杜金明，蔡冰冰，胡 波，楊建文

（1.中信泰富澳洲礦業(yè)有限公司，澳大利亞 珀斯 6892；2.湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100）

我國的鐵礦資源存在著多而不富、“貧、細(xì)、雜、散”、資源利用率低、開發(fā)難度大等特點(diǎn)［1］，其中赤鐵礦資源無論是累計(jì)探明儲量還是保有儲量均占國內(nèi)總鐵礦資源的首位，與國外相比，我國的赤鐵礦具有品位低、目的礦物種類多、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜且差異性大、難選高磷鮞狀赤鐵礦占比高、選礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)差等劣勢［2］，這些痼疾也是限制我國鐵礦資源開發(fā)的重要瓶頸［3］，為解決以上問題，研發(fā)經(jīng)濟(jì)合理的選礦工藝并實(shí)現(xiàn)規(guī)?；墓I(yè)應(yīng)用是當(dāng)前突破我國赤鐵礦資源開發(fā)瓶頸的主要手段，當(dāng)前赤鐵礦的選礦工藝包括弱—強(qiáng)磁磁選［4］、磁化焙燒—磁選［5］、強(qiáng)磁—反浮選［6］等，對于礦泥含量較高且部分目的礦物嵌布粒度極為微細(xì)的赤鐵礦資源，采用單一磁選效果較差，主要原因在于此類礦石中的泥質(zhì)中普遍存在著含量不一的鐵綠泥石，這些鐵綠泥石本身含鐵較高，直接磁選造成尾礦中鐵金屬流失現(xiàn)象嚴(yán)重，所以多選用搖床、離心、跳汰、重介質(zhì)分選等重選工藝對磁選前的物料進(jìn)行處理，以期獲得更好的選別指標(biāo)［7］。本文針對湖北某高泥赤鐵礦工藝礦特征復(fù)雜、鐵礦物與脈石之間性質(zhì)相近、微細(xì)粒泥質(zhì)干擾磁選等問題突出的特點(diǎn)，通過篩選對比多種技術(shù)路線對該鐵礦中目的礦物的回收效果，并通過工藝參數(shù)和流程結(jié)構(gòu)的優(yōu)化確定了脫泥—反浮選—高梯度磁選的聯(lián)合工藝流程。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分及礦物組成

對湖北某高泥赤鐵礦產(chǎn)出的代表性樣品通過制樣后進(jìn)行多元素分析，得到其主要化學(xué)成分見表1。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

由表1可知，該礦石中主要的有價(jià)元素為Fe，含量在21.24%；主要的雜質(zhì)成分是SiO2，也是最主要的化學(xué)成分，占51.23%；其次為Al2O3、K2O及MgO等，由此可以推斷出礦石中的脈石礦物主要是石英，其次是硅酸鹽和粘土等；有害元素As的含量較低，僅為0.004%，S含量甚微，小于0.03%，P的含量也只有0.012%，貴金屬元素Au、Ag的含量均較低，Au的含量小于0.5 g／t，Ag的含量為6.5 g／t，均未達(dá)到工業(yè)回收標(biāo)準(zhǔn)。對目的元素Fe進(jìn)行化學(xué)物相分析，分析結(jié)果見表2。

表2 礦樣中Fe物相分析結(jié)果 %

由表2可知，礦石中含F(xiàn)e的礦物主要為赤鐵礦，占原礦總Fe的83.38%，其次是為磁鐵礦氧化形成赤鐵礦而仍保持磁鐵礦形貌的假象赤鐵礦，占13.09%。褐鐵礦及黃鐵礦含量極少，根據(jù)鐵物相分析結(jié)果，并結(jié)合多元素分析、熒光分析、掃描鏡下檢測等多種檢測手段綜合查明，得出該Fe礦中主要礦物組成的種類見表3。

表3 原礦主要礦物組成 %

由表3可看出，該礦石中的金屬礦物主要以赤鐵礦為主，同時(shí)假象磁鐵礦含量僅次于赤鐵礦，以及還含有少量的褐鐵礦、磁鐵礦，幾乎未見黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等其它的金屬硫化物。脈石礦物組成較為復(fù)雜，除主要的硅酸鹽石英外，還含有大量的黏土礦物高嶺土以及易產(chǎn)生次生泥質(zhì)的如綠泥石、綠簾石、電氣石等，這些礦物的組成含量超過了總礦物含量的25%，不利于赤鐵礦的選礦。

1.2 主要目的礦物的主要嵌布特征

該礦物中的主要目的礦物為赤鐵礦和假象赤鐵礦，這兩種礦物在鏡下主要以他粒狀晶型不規(guī)則集合體交代于石英、高嶺石、綠泥石之間，主要嵌布粒徑不均勻，從0.01～0.5 mm均有分布，同時(shí)在綠泥石、石英邊緣交代的部分赤鐵礦和假象赤鐵礦多呈現(xiàn)膠結(jié)狀集結(jié)，如圖1所示，這樣不利于赤鐵礦與脈石礦物的分離，同時(shí)大部分的赤鐵礦與石英相互密切交代，有部分微細(xì)粒赤鐵礦與＜10μm的石英礦物顆粒相互嵌生，形成了包裹體，不利于赤鐵礦精礦品位的提升［8］。此外，赤鐵礦的集合體中多有黏土礦物分布，為實(shí)現(xiàn)目的礦物的充分解離，在磨礦過程中易產(chǎn)生過磨及泥化的現(xiàn)象。

圖1 礦石中赤鐵礦及脈石礦物的微觀形貌

2 試驗(yàn)研究及結(jié)果討論

2.1 工藝對比探索試驗(yàn)

由工藝礦物學(xué)分析結(jié)果可知，該赤鐵礦屬于典型的高泥微細(xì)粒赤鐵礦難處理鐵礦資源，針對此類型鐵礦目的元素的回收，當(dāng)前國內(nèi)外普遍采用細(xì)磨多種工藝深度除雜方案以期獲得低硅高鐵的精礦產(chǎn)品，其中除雜方案多傾向使用強(qiáng)磁—反浮選工藝，該工藝針對高石英脈石的赤鐵礦可有效拋除大部分的石英脈石礦物，但當(dāng)脈石礦物中含有綠泥石時(shí)，由于在成礦遷移過程中部分鐵元素呈類質(zhì)同象態(tài)充填至膠狀結(jié)構(gòu)中致使部分綠泥石含鐵，所以直接強(qiáng)磁不利于目的礦物與脈石礦物的分離，經(jīng)初步試驗(yàn)，該礦直接在磨礦細(xì)度為-74μm占75%的條件下進(jìn)行強(qiáng)磁試驗(yàn)，磁場強(qiáng)度為1.0 T條件下，磁選精礦含F(xiàn)e 28.45%，磁選精礦中Fe回收率僅為30.25%，尾礦中Fe流失嚴(yán)重，無法達(dá)到回收目的元素的效果。所以，為篩選對比不同工藝對該礦目的礦物的回收，結(jié)合礦石性質(zhì)，本試驗(yàn)進(jìn)行了工藝探索對比試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖2、圖3所示，所得結(jié)果見表4。

圖2 原礦分級—棒磨—強(qiáng)磁流程

由表4可看出，對比原礦細(xì)磨—直接強(qiáng)磁試驗(yàn)結(jié)果，采用原礦分級或原礦棒磨后分級脫除部分細(xì)泥，均可大幅度提高磁選精礦品位，精礦含F(xiàn)e達(dá)30%以上，富集比有明顯提升，而先分級再棒磨磁選，磁選尾礦中的Fe含量達(dá)到13%左右，且磁選尾礦產(chǎn)率接近，所以推薦采用原礦分級預(yù)先脫泥—脫泥后的產(chǎn)品再處理的流程。

圖3 原礦棒磨—分級—強(qiáng)磁流程

表4 探索工藝對比結(jié)果 %

2.2 重選脫泥產(chǎn)率條件試驗(yàn)

由表4結(jié)果可看出，無論是原礦脫泥還是棒磨粗磨后進(jìn)行脫泥均有利于磁選精礦Fe品位的提升，所以擬對原礦篩分分級—棒磨粗磨后的產(chǎn)品進(jìn)行重選再脫泥處理，重選脫泥后的重選精礦再進(jìn)行強(qiáng)磁磁選，通過控制脫泥的產(chǎn)率，對比觀察對磁選精礦品位的影響，試驗(yàn)流程如圖4所示，所得結(jié)果如圖5所示。

圖4 原礦分級—棒磨—重選脫泥強(qiáng)磁流程

由圖5結(jié)果可看出，相比于棒磨后不重選（脫泥產(chǎn)率為0）的結(jié)果，隨著溜槽重選脫除泥質(zhì)的產(chǎn)率增大，磁選精礦中的Fe品位逐步上升，但由于泥質(zhì)中含有部分微細(xì)粒鐵礦物，所以磁選精礦中金屬回收率隨重選尾礦產(chǎn)率的增大而降低，當(dāng)脫泥產(chǎn)率為11.40%時(shí)，磁精礦含F(xiàn)e 35.81%，再增大脫泥產(chǎn)率時(shí)，磁精礦中鐵品位上升幅度較小，但精礦回收率下降明顯，所以重選脫泥最優(yōu)產(chǎn)率為11.40%。

圖5 溜槽產(chǎn)率對磁選精礦的影響

2.3 磁精礦反浮選

2.3.1 磁精礦鏡下檢測及分析

由圖5可知，重選脫泥產(chǎn)率為11.40%的條件下，產(chǎn)出的磁精礦含F(xiàn)e 35.81%，對該產(chǎn)品進(jìn)行磁精選時(shí)，發(fā)現(xiàn)精礦品位提升幅度較小，對該磁精礦進(jìn)行多元素分析可知，該磁精礦含F(xiàn)e 35.81%、SiO239.14%、Al2O310.42%，其它有害元素如S、As、P含量極微，通過對該磁精礦進(jìn)行掃描電鏡分析和能譜分析，分析結(jié)果如圖6所示，從圖6則可看出，該磁鐵礦中雜質(zhì)含量較高，Si平均含量為10.34%，這部分硅主要以機(jī)械混入物形式賦存，同時(shí)由部分石英以極小的粒狀被赤鐵礦包裹，所以為了進(jìn)一步提高精礦品位，需要對該磁精礦進(jìn)行再磨，而再磨后的產(chǎn)品平均粒級較為細(xì)小，低于常規(guī)的磁選設(shè)備的粒度處理下限，所以擬采用磁精礦再磨—反浮選脫硅的方式進(jìn)一步提高赤鐵礦精礦的品位。

2.3.2 磁精礦再磨細(xì)度條件試驗(yàn)

磁精礦再磨細(xì)度條件試驗(yàn)流程如圖7所示，固定反浮選捕收劑種類為十二胺［9］，用量在30 g／t，浮選泡沫槽底流為產(chǎn)品，以再磨細(xì)度為變量，所得結(jié)果如圖8所示。

由圖8結(jié)果可知，采用再磨—反浮選脫硅工藝處理磁選精礦，可進(jìn)一步降低槽底產(chǎn)品中Si、Al的元素含量，隨著再磨細(xì)度的增大，槽底產(chǎn)品的Fe品位有明顯的上升，當(dāng)再磨細(xì)度為-45μm占60%時(shí)，槽底產(chǎn)品中Fe品位達(dá)到50%以上，再增大再磨細(xì)度時(shí)，槽底產(chǎn)品的Fe作業(yè)回收率有明顯的降低，所以，反浮選最適合的再磨細(xì)度為-45μm占60%。

圖6 磁精礦掃描電鏡及能譜圖

圖7 再磨細(xì)度條件試驗(yàn)流程

圖8 再磨細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果

2.4 全流程閉路試驗(yàn)

在已有的條件試驗(yàn)所得最優(yōu)技術(shù)參數(shù)條件下進(jìn)行了全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖9所示，所得指標(biāo)見表5。

圖9 全流程閉路試驗(yàn)流程

表5 全流程閉路試驗(yàn)指標(biāo) %

由表5結(jié)果可看出，采用如圖9所示的工藝流程，出來的該高泥微細(xì)粒赤鐵礦，在原礦含F(xiàn)e 21.24%的條件下，通過分級—棒磨粗磨—溜槽重選—強(qiáng)磁—反浮選工藝處理，可獲得含F(xiàn)e 53.24%、Fe回收率45.88%的赤鐵礦精礦產(chǎn)品，且該精礦中各有害雜質(zhì)元素含量極少，達(dá)到了有效回收的目的。

3 結(jié) 論

1.湖北某高泥微細(xì)粒赤鐵礦資源含F(xiàn)e 21.24%，具有較高的綜合回收率價(jià)值，通過原礦性質(zhì)分析可知，該赤鐵礦礦物組成成分復(fù)雜，還有大量的易泥化的脈石礦物如綠泥石、高嶺土等，且目的礦物赤鐵礦嵌布粒度不均勻，部分微細(xì)粒赤鐵礦與石英、綠泥石呈現(xiàn)細(xì)粒嵌生相互包裹的關(guān)系，不利于赤鐵礦與脈石礦物的分離。

2.通過工藝礦物學(xué)分析及探索試驗(yàn)可知，直接強(qiáng)磁處理該赤鐵礦無法實(shí)現(xiàn)合格精礦的產(chǎn)出，同時(shí)無法拋廢，經(jīng)探索試驗(yàn)可知，采用篩分分級與重選脫泥相結(jié)合的方式對該礦礦石進(jìn)行預(yù)處理，可有效改善強(qiáng)磁的效果。

3.強(qiáng)磁精礦經(jīng)掃描電鏡及能譜分析可知，磁選精礦中含有大量的硅、鋁夾雜機(jī)械混入物，通過再磨—反浮選處理后可進(jìn)一步提高赤鐵礦精礦的Fe含量。

4.通過流程結(jié)構(gòu)及藥劑制度的優(yōu)化，聯(lián)合工藝全流程閉路試驗(yàn)可獲得Fe品位53.24%，F(xiàn)e回收率45.88%的赤鐵礦精礦產(chǎn)品，達(dá)到了入冶標(biāo)準(zhǔn)。