張兆元 李艷軍 袁 帥 劉 杰

(1.鞍山鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司，遼寧 鞍山114001;2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng)110819)

我國(guó)貧赤鐵礦石分布廣、儲(chǔ)量多、品位低，且大部分貧赤鐵礦屬于難選鐵礦。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)難選貧赤鐵礦石的選礦試驗(yàn)研究不斷深入，取得了長(zhǎng)足的發(fā)展［1-4］。東鞍山赤鐵礦石在我國(guó)屬相對(duì)難選礦石，具有品位低、結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)等特點(diǎn)［5］，廣大選礦科技工作者為提高東鞍山貧赤鐵礦石選礦技術(shù)水平開(kāi)展大量工作，使東鞍山選礦指標(biāo)獲得一定程度改善［6-10］，但其入選鐵礦石組分變化較為頻繁，致使其選礦技術(shù)指標(biāo)仍較低且波動(dòng)較大。本研究針對(duì)東鞍山燒結(jié)廠當(dāng)前入選原礦進(jìn)行了系統(tǒng)的選礦試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料取自東鞍山燒結(jié)廠當(dāng)前入選原礦，其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，XRD 圖譜見(jiàn)圖1。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Chemical composition of run-of-mine ore %

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果Table 2 Iron phase analysis of run-of-mine ore %

圖1 礦石XRD 圖譜Fig.1 XRD pattern of run-of-mine ore

從表1 可見(jiàn)，礦石TFe 含量為33.28%，F(xiàn)eO 含量?jī)H為3.29%，屬典型的氧化礦石(TFe/FeO ＞3.5)，雜質(zhì)或有害成分除SiO2、Al2O3含量較高外，其他均含量極低。

從表2 和圖1 可見(jiàn):礦石中的主要鐵礦物為赤褐鐵礦和磁鐵礦，菱鐵礦含量不是太高，礦石中的鐵主要賦存于赤褐鐵礦中，分布率為86.47%;脈石礦物主要為石英。

2 試驗(yàn)方案

東鞍山選礦廠針對(duì)碳酸鹽含量不高的鐵礦石采用圖2 所示工藝處理，生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表3。目前該工藝顯著問(wèn)題是尾礦品位偏高，精礦品位不高且鐵回收率較低，另外重選處理量小，產(chǎn)率不高，重選精礦品位不高，拋尾效果差。因此，提出去除重選，采用階段磨礦并通過(guò)兩段磁選直接拋出尾礦，對(duì)磁選精礦產(chǎn)品細(xì)磨后采用反浮選進(jìn)一步提鐵降硅的工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)。

3 階段磨礦—階段磁選試驗(yàn)

3.1 一段磨礦—一段磁選試驗(yàn)

一段磨礦—一段磁選試驗(yàn)弱磁選采用RK/CRSφ400 mm×300 mm 弱磁選機(jī)，強(qiáng)磁選采用SLon－500 型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)(φ2 mm 圓棒介質(zhì)、沖程為30 mm、沖次為200 次/min)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3。

圖2 東鞍山現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程Fig.2 The operation of on-site process in Donganshan

表3 現(xiàn)場(chǎng)工藝生產(chǎn)指標(biāo)Table 3 Result of on-site operation process %

圖3 一段磨礦—一段磁選試驗(yàn)流程Fig.3 First stage grinding-magnetic separation process

3.1.1 一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為720 kA/m，磨礦細(xì)度－0.074 mm含量分別為70%，75%，80%，85%，95%條件下進(jìn)行一段磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖4 可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，一段磁選精礦鐵回收率逐漸降低，鐵品位逐漸升高。綜合考慮，選取一段磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占80%。

3.1.2 一段強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

圖4 一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Test results at different grinding fineness of first stage magnetic separation

在磨礦細(xì)度為－0.074 mm占80%條件下，選取強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為360，480，600，740，790 kA/m進(jìn)行一段強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 一段磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Test results at different magnetic field intensity of first stage magnetic separation

從圖5 可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，一段磁選精礦的鐵品位降低、鐵回收率顯著提高。但隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，部分連生體顆粒進(jìn)入一段磁選精礦，降低了鐵品位。綜合考慮，一段強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度選取740 kA/m。

3.2 混磁精礦制備

采用相同的試驗(yàn)方式獲得了適宜的二段磨礦細(xì)度和二段強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上采用圖6 流程進(jìn)行兩段階段磨礦—階段磁選拋尾試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 表明，通過(guò)圖6 所示工藝流程處理后，可獲得TFe 品位47.69%、鐵回收率90.18%的混磁精礦，此混磁精礦作為反浮選給礦，進(jìn)行反選選試驗(yàn)研究。

4 反浮選條件試驗(yàn)

反浮選是磁選鐵精礦提鐵降硅的有效手段，混磁精反浮選條件試驗(yàn)的礦漿濃度為80%，其試驗(yàn)流程如圖7 所示。

4.1 再磨細(xì)度試驗(yàn)

再磨細(xì)度試驗(yàn)的淀粉用量為1 050 g/t、CaO 為1 000 g/t、捕收劑KS 為550 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖6 兩段階段磨礦—階段磁選拋尾試驗(yàn)流程Fig.6 Twice stages discarding process by magnetic separation

表4 兩段階段磨礦—階段磁選拋尾試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Twice stages discarding test results by magnetic separation %

圖7 反浮選條件試驗(yàn)流程Fig.7 Flowsheet of reverse flotation process

圖8 再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Rough flotation test results at different grinding fineness

從圖8 可以看出:隨著再磨細(xì)度的提高，精礦品位提高但鐵回收率下降。再磨細(xì)度超過(guò)－0.038 mm占95%時(shí)，微細(xì)粒礦物增多，惡化浮選指標(biāo)，鐵回收率下降明顯。綜合考慮，再磨細(xì)度在－0.038 mm 占95%時(shí)獲得的反浮選指標(biāo)最佳。

4.2 淀粉用量試驗(yàn)

淀粉可在鐵礦物表面形成親水薄膜，是鐵礦反浮選中最常用的抑制劑。在再磨細(xì)度為－0.038 mm 占95%、CaO 用量為1 000 g/t、KS 為550 g/t 條件下，進(jìn)行不同淀粉用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.9 Rough flotation test results on dosage of starch

從圖9 可以看出，隨著淀粉用量的提高，精礦的鐵品位變化不大、鐵回收率緩慢升高后趨于平穩(wěn)。綜合考慮，確定反浮選淀粉適宜用量為1 050 g/t。

4.3 CaO 用量試驗(yàn)

在浮選溶液中CaO 電離產(chǎn)生的Ca2+能夠?qū)κ⒈砻娈a(chǎn)生離子活化作用，石英表面得以吸附捕收劑的離子而實(shí)現(xiàn)浮選，CaO 是鐵礦石反浮選中重要的石英活化劑。在再磨細(xì)度為－0.038 mm 占95%、淀粉用量為1 050 g/t、KS 為550 g/t 條件下，進(jìn)行不同CaO用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖10。

圖10 CaO 用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.10 Rough flotation test results on dosage of CaO

從圖10 可以看出，隨著CaO 用量的提高，精礦鐵品位顯著上升后趨于平穩(wěn)，回收率逐漸下降。綜合考慮，CaO 用量選取1 000 g/t。

4.4 KS 用量試驗(yàn)

在再磨細(xì)度為－0.038 mm 占95%、CaO 用量為1 000 g/t、淀粉為1 050 g/t 條件下，進(jìn)行粗選KS 用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖11。

圖11 KS 用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.11 Rough flotation test results on dosage of KS

從圖11 可以看出:隨著KS 用量的增加，精礦鐵品位逐漸升高但升高幅度逐漸變小，鐵回收率逐漸降低。當(dāng)反浮粗選捕收劑KS 用量為550 g/t 時(shí)，可以獲得鐵品位為65.76%、回收率為74.81%的浮選精礦。綜合考慮，確定反浮粗選KS 用量為550 g/t。

5 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖12，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5 。

圖12 東鞍山鐵礦石試驗(yàn)全流程Fig.12 Whole test process on iron ore of Donganshan

表5 全流程試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results on the whole process %

表5 表明，采用兩段階段磨礦、階段磁選—再磨—反浮選試驗(yàn)流程處理東鞍山鐵礦石，可獲得鐵品位為65.32%、回收率為75.71%的鐵精礦，尾礦鐵品位為13.38%。與現(xiàn)場(chǎng)原工藝流程相比，精礦鐵品位提高了0.58 個(gè)百分點(diǎn)、回收率提高了10.43 個(gè)百分點(diǎn)，且該工藝流程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)改造。

6 結(jié) 論

(1)東鞍山鐵礦石鐵品位為33.28%，屬典型的氧化型礦石，脈石礦物主要為石英，有害元素硫、磷含量較低。礦石中鐵主要以赤褐鐵礦形式存在，分布率為86.47%，其次為磁性鐵，分布率為8.79%。

(2)采用兩段階段磨礦、階段磁選—再磨—反浮選試驗(yàn)流程處理東鞍山鐵礦石，可獲得鐵品位為65.32%、回收率為75.71%的鐵精礦，尾礦鐵品位為13.38%。與現(xiàn)場(chǎng)原工藝流程相比，精礦鐵品位提高了0.58 個(gè)百分點(diǎn)、回收率提高了10.43 個(gè)百分點(diǎn)，且該工藝流程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)改造。該試驗(yàn)結(jié)果對(duì)提高東鞍山貧赤鐵礦選別指標(biāo)有重要的指導(dǎo)意義，并可為國(guó)內(nèi)其他貧赤鐵礦開(kāi)發(fā)利用提供參考。

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