王得志

（河北鋼鐵集團礦山設計有限公司，河北 唐山063701）

隨著我國鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展，國內(nèi)鐵礦石市場供不應求，過去沒有作為鐵礦資源的含鐵巖石被開采利用。這部分含鐵巖石TFe含量一般在10%～15%，達不到現(xiàn)行鐵礦地質(zhì)勘查規(guī)范邊界品位要求。但有用礦物以磁鐵礦為主，在當前技術(shù)經(jīng)濟條件下可以進行開發(fā)利用，被稱為超貧磁鐵礦。

決定超貧磁鐵礦能否作為礦石資源開發(fā)利用的決定因素是能否盈利，而盈利與否主要取決于市場價格和生產(chǎn)成本。因此，開發(fā)超貧磁鐵礦利用的先進適用技術(shù)，降低生產(chǎn)成本，是關(guān)系超貧磁鐵礦資源能否持續(xù)開發(fā)利用的關(guān)鍵問題。

1 河北鋼鐵集團超貧磁鐵礦開發(fā)現(xiàn)狀

河北省超貧磁鐵礦資源豐富，預測資源量為70億～100億t。其中，承德50億t，張家口10億t，秦皇島市2億t，太行山地區(qū)約10億～30億t［1］。河北鋼鐵集團礦業(yè)有限公司掌控超貧釩鈦磁鐵礦資源儲量達3.73億t，其中承德M24異常區(qū)約3億t，柏泉鐵礦4300萬t，宏大礦業(yè)3000萬t以上，平均地質(zhì)品位TFe 12%左右。

目前，宏大礦業(yè)入選原礦品位TFe 11%、MFe 4%左右，精礦品位TFe 62.5%左右，選礦比高達25以上。柏泉鐵礦入選原礦品位TFe 11.5%、MFe 6.5%左右，精礦品位TFe 63%左右，選礦比12以上。在當前市場條件下，雖然尚有一定的利潤，但利潤率和抵御市場變化的能力很低，2009年兩座礦山曾因市場原因虧損停產(chǎn)。特別是隨著地表超貧磁鐵礦的不斷開采，風化礦減少，礦石的開采、破碎、磨礦難度越來越大，必將造成生產(chǎn)成本大幅上升。為此，公司與馬鞍山礦山研究院、河北聯(lián)合大學等合作，就柏泉鐵礦超貧釩鈦磁鐵礦開展了粉礦磨前預選工藝研究，以實現(xiàn)超貧磁鐵礦資源的可持續(xù)開發(fā)利用。

2 礦石性質(zhì)

2.1 工藝礦物學特性

2.1.1 礦物組成

金屬礦物主要有磁鐵礦6%～12%，鈦鐵礦2%～3%，其次有少量赤鐵礦。脈石礦物有斜長石、輝石，含量80%～85%，其次有角閃石、黑云母、磷灰石及榍石等。

2.1.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

磁鐵礦呈半自形－它形粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀構(gòu)造，以晶隙鐵的形式嵌布于脈石礦物間隙或其中，為中、粗不等粒嵌布。

2.1.3 嵌布特征

磁鐵礦粒度較粗，多與脈石礦物呈規(guī)則毗連鑲嵌，部分包裹型鑲嵌。磷灰石粒度較粗，多與磁鐵礦及輝石、角閃石包裹型鑲嵌。

1）磁鐵礦：為主要含鐵礦物和礦石礦物。多呈半自形晶，部分他形晶，嵌布粒度粗細不等，粗粒含量較多，粒度一般為0.04～1.1mm。

2）磷灰石：主要呈粒狀和柱狀，粒度粗細不等，以粗粒為主。粒狀者多呈規(guī)則六邊形，粒度一般為0.08～0.24mm；柱狀者呈自形－半自形晶，粒度一般為0.04×0.16～0.2×1.6mm。粗粒磷灰石多包裹于磁鐵礦中，部分包裹于已蝕變的輝石、角閃石中，少量與磁鐵礦、輝石等規(guī)則毗連鑲嵌。

2.2 礦石物相分析及多元素分析

原礦物相分析及化學多元素分析，結(jié)果見表1、表2。

表1 原礦鐵物相分析結(jié)果／%

表2 原礦多元素分析結(jié)果／%

由表1、表2可知，礦石鐵品位極低，僅為12.17%；礦石中鐵元素主要賦存于磁性鐵礦物中，磁性鐵含量為7.18%，金屬分布率為59.54%，弱磁性和非磁性鐵礦物中金屬占金屬總量的2／5以上，這對金屬回收率會產(chǎn)生較大影響；TiO2含量2.31%，低于5%的綜合利用指標，但應注意選鐵后的尾礦中TiO2的富集情況；V2O5含量0.053%，低于0.2%的綜合利用指標，P2O5含量2.93%，達到了2%的綜合利用指標，應考慮綜合回收；硫元素含量偏高，應考慮硫的走向。

3 磨前粗粒濕式預選研究

根據(jù)礦石工藝礦物學和礦物組成特性，該礦石為極貧磁鐵礦。對于品位15%以下的超貧磁鐵礦石而言，由于品位極低，礦體與圍巖呈漸變關(guān)系，界線不清楚，礦石與圍巖之間的品位差別很小，干式磁選預選效果很差。柏泉鐵礦磨前干式磁選預選實踐表明，在入選粒度15～0mm、磁輥場強397.9kA／m時，拋尾產(chǎn)率為10%左右，品位提高0.8～1個百分點，而尾礦中磁性鐵含量達1.2%以上。另外，研究和生產(chǎn)實踐證明，由于受干式磁選設備分選原理的限制，即使將入選的極貧磁鐵礦石在較細的粒度下采用干式磁選拋尾，也不能徹底解決入選品位過低、尾礦量大、選別成本高、經(jīng)濟效益低的難題，并且尾礦中磁性鐵損失較大［2］。

以往的粗粒預選試驗結(jié)果及國內(nèi)一些礦山實踐表明，粗粒濕式預選效果要優(yōu)于干式磁選預選。因此，采用粗粒濕式磁選機對柏泉鐵礦原礦進行磨前預選研究。

3.1 入選粒度試驗

將粒度15～0mm的入磨前干式預選精礦破碎至10～0mm、5～0mm和3～0mm三個不同粒級，利用試驗室CCTSΦ500×300粗粒濕式磁選機，進行條件試驗。

在磁選機磁場強度為238.7kA／m、上升水量為800mL／s條件下，進行不同入選粒度試驗，試驗結(jié)果見表3。

表3 柏泉鐵礦原礦不同入選粒度粗粒濕式磁選試驗結(jié)果

由表3可見，隨著入選粒度的變細，在相同的試驗條件下，拋尾產(chǎn)率逐漸增大，入選粒度為15～0mm時，可拋除產(chǎn)率為21.04%的粗粒尾礦；而當入選粒度減小為3～0mm時，拋尾產(chǎn)率達52.72%。而從各不同粒度的磁選尾礦磁性鐵含量來看，入選粒度越細尾礦磁性鐵含量越低，說明粒度越細脈石的單體解離度越高。入選粒度降低有利于在預選階段多拋尾，但目前柏泉鐵礦生產(chǎn)上應用的常規(guī)破碎系統(tǒng)的產(chǎn)品粒度，最小僅能達到10～0mm左右。若需破碎至5～0mm甚至3～0mm，常規(guī)破碎機難以達到，需要采用高壓輥磨機等超細破碎設備。因此，之后的粗粒濕式磁選入選粒度選擇10～0mm。

3.2 磁場強度試驗

入選粒度10～0mm，上升水量為800mL／s，選用238.7kA／m 和397.9kA／m進行不同磁場強度的粗粒濕式磁選試驗，試驗結(jié)果見表4。

表4 柏泉鐵礦10～0mm原礦磁場強度試驗結(jié)果

由表4可見，磁場強度提高到397.9kA／m時，拋尾產(chǎn)率減小1.96個百分點，但尾礦磁性鐵含量也降低了0.16個百分點，磁性鐵回收率有所提高，說明選用較高的磁場強度有利于對強磁性礦物的回收。因此，粗粒濕式磁選磁場強度選擇397.9kA／m。

3.3 上升水量試驗

入選粒度10～0mm，磁場強度397.9kA／m，進行不同上升水量試驗，結(jié)果見表5。

表5 柏泉鐵礦10～0mm原礦不同上升水量試驗結(jié)果

表5試驗結(jié)果表明，隨上升水量增加，精礦產(chǎn)率逐漸減小，拋尾量逐漸增加，而尾礦的磁性鐵含量也隨之提高。綜合考慮耗水量和磁性鐵回收率，確定上升水量800mL／s。

3.4 粗粒濕式預選綜合條件試驗

在入選粒度10～0mm，磁場強度397.9kA／m，上升水量800mL／s條件下，試驗結(jié)果見表6，粗粒濕式預選尾礦鐵物相分析結(jié)果見表7。

表6 柏泉鐵礦原礦粗粒濕式預選綜合條件試驗結(jié)果

表7 粗粒濕式預選尾礦鐵物相分析結(jié)果／%

由表6、表7可見，柏泉鐵礦原礦經(jīng)干式磁滑輪預選拋尾后，再經(jīng)濕式預選，可拋出產(chǎn)率25.24%、磁性鐵含量為0.60%的合格尾礦，濕式預選精礦磁性鐵回收率為98.19%。粗粒濕式預選尾礦中，含鐵礦物主要為赤褐鐵礦和硅酸鐵，赤褐鐵礦中鐵分布率66.40%，其它鐵礦物含量均較少。

柏泉鐵礦在礦石入磨前，對原礦進行粗粒干式預選和濕式預選，可預先拋出35%～40%的合格尾礦，大大減少后續(xù)磨礦作業(yè)能耗，大幅降低單位精礦選礦成本。

4 磨前粗粒濕式預選－階段磨礦－單一弱磁選流程試驗

流程試驗條件：原礦粒度10～0mm，粗粒預選磁場強度397.9kA／m，上升水量800mL／s；一段磨礦粒度－200目30%、一段磁選磁場強度159.2kA／m；二段磨礦粒度－200目75%、二段磁選磁場強度143.2kA／m。

流程試驗技術(shù)指標為：原礦品位13.22%，精礦品位 64.74%，精礦產(chǎn)率 11.63%，尾礦品位6.44%，金屬回收率56.96%，數(shù)質(zhì)量流程見圖1。

對流程試驗得到的終精礦進行多元素分析、終尾礦進行鐵物相分析，結(jié)果見表8、表9。

表8 終精礦多元素分析結(jié)果／%

終精礦多元素分析結(jié)果表明：終精礦質(zhì)量較好，SiO2含量較低，為3.21%，有害元素S、P的含量均較低；結(jié)合表2原礦多元素分析結(jié)果，TiO2、V2O5在精礦中得到了富集，特別是V2O5達到了綜合利用指標，在冶煉過程中應考慮綜合回收利用；S、P在選礦過程中向尾礦中富集，選礦中要特別考慮磷的綜合回收。

終尾礦鐵物相分析結(jié)果表明，終尾礦中鐵礦物以赤褐鐵礦為主，分布率接近80%，磁性鐵含量僅為0.47%。最終精礦磁性鐵回收率相對于干式預選后的原礦為95.92%，說明磁性鐵得到了有效回收。

表9 終尾礦鐵物相分析結(jié)果／%

圖1 磨前粗粒濕式預選－階段磨礦－單一弱磁選數(shù)質(zhì)量流程

5 結(jié)語

1）柏泉鐵礦礦石為極貧釩鈦磁鐵礦，原礦經(jīng)干式磁滑輪預選拋尾后，再經(jīng)濕式預選，可拋出產(chǎn)率25.24%、磁性鐵含量低于0.60%的合格尾礦，濕式預選精礦磁性鐵回收率達到了98.19%。

2）采用磨前粗粒濕式預選－階段磨礦－單一弱磁選流程，可達到精礦品位64.74%，精礦產(chǎn)率11.63%，尾礦品位6.44%，全鐵回收率56.96%，磁性鐵回收率95.92%的選礦技術(shù)指標。終精礦質(zhì)量較好，SiO2含量僅為3.21%，有害元素S、P的含量均較低；TiO2、V2O5在精礦中得到了富集，特別是V2O5達到了綜合利用指標，在精礦冶煉過程中應考慮綜合回收利用；S、P在選礦過程中向尾礦中富集，選礦中要特別考慮磷的綜合回收。

3）超貧磁鐵礦礦體與圍巖呈漸變關(guān)系，礦石與圍巖之間的品位差別很小。試驗研究表明，若采用高壓輥磨機等超細破碎設備，將原礦破碎至5～0mm，甚至3～0mm時，濕式預選效果更好，磨前拋尾率可達50%以上。

4）超貧磁鐵礦含鐵量低，選礦比大，生產(chǎn)成本高，只有在市場高價位條件下才具有開采利用價值。對超貧磁鐵礦礦石粉礦進行磨前預選拋尾處理以及綜合回收利用伴生有價礦物，是實現(xiàn)降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟效益的的最重要手段，是抵御市場風險，持久開發(fā)利用超貧磁鐵礦資源的最有效途徑。

［1］李中念，張振芳，嚴國棟.河北省超貧磁鐵礦資源與開發(fā)利用分析［J］.河北冶金，2006（3）：1－4.

［2］楊任新.低品位磁鐵礦合理選別工藝流程研究［J］.金屬礦山，2008（增刊）：251－255.