譚欣， 劉書杰， 肖巧斌

1. 礦冶科技集團(tuán)有限公司,北京 100160；2. 礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102628

預(yù)選拋尾在處理原礦貧化率較高、破碎過程中目標(biāo)礦物與圍巖或脈石礦物能夠部分單體解離的礦石時(shí)，一般可拋除占原礦量30%～60%的廢石，提高入選品位，大幅降低磨選作業(yè)的能耗[1]。采用預(yù)選拋尾技術(shù)，可使過去經(jīng)濟(jì)上認(rèn)為“無開采價(jià)值”的低貧礦石資源得到有效利用，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限[2]。目前，低品位鐵礦石的選礦預(yù)選富集主要通過磁選預(yù)選拋尾來實(shí)現(xiàn)。郭月琴等[3]根據(jù)陜西某全鐵品位為19.70%、磁性鐵品位為15.10%的鐵礦石的特性，采用磁滑輪預(yù)先拋尾—階段磨礦階段磁選工藝進(jìn)行預(yù)先拋尾選礦試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，原礦破碎至-12 mm后，先經(jīng)磁滑輪選別，可以拋棄產(chǎn)率為22.67%的廢石，其中的磁性鐵損失率僅為4.42%，拋尾使入選鐵品位提高3.4%，預(yù)拋精礦(磁性產(chǎn)品)再經(jīng)三段磨礦三段磁選精選，得到產(chǎn)率23.41%、全鐵品位62.95%、全鐵回收率72.09%、磁性鐵回收率94.26%的鐵精礦。梅山鐵礦[4]為磁鐵礦—假象赤鐵礦—菱鐵礦復(fù)合礦石，采出原礦通過干磁—重選預(yù)選，拋除混入廢石，粗精礦經(jīng)磨礦后反浮選脫硫，在主產(chǎn)鐵精礦的同時(shí)，回收硫精礦。某鐵礦為以磁鐵礦為主的閃石型鐵礦石，由于礦區(qū)嚴(yán)重缺水，尹江生等[5]采用原礦細(xì)碎至-5 mm后干式磁選拋尾，粗精礦再磨(65% -74 μm)后干式磁選拋尾，干拋精礦再進(jìn)行一次干式磁精選，磁精選中礦返回再磨的工藝，工業(yè)生產(chǎn)獲得全鐵品位66.08%、全鐵回收率81.96%的鐵精礦。趙瑞敏等[6]對(duì)遼寧某鐵品位為20.54%的磁鐵礦石進(jìn)行干式磁選預(yù)選試驗(yàn)，獲得了鐵品位31.38%的磁選精礦，尾礦鐵品位為6.74%，預(yù)選拋尾率達(dá)44.0%。黑山鐵礦的有用礦物以釩鈦磁鐵礦和鈦鐵礦為主。含釩鈦磁鐵礦嵌布粒度較粗，最大的有幾厘米，大部分在0.3 mm以上，但多數(shù)都夾雜著一些鈦鐵礦和尖晶石。釩主要以類質(zhì)同象形式賦存于磁鐵礦的晶格內(nèi)。脈石礦物以斜長(zhǎng)石和綠泥石為主。夏宏鴻[7]采用“高壓輥磨—預(yù)選”工藝進(jìn)行磁選預(yù)選拋尾試驗(yàn)，結(jié)果表明，將-30 mm的礦石采用高壓輥磨破碎至-5 mm后，進(jìn)行濕式磁選預(yù)選拋尾，獲得全鐵品位43.29%、磁性鐵品位33.82%、全鐵回收率85.16%、磁性鐵回收率99.46%的鐵精礦，預(yù)選拋尾率達(dá)43.50%。秘魯某金銅鐵多金屬礦鐵礦石儲(chǔ)量36億t，礦石平均含鐵40%，含硫2%，含銅0.1%和含金 0.07 g/t，為矽卡巖型(大冶式)鐵礦床[8]。選廠設(shè)計(jì)年處理規(guī)模為4 000萬t礦石入磨量。由于生產(chǎn)期前五年主要開采該礦2號(hào)礦體的淺部礦，其主金屬鐵品位較低，平均品位為18.88%,銅、金等伴生有價(jià)元素的品位也較低，因此，研究設(shè)計(jì)采用原礦-25 mm原礦干拋—干拋精礦高壓輥磨細(xì)碎—高壓輥磨細(xì)碎產(chǎn)品濕拋—預(yù)拋尾礦分級(jí)回收的“預(yù)拋—分級(jí)回收工藝”進(jìn)行選礦預(yù)選富集，對(duì)含Cu 0.080%、Au 0.04 g/t、S 1.28%、Fe 19.83%的淺部低品位礦石，最終獲得了Cu品位為0.10%、Fe品位30.13%、Cu回收率73.13%、Fe回收率89.83% 的預(yù)選富集精礦，拋尾產(chǎn)率達(dá)到40.19%[9]。但生產(chǎn)期八年后將主要開采處理鐵品位較高的深部礦石，因此，為合理利用該鐵礦石資源，并為該礦石確定合理的預(yù)選工藝提供參考，以及盡可能利用處理淺部礦所建的預(yù)選工藝設(shè)施，有必要開展該預(yù)選工藝對(duì)深部礦石的適應(yīng)性及預(yù)選富集效果的試驗(yàn)研究。

本文主要針對(duì)該礦2號(hào)礦體的深部礦石，采用淺部礦的預(yù)選工藝，即原礦-25 mm干式磁選拋尾—磁選精礦高壓輥磨細(xì)碎—高壓輥磨細(xì)碎產(chǎn)品磁選拋尾—預(yù)拋尾礦分級(jí)回收的“預(yù)拋—分級(jí)回收工藝”開展選礦預(yù)選富集試驗(yàn)研究，對(duì)影響該礦石選礦預(yù)選富集的重要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)結(jié)果為該礦石選擇合理的預(yù)選工藝提供參考。

1 試樣性質(zhì)及試驗(yàn)方法

1.1 試樣性質(zhì)

試驗(yàn)原料為秘魯某金銅鐵多金屬礦2號(hào)礦體的深部礦石。該礦石以鐵為主，伴生有少量銅、金和硫等有價(jià)元素。礦石中鐵礦物絕大部分為磁鐵礦，也是礦石中含量最多的礦物，偶見赤鐵礦和褐鐵礦等。硫化礦物含量少，以黃鐵礦為主，其次為磁黃鐵礦，另有少量黃銅礦、微量方鉛礦、閃鋅礦、輝銅礦、毒砂和斑銅礦等。脈石礦物主要為蛇紋石、白云石、綠泥石、鈉長(zhǎng)石、方解石、透輝石、金云母，少量陽起石、菱鎂礦、綠簾石，微量正長(zhǎng)石、磷灰石、石英、石墨、榍石和金紅石等。由鐵、銅、硫的化學(xué)物相分析可知，礦石中鐵主要以磁鐵礦為主，占90.41%；銅主要以原生硫化銅形式存在，其次是次生硫化銅，二者合計(jì)占99.19%；礦石中99.65%的硫以硫化物形式存在，其中磁性硫化物中硫占40.06%。試樣的主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

表1 試樣的主要化學(xué)成分分析結(jié)果 /%Table 1 Analysis results of run-of-mine ore

表2 礦石中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果 /%Table 2 Analysis results of iron phase of run-of-mine ore

試樣中磁鐵礦常呈不規(guī)則狀、粒狀嵌布于脈石礦物中；有時(shí)可見磁鐵礦與黃鐵礦共生關(guān)系緊密，有時(shí)可見細(xì)粒磁鐵礦被黃鐵礦包裹；少量磁鐵礦呈脈狀穿插于黃鐵礦和磁黃鐵礦中；偶見磁鐵礦與黃銅礦共生。磁鐵礦的嵌布粒度分布不均，總體較粗，多分布在0.2 mm以上。黃銅礦是礦石中最主要的銅礦物。黃銅礦常呈粒狀和不規(guī)則狀，主要以粒狀、不規(guī)則狀嵌布于脈石礦物中；部分與磁鐵礦連生；有時(shí)可見黃銅礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦緊密連生。黃鐵礦是礦石中含量最多的硫化物，常呈半自形-他形結(jié)構(gòu)嵌布在脈石中。部分黃鐵礦與磁鐵礦的共生關(guān)系緊密，粗粒黃鐵礦內(nèi)部常見有微細(xì)粒磁鐵礦呈不規(guī)則狀、網(wǎng)格狀等結(jié)構(gòu)分布，這種結(jié)構(gòu)的黃鐵礦很難與磁鐵礦通過物理磨礦分離，一方面，在磁選過程中會(huì)進(jìn)入到磁選精礦中，影響鐵礦精礦品位；另一方面，若通過浮選獲得硫精礦，這部分黃鐵礦會(huì)將微細(xì)粒磁鐵礦帶入，不僅造成鐵的損失，還會(huì)影響硫精礦硫品位。部分黃鐵礦被磁鐵礦包裹，少量中粗粒黃鐵礦包裹磁鐵礦和磁黃鐵礦。黃鐵礦嵌布粒度以中粗粒為主，粒度分布在74～400 μm之間。

1.2 試驗(yàn)方案

深部礦的工藝礦物學(xué)研究表明，礦石中有價(jià)元素以Fe為主，鐵礦物主要為磁鐵礦，磁鐵礦的嵌布粒度總體較粗，多分布在0.2 mm以上。磁鐵礦主要呈不規(guī)則狀、粒狀嵌布于脈石礦物中；部分細(xì)粒磁鐵礦被黃鐵礦包裹；少量磁鐵礦呈脈狀穿插于黃鐵礦和磁黃鐵礦中。部分黃銅礦與磁鐵礦連生；有時(shí)可見黃銅礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦緊密連生。部分黃鐵礦與磁鐵礦的共生關(guān)系緊密，粗粒黃鐵礦內(nèi)部常見有微細(xì)粒磁鐵礦呈不規(guī)則狀、網(wǎng)格狀等結(jié)構(gòu)分布。部分黃鐵礦被磁鐵礦包裹，少量中粗粒黃鐵礦包裹磁鐵礦和磁黃鐵礦。因此，可以考慮采用磁選預(yù)選拋尾的方式來提升深部礦的鐵品位。為合理利用該深部礦鐵礦石資源，以及盡可能利用前期處理淺部礦所建的預(yù)選工藝設(shè)施，并為深部礦石確定合理的預(yù)選工藝提供參考，因此，有必要開展淺部礦的預(yù)選工藝對(duì)深部礦石的適應(yīng)性及預(yù)選富集效果的試驗(yàn)研究，即采用原礦-25 mm干拋—干拋精礦高壓輥磨細(xì)碎—高壓輥磨細(xì)碎產(chǎn)品磁選拋尾—預(yù)拋尾礦分級(jí)回收的“預(yù)拋—分級(jí)回收工藝”來提高后續(xù)磨選作業(yè)的入選鐵品位，降低入磨礦量和磨選成本。

1.3 試驗(yàn)方法

原礦經(jīng)PE-150 mm×250 mm型顎式破碎機(jī)破碎(排礦口寬度設(shè)置為25 mm)，得到-25 mm破碎產(chǎn)品。對(duì)-25 mm破碎產(chǎn)品采用Ф500×500 mm CT0505-2型永磁筒式干選機(jī)進(jìn)行干式磁選預(yù)選拋尾(簡(jiǎn)稱干拋，下同)試驗(yàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為239 kA/m、318 kA/m、398 kA/m和477 kA/m。將-25 mm干拋精礦采用CLM25-10型高壓輥磨機(jī)與篩孔尺寸為5 mm的標(biāo)準(zhǔn)篩形成閉路進(jìn)行破碎，得到-5 mm細(xì)碎產(chǎn)品。對(duì)-5 mm高壓輥磨機(jī)細(xì)碎產(chǎn)品采用CT0505-2型永磁筒式干選機(jī)進(jìn)行干拋試驗(yàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為239 kA/m、318 kA/m、398 kA/m和477 kA/m；或采用RK/CRS400×300 mm濕式電磁選機(jī)進(jìn)行濕式磁選預(yù)選拋尾(簡(jiǎn)稱濕拋，下同)試驗(yàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為239 kA/m、358 kA/m和438 kA/m。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 -25 mm原礦干拋試驗(yàn)

經(jīng)過顎式破碎機(jī)破碎后的-25 mm原礦粒度組成見圖1。

圖1 預(yù)選富集給礦粒度分布曲線Fig. 1 Distribution curve of feeding ore size of pre-concentration

由圖1可知，原礦經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎至-25 mm后，產(chǎn)品d50=10.1 mm，d80=15.1 mm。

利用CT0505-2型永磁筒式干選機(jī)對(duì)-25 mm深部礦石顎式破碎機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行干拋預(yù)選富集。

2.1.1 皮帶轉(zhuǎn)速對(duì)干拋預(yù)選效果的影響

在磁場(chǎng)強(qiáng)度為318 kA/m時(shí)，對(duì)-25 mm深部礦破碎產(chǎn)品進(jìn)行了不同皮帶轉(zhuǎn)速下的干拋試驗(yàn)研究，皮帶轉(zhuǎn)速對(duì)干拋預(yù)選指標(biāo)的影響見表3。由表3可知，隨著皮帶轉(zhuǎn)速的增加，干拋精礦品位逐漸增加，回收率逐漸降低，尾礦的品位和產(chǎn)率均逐漸增加。綜合考慮，-25 mm破碎產(chǎn)品干拋試驗(yàn)的皮帶轉(zhuǎn)速以1.0 m/s為宜，此時(shí)，干拋精礦鐵品位為47.95%，銅品位為0.12%，鐵作業(yè)回收率為98.22%，銅作業(yè)回收率為80.03%，拋尾作業(yè)產(chǎn)率為17.29%。

表3 不同皮帶轉(zhuǎn)速下的干拋試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of dry magnetic preconcentration under different belt speed

2.1.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)干拋預(yù)選效果的影響

在皮帶轉(zhuǎn)速為1.0 m/s的條件下，對(duì)-25 mm深部礦破碎產(chǎn)品進(jìn)行了不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下的干拋試驗(yàn)研究，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)干拋預(yù)選指標(biāo)的影響見圖2。由圖2可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，干拋精礦品位逐漸降低，回收率逐漸增加，尾礦的品位和產(chǎn)率均逐漸降低。綜合考慮，-25 mm破碎產(chǎn)品干拋試驗(yàn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度以398 kA/m為宜，此時(shí)，磁選精礦鐵品位為47.07%，銅品位為0.12%，鐵作業(yè)回收率為98.41%，銅作業(yè)回收率為82.52%，拋尾作業(yè)產(chǎn)率為15.52%。

圖2 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)干拋預(yù)選指標(biāo)的影響Fig. 2 Effect of magnetic strength on the index of dry magnetic preconcentration

2.2 -5 mm高壓輥磨機(jī)細(xì)碎產(chǎn)品預(yù)選拋尾試驗(yàn)

采用CLM25-10型高壓輥磨機(jī)(簡(jiǎn)稱HPGR，下同)將-25 mm干拋磁選精礦細(xì)碎至-5 mm，并對(duì)-5 mm HPGR細(xì)碎產(chǎn)品分別進(jìn)行干拋和濕拋試驗(yàn)。

2.2.1 HPGR細(xì)碎對(duì)給料粒度分布的影響

HPGR給料及-5 mm HPGR細(xì)碎產(chǎn)品的粒度分析結(jié)果如圖3所示。

由圖3可以看出，HPGR給料中-5.0 mm含量為22.98%，-0.5 mm含量為9.08%，-0.074 mm含量為2.26%；輥磨至-5 mm產(chǎn)品中-0.5 mm含量為22.68%，-0.074 mm含量為14.43%，-5 mm產(chǎn)品中-0.074 mm含量比給料中的提高了12.17個(gè)百分點(diǎn)。

圖3 HPGR細(xì)碎產(chǎn)品粒度分析結(jié)果Fig. 3 Size distribution analysis results of fine crushed products of HPGR

2.2.2 HPGR細(xì)碎產(chǎn)品磁選預(yù)選拋尾試驗(yàn)

(1)干拋試驗(yàn)

-5 mm高壓輥磨機(jī)細(xì)碎產(chǎn)品采用CT0505-2型永磁筒式干選機(jī)進(jìn)行干拋試驗(yàn)，在皮帶轉(zhuǎn)速為1.0 m/s時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)干拋尾礦產(chǎn)率、鐵品位和鐵回收率的影響如圖4所示。由圖4可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，干拋精礦產(chǎn)率和鐵回收率均逐漸增大，但鐵品位逐漸降低。綜合考慮，確定磁場(chǎng)強(qiáng)度為318 kA/m，此時(shí)干拋精礦鐵品位為50.14%、銅品位為0.12%，鐵作業(yè)回收率為98.99%、銅作業(yè)回收率為90.16%；干拋尾礦作業(yè)產(chǎn)率為8.03%。

圖4 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)-5 mm HPGR產(chǎn)品干拋預(yù)選指標(biāo)的影響Fig. 4 Effect of magnetic strength on the index of dry magnetic preconcentration for -5 mm HPGR product

(2)濕拋試驗(yàn)

-5 mm高壓輥磨機(jī)細(xì)碎產(chǎn)品采用RK/CRS400×300 mm濕式電磁選機(jī)進(jìn)行濕拋試驗(yàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)-5 mm HPGR細(xì)碎產(chǎn)品濕拋預(yù)選指標(biāo)的影響如表4所示。

表4 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)-5 mm HPGR產(chǎn)品濕拋預(yù)選指標(biāo)的影響Table 4 Effect of magnetic strength on the index of wet magnetic preconcentrate for -5 mm HPGR product

由表4可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增大，濕拋精礦產(chǎn)率和鐵回收率均逐漸提高，但鐵品位逐漸降低。綜合考慮，確定磁場(chǎng)強(qiáng)度為438 kA/m，此時(shí)濕拋精礦鐵品位為55.54%、銅品位為0.10%，鐵作業(yè)回收率為97.38%、銅作業(yè)回收率為70.89%；濕拋尾礦作業(yè)產(chǎn)率為17.77%。

-5 mm HPGR細(xì)碎產(chǎn)品在各自最佳磁選條件下預(yù)選拋尾的結(jié)果對(duì)比如表5所示。

表5 -5 mm HPGR產(chǎn)品磁選預(yù)選拋尾結(jié)果對(duì)比Table 5 Comparison of index of magnetic preconcentration mode of -5 mm HPGR product

由表5可以看出，-5 mm HPGR細(xì)碎產(chǎn)品通過干式磁選，能預(yù)先拋出作業(yè)產(chǎn)率為8.03%的尾礦，干拋精礦鐵品位50.14%、鐵作業(yè)回收率為98.99%；-5 mm HPGR細(xì)碎產(chǎn)品通過濕式磁選，能預(yù)先拋出作業(yè)產(chǎn)率為17.77%的尾礦，濕拋精礦鐵品位55.54%、鐵作業(yè)回收率為97.38%。干拋預(yù)選時(shí)不僅會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，入磨鐵品位也低于濕拋，同時(shí)拋尾量也低于濕拋，因此，從磁選預(yù)選拋尾產(chǎn)率、磁選精礦鐵回收指標(biāo)和預(yù)選環(huán)境來說，-5 mm HPGR細(xì)碎產(chǎn)品濕拋效果好于干拋。

2.3 預(yù)拋尾礦中銅和鐵的分布特征

干拋尾礦和濕拋尾礦的篩析結(jié)果(見表6和表7)表明，隨著干拋尾礦和濕拋尾礦粒度的減小，銅品位均呈逐漸增加趨勢(shì)。因此，生產(chǎn)上可考慮將預(yù)拋尾礦進(jìn)行分級(jí)，將-5 mm粒級(jí)干拋尾礦和-1 mm粒級(jí)濕拋尾礦回收并入后續(xù)磨浮作業(yè)，相對(duì)于原礦，損失于預(yù)拋尾礦中約28.99%的銅和2.10%的鐵被回收到后續(xù)磨浮作業(yè)，不僅可以提高后續(xù)磨浮作業(yè)的入選銅品位，而且總的預(yù)選拋尾率仍可達(dá)18.84%。

表6 -25 mm深部礦干拋尾礦篩析結(jié)果Table 6 Screening results of tailings of dry magnetic preconcentration of -25 mm deep ROM

表7 -5 mm HPGR細(xì)碎產(chǎn)品濕拋尾礦篩析結(jié)果Table 7 Screening results of tailings of wet magnetic preconcentration of -5 mm HPGR product

2.4 選礦預(yù)選富集工藝全流程試驗(yàn)

采用原礦-25 mm干拋—干拋精礦高壓輥磨細(xì)碎—高壓輥磨細(xì)碎產(chǎn)品濕拋—預(yù)拋尾礦分級(jí)回收的“預(yù)拋—分級(jí)回收工藝”處理深部礦石(圖5)，最終獲得銅品位0.13%、鐵品位48.76%、銅回收率87.49%、鐵回收率97.93%的預(yù)選精礦，預(yù)選總拋尾率為18.84%，如表8所示。

圖5 選礦預(yù)選富集工藝全流程Fig. 5 Full flowsheet of magnetic preconcentration process of shallow ore

表8 選礦預(yù)富集工藝全流程試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Results of full flowsheet of magnetic preconcentration process

3 結(jié)論

(1)秘魯某金銅鐵多金屬礦深部礦石為伴生有少量銅、金等有價(jià)元素的原生鐵礦石。礦石中鐵礦物絕大部分為磁鐵礦，磁鐵礦中鐵的占有率為90.41%。采用原礦-25 mm干拋—干拋精礦高壓輥磨細(xì)碎—高壓輥磨細(xì)碎產(chǎn)品濕拋的選礦預(yù)選富集工藝處理該礦石，獲得磁選預(yù)選精礦鐵品位55.75%、鐵回收率 95.83%、預(yù)選拋尾率30.53%的較好指標(biāo)。

(2)根據(jù)預(yù)拋尾礦的篩析結(jié)果，對(duì)于損失于預(yù)拋尾礦中的銅、鐵等有價(jià)元素，生產(chǎn)上可考慮將預(yù)拋尾礦進(jìn)行分級(jí)，分別回收干拋尾礦中-5 mm粒級(jí)和濕拋尾礦中-1 mm粒級(jí)，與磁選預(yù)選精礦合并進(jìn)入后續(xù)磨浮作業(yè)，最終可獲得銅品位0.13%、鐵品位48.76%、銅回收率87.49%、鐵回收率97.93%的總預(yù)選精礦，總拋尾率為18.84%。

(3)本研究實(shí)施的預(yù)拋—分級(jí)預(yù)選工藝對(duì)深部礦石具有較好的適應(yīng)性和預(yù)選富集效果，項(xiàng)目成果為該深部礦石的合理預(yù)選工藝選擇提供了參考，為有效提高選廠后續(xù)磨浮作業(yè)的礦石入選品位，降低入磨礦量和磨選成本，綜合回收礦石中鐵、銅等伴生有價(jià)金屬創(chuàng)造了良好的前提條件。