王　玲，滕秀德，2，王　森，張?jiān)迄i

(1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院 河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009；2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司淶源有色金屬公司，河北 保定 074300)

超貧磁鐵礦干式預(yù)選實(shí)驗(yàn)研究

王玲1，滕秀德1，2，王森1，張?jiān)迄i1

(1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院 河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009；2.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司淶源有色金屬公司，河北 保定 074300)

摘要：河北某超貧磁鐵礦礦石儲(chǔ)量大，全鐵含量為14.64%，磁性鐵含量?jī)H占全鐵的47.88%。礦石中，有用礦物主要為磁鐵礦。在破碎至-12 mm粒度、磁場(chǎng)強(qiáng)度159 kA/m、帶速1.2 m/s的條件下，磁滑輪干式預(yù)選可以拋出產(chǎn)率為68.32%、磁性鐵含量為0.58%的尾礦，磁性鐵作業(yè)回收率達(dá)90%以上。圍巖混入會(huì)影響磁性鐵的回收。本研究為該超貧磁鐵礦的合理開發(fā)利用提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：超貧磁鐵礦；能耗；選礦成本；干式預(yù)選

河北某超貧磁鐵礦床為鞍山式鐵礦，屬火山沉積變質(zhì)礦床，礦石類型屬含角閃石磁鐵石英巖型，鐵礦石儲(chǔ)量近5億t。由于礦石品位較低，選別效果差，一直以來沒有被開發(fā)利用。隨著技術(shù)的進(jìn)步和不斷增長(zhǎng)的資源需求，該鐵礦資源的開發(fā)利用也提上了日程。為了經(jīng)濟(jì)、合理利用該鐵礦石，指導(dǎo)礦山現(xiàn)場(chǎng)干選生產(chǎn)，滿足礦山設(shè)計(jì)要求，對(duì)該鐵礦礦石礦物學(xué)特性及磁滑輪干式預(yù)選效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1礦石性質(zhì)

1.1礦石的化學(xué)成分

礦石樣品光譜半定量分析表明礦石主要由Si、Mg、Fe、Al和Ca元素組成。礦石中含有多種伴生元素，既有可能對(duì)冶煉有益的Mn、Cr、Co、Ni、V和Ti等元素，又有有害的S、P、Pb及Zn等元素(表1)。

礦石樣品化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2。分析數(shù)據(jù)表明，礦石樣品鐵品位較低，TFe含量只有14.64%，Si元素含量較高，有害元素S、P等含量較低，屬高硅低硫、磷的超貧鐵礦石。Cr、Ni、Co等有色金屬元素品位極低，分別只有60×10-6、100×10-6、25×10-6，沒有工業(yè)綜合利用價(jià)值，可作為鐵礦石冶煉過程中的有益元素。Al和K元素含量較高，Al2O3和K2O分別可達(dá)9.24%和1.69%，表明礦石中有較多的含Al、K硅酸鹽礦物。礦石中(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.11，屬酸性礦石，冶煉時(shí)需配加堿性熔劑。

1.2礦石礦物組成

選取代表性礦石樣品磨制光、薄片在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行觀察。礦石中金屬礦物主要為磁鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦，此外還有微量的黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦等硫化物礦物。非金屬礦物主要是石英、角閃石、黑云母、石榴石、斜長(zhǎng)石和微量磷灰石、碳酸鹽礦物等。主要礦物組成及其相對(duì)含量見表3。

表1　礦石樣品光譜半定量分析結(jié)果/10-6

注：帶“*”的元素單位為%。

表2　礦石樣品主要化學(xué)成分分析/%

表3　礦石樣品礦物組成及含量/%

分析結(jié)果表明，有用礦物主要為磁鐵礦，且含量較低，鐵物相分析結(jié)果(見表4)表明磁性鐵含量?jī)H占全鐵的47.88%，礦石中80%以上為脈石礦物。對(duì)于此類超貧磁鐵礦石資源，進(jìn)行磨前預(yù)選拋尾處理，是降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)開發(fā)利用的最有效途徑(王得志，2013)[1]。金屬礦山生產(chǎn)中，一般選廠能耗占礦山生產(chǎn)總能耗的60%～70%(羅中興，1983)[2]。選廠能耗主要用于破碎、磨礦作業(yè)，尤其磨礦能耗是選礦生產(chǎn)成本高低的決定性因素(趙昱東，1999)[3]。磨前預(yù)選拋尾，減少磨礦作業(yè)處理量，可有效降低選廠能耗，從而降低選礦成本。

表4　礦石樣品鐵物相分析結(jié)果/%

2礦石干式預(yù)選實(shí)驗(yàn)

干式預(yù)選是目前磁鐵礦山減少后段碎磨作業(yè)處理量、節(jié)約能源以及減少礦石運(yùn)輸量、延長(zhǎng)尾礦庫(kù)服務(wù)年限、提高入選礦石品位、緩解缺水地區(qū)用水壓力、改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等的有效手段(劉洋和曹文紅，2011)[4]。本文利用Φ500mm×600mm磁滑輪對(duì)該超貧磁鐵礦進(jìn)行干式預(yù)選實(shí)驗(yàn)。

2.1粒度實(shí)驗(yàn)

礦石樣品破碎，在磁場(chǎng)強(qiáng)度159 kA/m，帶速1.2 m/s的條件下，分別對(duì)-20 mm和-12 mm的樣品進(jìn)行干式預(yù)選拋尾實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5　不同粒度預(yù)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表5數(shù)據(jù)可知，干式預(yù)選礦石粒度由-20mm減小至-12mm，全鐵品位提高有限，全鐵回收率也下降約1.2個(gè)百分點(diǎn)，精礦磁性鐵品位有所提高，磁性鐵回收率提高了近3個(gè)百分點(diǎn)，而且精礦產(chǎn)率降低，利于后續(xù)的磨礦生產(chǎn)。磁滑輪粒度實(shí)驗(yàn)表明，礦石粒度越細(xì)，尾礦中磁性鐵損失越少。綜合考慮目前大多數(shù)選礦廠常規(guī)破碎系統(tǒng)所能達(dá)到的產(chǎn)品粒度，礦石磁滑輪干式預(yù)選拋尾以-12mm粒級(jí)為宜。

2.2磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

磁選作業(yè)中，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)回收率有較大影響。在帶速1.2m/s條件下，對(duì)-12mm粒級(jí)礦石進(jìn)行不同磁場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)選實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表6所示。

數(shù)據(jù)顯示，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的加大，礦石的全鐵回收率和磁性鐵回收率都顯著提高，但精礦產(chǎn)率也顯著增加，精礦品位急劇下降。磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)表明，該磁鐵礦石干式預(yù)選磁場(chǎng)強(qiáng)度以159kA/m左右較適宜，磁場(chǎng)強(qiáng)度過高，則增大后續(xù)磨礦作業(yè)處理量，降低入選礦石品位，增加選礦成本。

2.3帶速實(shí)驗(yàn)

皮帶速度對(duì)磁滑輪預(yù)選效果也有一定的影響。表7為磁場(chǎng)強(qiáng)度159 kA/m時(shí)，-12 mm礦石樣品在不同帶速條件下預(yù)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表6　不同磁場(chǎng)強(qiáng)度預(yù)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表7　不同帶速預(yù)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

帶速實(shí)驗(yàn)表明，隨著磁滑輪帶速由1.0m/s增大到1.5m/s，廢石產(chǎn)率逐漸增大，但磁性鐵回收率相對(duì)變化不大，且表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)。故該礦石磁滑輪預(yù)選拋尾的帶速以1.2m/s較合適。

2.4圍巖混入率的影響

采礦過程中，圍巖混入是造成礦石貧化的主要原因。礦石貧化直接影響礦山產(chǎn)品，即精礦的數(shù)量、成本。將全鐵含量為9.01%、磁性鐵含量為1.75%的圍巖按不同比例混入，破碎至-12mm粒級(jí)，在159kA/m、1.2m/s的條件下進(jìn)行干式預(yù)選實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表8。

表8　不同圍巖混入預(yù)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果

不同圍巖混入率對(duì)磁滑輪干式預(yù)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，圍巖混入越多，磁滑輪干式預(yù)選拋尾率越高，但尾礦中磁性鐵損失逐漸增多，全鐵和磁性鐵回收率逐漸降低。礦石開采過程中應(yīng)注意控制圍巖的混入率。

3結(jié)論

通過以上分析可知，該超貧磁鐵礦TFe含量為14.64%，磁性鐵含量?jī)H占全鐵含量的47.88%，礦石中80%以上為脈石礦物。

采用磁滑輪進(jìn)行干式預(yù)選拋尾，在磁場(chǎng)強(qiáng)度159 kA/m、帶速1.2 m/s的條件下，-12 mm粒度的礦石可以拋出產(chǎn)率為68.32%、磁性鐵含量為0.58%的尾礦，磁性鐵作業(yè)回收率達(dá)90%以上。磁性鐵回收率隨圍巖混入率的增加而降低。

該超貧磁鐵礦細(xì)碎后，經(jīng)磁滑輪干式預(yù)選拋尾，可以充分拋除圍巖廢石，大大提高其磁性鐵含量，且預(yù)選的尾礦磁性鐵損失極少，使入磨礦石品位大幅提高，有效節(jié)約能耗，降低了選礦成本，使該類礦產(chǎn)資源變得具有較高的投資及經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]王得志．超貧磁鐵礦濕式粗粒預(yù)選工藝研究[J]．中國(guó)礦業(yè)，2013，22(3)：91-94．

[2]盧斌．磁滑輪拋尾技術(shù)在密地選礦廠的應(yīng)用實(shí)踐[J]．礦冶工程，2014，34(2)：61-63．

[3]劉洋，曹文紅．磁鐵礦干式預(yù)選技術(shù)及設(shè)備選用[J]．現(xiàn)代礦業(yè)，2011(6)：112-113．

[4]趙昱東．多碎少磨是降低粉碎電耗的根本途徑[J]．冶金能源，1999，18(4)：14-18．

[5]羅中興．關(guān)于選礦廠的節(jié)能問題[J].金屬礦山：選礦部分，1983(2)：41-43．

Experimental study of dry preconcentration on ultralow-grade magnetite ores

WANG Ling1，TENG Xiu-de1，2，WANG Sen1，ZHANG Yun-peng1

(1.Hebei Province Key Laboratory of Mining Exploitation and Security Technology，College of Mining Engineering，Tangshan 063009，China；2.Laiyuan Nonferrous Metals Company，Hebei Iron and Steel Group Mining Co.，Ltd.，Baoding 074300，China)

Abstract:The content of total iron is 14.64% and the magnetic iron only accounts for 47.88% of the total iron in an ultralow-grade iron mine inHebei，but its reserves is great.Magnetite is the main valuable mineral.The yield of the tailings reaches 68.32% by dry preconcentrationwith magnetic pulley，and the magnetic iron content of the tailings is 0.58%，whichthe recovery of the magnetic iron is above 90%.The interfusion of the wall rock will affect the recovery of the magnetic iron.The investigation provides the technical support for the reasonable exploitation of the ultralow-grade iron ores.

Key words：ultralow-grade iron ore；energy consumption；mineral processing cost；dry preconcentration

收稿日期：2014-09-08

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“鐵礦石粉碎能耗合理分布規(guī)律研究”資助(編號(hào)：51374087)

作者簡(jiǎn)介：王玲(1977-)，女，河北張家口人，博士，主要從事復(fù)雜礦綜合利用、尾礦中有價(jià)金屬提取等研究。E-mail：wanglingts_@163.com。

中圖分類號(hào)：TD921

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)01-0115-03