之间。其产出形式一是以浸染状分布在脉石中构成单一的磁铁矿矿石，二是呈稀疏浸染状和赤铁矿嵌布在脉石矿物中构成磁铁矿-赤铁矿矿石。

赤铁矿呈自形、半自形板片状、针柱状、粒状或毛发状、纤维状。赤铁矿粒度细小，在0.05 mm以下，多介于0.005～0.03 mm之间。主要以稀疏浸染状的形式嵌布在脉石间隙中，局部呈定向分布，与磁铁矿嵌连关系紧密。

2 结果与讨论

2.1 预选抛废

原矿磨至－0.074 mm粒级占76.5%时，采用弱磁选和强磁选预先抛废，可获得产率50.60%、TFe品位40.61%、回收率82.40%的粗精矿，磁选尾矿产率49.40%、TFe品位7.57%。

2.2 絮凝-脱泥试验

对TFe品位40.61%的粗精矿进行絮凝-脱泥试验，原则流程见图1。

图1 脱泥试验原则流程

2.2.1 pH值对絮凝脱泥的影响

－0.037 mm粒级占98.64%，矿浆浓度34.6%，沉降时间10 min，絮凝剂腐殖酸钠用量0.5 g／L，以NaOH为pH值调整剂，pH值对脱泥效果的影响见图2。

图2 pH值对絮凝脱泥效果的影响

由图2可知，随着矿浆pH值增加，絮凝脱泥的矿泥产率和TFe品位随之下降，当矿浆pH值超过11.6后，矿泥产率与TFe品位基本不变。考虑药剂成本，适宜的矿浆pH值为11.6。

2.2.2 磨矿细度对絮凝脱泥的影响

矿浆pH值11.6，矿浆浓度34.6%，沉降时间10 min，絮凝剂腐殖酸钠用量0.5 g／L，磨矿细度对絮凝脱泥效果的影响见图3。

图3 磨矿细度对絮凝脱泥效果的影响

由图3可知，磨矿细度增加，提高了铁矿物与脉石矿物的解离度，絮凝脱泥的矿泥产率随之大幅提高，而矿泥TFe品位变化较小。磨矿细度－0.037 mm粒级占98.64%后，絮凝脱泥的矿泥产率变化不大，但产生的微细粒铁矿使矿泥TFe品位进一步增加，造成铁的损失。考虑磨矿成本，适宜的磨矿细度为－0.037 mm粒级占98.64%。

2.2.3 沉降时间对絮凝脱泥的影响

磨矿细度－0.037 mm粒级占98.64%，矿浆pH值11.6，矿浆浓度34.6%，絮凝剂腐殖酸钠用量0.5 g／L，沉降时间对絮凝脱泥效果的影响见图4。

图4 沉降时间对絮凝脱泥效果的影响

由图4可知，随着沉降时间增加，絮凝脱泥的矿泥产率和TFe品位均下降。沉降时间达到14 min以后，絮凝脱泥的矿泥产率与TFe品位变化不大，而增加沉降时间会降低设备处理量，适宜的沉降时间为10 min。

2.2.4 絮凝剂用量对絮凝脱泥的影响

絮凝剂腐殖酸钠是由多种活性较高的化学官能团组成的具有表面活性的天然有机化合物，被广泛应用于矿物分离［9］。磨矿细度－0.037 mm粒级占98.64%，矿浆pH值11.6，矿浆浓度34.6%，沉降时间10 min，腐殖酸钠用量对絮凝脱泥效果的影响见图5。

图5 腐殖酸钠用量对絮凝脱泥效果的影响

腐殖酸钠对石英等脉石矿物有较好的分散作用，加入腐殖酸钠可以避免脉石矿物团聚，有助于提高脱泥效果。由图5可知，随着腐殖酸钠用量增加，矿泥产率随之增加，TFe品位随之下降。腐殖酸钠用量超过0.5 g／L后，矿泥产率和品位变化不大。适宜的腐殖酸钠用量为0.5 g／L。

2.2.5 磁铁矿对絮凝脱泥效果的影响

矿石中磁铁矿和赤铁矿含量相当，为减少絮凝脱泥的药剂用量，磨矿细度－0.037 mm粒级占98.64%时，采用弱磁选预先分离磁铁矿，再对弱磁尾矿进行絮凝脱泥试验。絮凝脱泥pH值11.6，矿浆浓度34.6%，腐殖酸钠用量0.5 g／L，沉降时间10 min，结果见表4。

表4 磁铁矿对絮凝脱泥效果的影响

由表4可知，采用弱磁选可得到TFe品位64.20%、回收率32.57%的磁铁矿精矿，而脱泥精矿品位只有50.53%，脱泥尾矿TFe品位为13.62%。研究表明［10］，磁铁矿在赤铁矿絮凝脱泥中起到磁种作用，有助于提高赤铁矿的脱泥效果。因此，对于细粒磁-赤铁矿型铁矿石，虽然弱磁选可得到TFe品位64.20%的磁铁矿精矿，但对赤铁矿的絮凝脱泥不利。

2.3 全流程试验

在选择性絮凝脱泥条件试验基础上进行了磁选-选择性絮凝脱泥全流程试验，结果见表5，试验流程见图6。

图6 全流程试验流程

表5 全流程试验结果

由表5可见，采用原矿粗磨-预选抛废-粗精矿再磨-絮凝脱泥的选矿工艺流程，最终获得了精矿产率34.81%、TFe品位53.32%、回收率76.55%的技术指标。

3 结 论

1）某细粒铁矿石特点是高硅、低铁，铁矿物以磁铁矿和赤铁矿为主，含一定量硅酸铁。磁铁矿和赤铁矿嵌连关系紧密、嵌布粒度相差较大，其中磁铁矿为中细粒嵌布，赤铁矿为微细粒嵌布。

2）采用磁选预先脱除49.40%的矿泥，可将絮凝脱泥给矿品位提高至40.61%，大幅降低了絮凝脱泥的药剂用量，减轻了药剂对细泥沉降的不利影响。

3）磨矿细度－0.037 mm粒级占98.64%、矿浆pH值11.6、矿浆浓度34.6%、腐殖酸钠用量0.5 g／L，进行絮凝脱泥，可脱除TFe品位12.20%、产率31.20%矿泥，避免了矿泥对反浮选的影响；矿石中的磁铁矿起到磁种的作用，提高了絮凝脱泥的效果。