某难选高硫铁矿选矿试验研究

曹玉川，杨柳毅，程 征，刘思为，黄光耀，丁开振，严文泽

（1.长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012；2.安徽马钢罗河矿业有限责任公司，安徽 合肥 231562）

铁矿作为钢铁工业的主要原料，是社会经济发展的重要物质基础，在社会经济生活中，铁是最重要的金属，是碳钢、铸铁的主要元素。我国铁矿资源总探明储量大，但其中很多属于难选铁矿石，随着钢铁行业的迅猛发展，我国对铁矿资源的开发强度加大，资源品位高、分选性好的铁矿资源正逐渐减少，矿产资源可持续供给能力下降，后备资源不足，未来很长一段时间，我国对铁矿的需求仍将维持高位，复杂难利用铁矿石将成为选矿技术研究的重点之一，复杂难选铁矿石资源的开发利用，对于缓解我国铁矿石供求矛盾、保障国家资源安全及钢铁工业经济安全具有重大意义［1－5］。

1 原矿性质

1.1 矿石化学成分

原矿的多元素化学成分分析结果和铁的化学物相分析结果见表1和表2。

表1 矿石化学多元素分析结果 %

表2 铁的化学物相分析结果 %

由表1和2可以看出：（1）矿石中主要可回收元素为铁，含量30.49%，硫含量为2.35%；（2）主要脉石组分为MgO和SiO2，其次为CaO和Al2O3；（3）铁主要以磁铁矿形式存在，分布率为75.80%，这也是弱磁选回收铁的理论收率，另外还有7.97%的铁以赤褐铁矿形式存在。

1.2 矿物组成及含量

经镜下鉴定、X射线衍射、扫描电镜和MLA分析查明，矿石中铁矿物主要为磁铁矿，此外有少量的赤铁矿和褐铁矿，其它金属硫化物为黄铁矿和磁黄铁矿。脉石矿物主要有蛇纹石、云母、菱镁矿，其次有角闪石、长石、滑石等，石英含量很少，见表3。

表3 矿石中主要矿物组成及含量 %

1.3 磁铁矿的产出形式

大部分呈粒状、不规则粒状，形态复杂者呈柱状、长条状、纤维状、束状、网脉状、串珠状、云雾状。少量磁铁矿有氧化现象，沿颗粒边缘和裂隙产生不同程度的赤铁矿化。矿物粒度总体较为细小，且粗细不均、相差悬殊，一般在0.01～1.5mm，部分小于0.005mm。较粗粒的磁铁矿中常包裹细小脉石或黄铁矿、磁黄铁矿等硫化物。少量磁铁矿晶粒中分布微细毛发状角闪石或蛇纹石。

1.4 单体解离度

对磨矿细度为－0.074mm占80%和95%两个原矿产品进行了磁铁矿、磁黄铁矿、黄铁矿的解离度测定，结果见表4。

表4 不同磨矿细度主要矿物的解离度 %

由表4可以看出，当磨矿细度从－0.074mm占80%增加至－0.074mm占95%时，磁铁矿单体由66.78%增加至78.45%，相比之下，其它矿物解离度均较磁铁矿低。

总体上看即使在－0.074mm占95%的磨矿细度下，各种矿物的解离度均不高。对磁铁矿，解离度低于80%，但有11%左右的富连生体（＞3／4部分）。

2 磁选试验

2.1 一段弱磁磨矿细度试验

针对该原矿进行了一段磨矿细度试验，为保证铁回收率，一段弱磁磁场强度为160kA／m，试验结果见表5，由表5可知，粗磨条件下，铁粗精矿品位较低，但是回收率较高，随着磨矿细度的增加，铁粗精矿品位逐渐升高，回收率也慢慢降低，综合各项指标选择一段磨矿细度为－0.074mm占80%。

2.2 二段弱磁磨矿细度试验

在一段磨矿细度为－0.074mm占80%，一段磁场强度为160kA／m的条件下，对一段弱磁精进行了再磨细度条件试验，二段弱磁磁场强度暂定为64 kA／m，试验结果见表6。

表6 一段弱磁精矿再磨细度试验结果 %

由表6可知，随着再磨细度的提高，铁精矿铁品位逐渐升高，铁尾矿品位也逐渐升高，铁回收率慢慢下降，要想获得高品位的铁精矿，再磨细度需要－0.038mm占90%以上，综合考虑，选择再磨细度－0.038mm占95%较为适宜。

2.3 二段弱磁磁场强度试验

在再磨细度为－0.038mm占95%条件下，对一段弱磁精矿进行再磨磁场强度试验，结果见表7。

表7 一段弱磁精矿再磨磁场强度试验结果

由表7可知，随着磁场强度的升高，铁精矿品位逐渐下降，铁回收率慢慢升高，综合各项指标，选择磁场强度80kA／m较为适宜。

3 脱硫试验

在磁选选铁时，一段弱磁精矿和二段弱磁精矿中的S含量均达到2%以上，工艺矿物学研究显示该部分硫为磁黄铁矿，因此下一步采取浮选脱硫。

脱硫试验方案主要为两方面：一是原矿直接脱硫；二是弱磁精脱硫。

3.1 原矿脱硫

首先对原矿进行了脱硫条件试验，确定了最优磨矿细度为－0.074mm占80%，硫捕收剂为丁基黄药＋丁铵黑药（比例3∶1），硫活化剂为CSY－3，进行了一粗二扫脱硫试验，试验结果见表8。

表8 原矿脱硫试验结果 %

由表8可知，采用一粗二扫流程，可获得最终尾矿含硫0.76%，将该尾矿进行两段弱磁选，试验流程如下：一段弱磁磁场强度为160kA／m，磁粗精矿再磨，再磨细度为－0.038mm占95%，二段弱磁磁场强度为64kA／m。最终铁精矿含铁64.43%，但是其中的S仍然超标，达到1.09%。

3.2 弱磁精脱硫

对二段弱磁精矿进行了不同条件脱硫试验，最终铁精矿含硫仍高达1.14%，因此选择一段弱磁精矿进行脱硫试验，采用一粗一扫浮硫，试验结果见表9。

表9 一段弱磁精矿脱硫试验结果 %

由表9可知，采用一粗一扫浮硫，可获得含硫0.22%的硫尾矿，将硫尾再磨至－0.038mm 占95%，磁精选磁场强度为80kA／m，可获得最终铁精矿TFe品位63.35%，含S0.21%，铁回收率69.66%的指标，试验结果见表10。

表10 试验指标结果 %

4 结 论

1.原矿中铁主要以磁铁矿形式存在，分布率为75.80%，少量分布在赤褐铁矿及脉石中。磁铁矿粒度相差悬殊，形态呈粒状、不规则粒状，柱状、长条状、纤维状、束状、网脉状，串珠状、云雾状。以浸染状、团块状、网脉状、微粒分散状等复杂形式嵌布在脉石中，部分磁铁矿与黄铁矿、磁黄铁矿紧密嵌布。总体上与其它矿物嵌布关系较为复杂，充分回收得到高品位精矿难度较大。

2.原矿中硫化物主要为黄铁矿和磁黄铁矿，脉石矿物种类较多，主要有蛇纹石、云母、菱镁矿、白云石，其次有角闪石、长石、滑石等。

3.针对含铁30.49%、含硫2.35%的原矿，采用“弱磁－铁粗精矿脱硫－再磨－弱磁”工艺，在一段磨矿细度为－0.074mm 占80%，二段磨矿细度－0.038mm占95%条件下，可获得铁精矿含TFe 63.35%，含S0.21%，铁回收率69.66%的指标。