黑山铁矿选铁工艺中的矿物基因特性分析

李金龙 ，李明彦 ，赵礼兵 ，王鑫瑀 ，曹鹏飞 ，张迪

（1.河北钢铁集团矿业有限公司，河北 唐山 063700；2.华北理工大学，河北 唐山 063210）

黑山铁矿是我国北方重要的“大庙式”岩浆型铁矿床，钛磁铁矿是承德地区主要的含铁矿物之一，钛磁铁矿性质的特殊基因特性，对分选指标具有重要影响[1-5]。本文仅就钛磁铁矿的矿石矿物组成、矿物特征及其对选矿指标的影响进行阐述，为该类型铁矿的选别工艺流程优化提供了依据，这也对该类型矿石的矿石质量评价及选矿工艺的制订具有重要意义。

1 矿样性质分析

原矿光谱分析结果见表1，铁物相分析见表2。

表1 原矿光谱分析结果/%Table 1 Spectrum analysis results of raw ore

表2 矿样铁物相分析Table 2 Iron phase analysis of ore sample

2 选铁实验

2.1 原矿磨矿细度与产品精矿关系

磨矿有利于矿物的单体解离，对提高选矿指标起着关键性作用[6-10]。铁、钛品位随磨矿细度的变化见图1、2。

图1 磨矿时间和精矿全铁品位关系Fig.1 Relationship between grinding time and total iron grade of concentrate

图2 磨矿时间和精矿TiO2 品位关系Fig.2 Relationship between grinding time and TiO2 concentrate grade

由图1、2 可知，随着磨矿细度的增加，弱磁精矿品位随之增加。在磨矿细度为-0.075 mm 95%时，精矿TFe 为59.88%，精矿TiO2品位为8.40%。

对矿石中磁铁矿、钛磁铁矿进行粒度测定，结果见表3。

表3 矿物粒度分析结果Table 3 Analysis results of mineral particle size

从表3 中可以看出，大部分磁铁矿颗粒分布在-0.075 mm 粒级中，在-0.037 mm 粒级中的分布率为64.36%，可见磁铁矿的粒度较细小。大部分钛磁铁矿颗粒分布在-0.075 mm 粒级中，其中在-0.037 mm 粒级中的分布率为67.94%，可见钛磁铁矿粒度较细小。

2.2 粗磨精矿杂质分析

对-0.075 mm 95%粗磨铁精矿进行了杂质元素面扫见图3。

图3 粗磨精矿元素面扫Fig.3 Elemental surface sweep of rough grinding concentrate

扫描结果可以看出，粗精矿还含有一定量的含镁、铝、和硅元素的杂质矿物元素。

为了降低精矿中钛含量，提高精矿质量，也对精矿进行了再磨实验，查验再磨降低精矿中钛含量的可行性。

由图4 和图5 可知，随着磨矿细度的增加，弱磁精矿品位随之增加，在-0.037 mm 磨矿细度含量为95%时，精矿全铁品位为64.90%，精矿TiO2品位为5.50%，说明再磨可以提高精矿品位，同时降低二氧化钛含量。

图4 再磨时间和精矿全铁品位关系Fig.4 Relationship between regrinding time and total iron grade of concentrate

图5 再磨时间和磁选TiO2 产品指标关系Fig.5 Relationship between regrinding time and magnetic separation TiO2 product indexes

2.3 再磨铁精矿扫描电镜分析

从图6 可以看出，钛元素主要以微细粒尖晶状赋存在铁矿物里。

2.4 实验产品分析

2.4.1 铁精矿矿物组成及粒度特性

通过对铁精粉的光学显微镜鉴定及矿物量统计（表4）查明，铁精粉中金属矿物主要为磁铁矿和钛磁铁矿，含量分别为72.62%和17.60%，其次为赤铁矿和钛赤铁矿，含量分别为3.50%和0.84%，另有少量的褐铁矿，其余为非金属矿物，含量为5.41%。

表4 矿物组成和相对含量/%Table 4 Mineral composition and relative content

2.4.2 铁精矿粒度分析

由表5 可知，大部分磁铁矿颗粒分布在-0.075 mm 粒级中，在-0.037 mm 粒级中的分布率为64.36%，可见磁铁矿的粒度较细小。大部分钛磁铁矿颗粒分布在-0.075 mm 粒级中，其中在-0.037 mm 粒级中的分布率为67.94%，可见钛磁铁矿粒度较细小。磁铁矿与钛磁铁矿结合的连生体多为毗连型，磁铁矿与非金属矿物结合的连生体主要为包裹型，少量反包裹型，钛磁铁矿与非金属矿物结合的连生体主要为毗连型和包裹型。

表5 磁铁矿、钛磁铁矿粒度统计Table 5 Particle size statistics of magnetite and titanomagnetite

2.4.3 铁精矿解离度分析

由表6 可见，磁铁矿的单体解离度高，为95.25%，磁铁矿的连生体主要为磁铁矿与钛磁铁矿结合形成的连生体，其次为磁铁矿与非金属矿物结合形成的连生体。钛磁铁矿的单体解离度较高，为90.45%，钛磁铁矿的连生体主要为钛磁铁矿与非金属矿物结合的连生体，其次为与磁铁矿结合的连生体。

3 结论

（1）再磨铁精矿中铁的含量仅为64.90%，而钛的平均含量可达5.50%，这部分钛元素无法通过物理选矿的方式进行脱除，从而限制了最终铁精矿品位的提高。此外，磁铁矿中普遍含有微细的钛铁矿和镁铝尖晶石片晶，在常规磨矿条件下难以实现单体解离，在磁选过程中会进入铁精矿中，进而影响精矿中铁品位和钛含量。

（2）除磁铁矿、钛铁矿（片晶）和钛铁尖晶石（片晶）以外的主要为硅酸盐矿物，脱除这部分矿物是提升品质的关键所在。

（3）精矿再磨可以提高磁铁矿、钛铁矿、脉石的单体解离度，可进一步通过选矿的方法对这些矿物进行脱除。