吳玲玲 楊 鋒，2 朱啟象 康志強(qiáng)，2 袁永海，2 吳 杰，2 穆洎仲

（1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院；2.廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.福建省197地質(zhì)大隊(duì)）

中國是鋼鐵生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國，鐵礦石作為鋼鐵工業(yè)最大消耗品之一，足量、優(yōu)質(zhì)的鐵礦石供給是鋼鐵行業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要保障。我國鐵礦資源多屬于貧礦或伴生礦，呈“貧礦多，富礦少”特點(diǎn)，礦石性質(zhì)復(fù)雜，品位較差，我國鐵礦石供不應(yīng)求，對(duì)外依存度較高［1-5］。福建某鐵礦全鐵品位較高，具有較高開采價(jià)值，為綜合利用鐵礦石資源，對(duì)其進(jìn)行了選礦工藝研究，達(dá)到提高鐵礦石品位的目的，并最大程度地減少有用礦物的損失。

1 礦石性質(zhì)

福建省某鐵礦位于新華夏系第二隆起帶東南緣戴云山脈西側(cè)，礦區(qū)內(nèi)出露的地層有石炭系下統(tǒng)林地組（C1l）和第四系（Q）。石炭系下統(tǒng)林地組（C1l）地層為主要賦礦地層。區(qū)內(nèi)共圈定6個(gè)礦體，編號(hào)分別為I、I-1、III、III-1、IV 和VI。按空間產(chǎn)出位置及礦石類型不同，5 個(gè)為褐鐵礦體、1 個(gè)鐵錳礦體（Ⅲ-1 號(hào)）。其中3 個(gè)主礦體（Ⅰ號(hào)、Ⅲ號(hào)、Ⅳ號(hào)）形態(tài)呈層狀—似層狀；次要礦體以脈狀和透鏡狀居多。礦體與圍巖多呈整合接觸關(guān)系，接觸界線較為清晰。礦體頂、底板主要為風(fēng)化絹英巖化細(xì)—中粗粒砂巖，局部礦體直接出露地表。

礦石的工業(yè)類型可劃分為2 種類型。半風(fēng)化磁鐵礦礦石主要為熱液接觸矽卡巖型鐵礦石，多呈半自形等軸粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部呈網(wǎng)脈狀構(gòu)造或細(xì)脈狀，緊密鑲嵌分布。褐鐵礦礦石主要為風(fēng)化淋漓富集型鐵礦，局部具有低溫?zé)嵋焊患饔锰卣?，呈隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，交代原巖硅酸鹽礦物或交代磁鐵礦，礦石礦化較淺，大多保留原巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，顯示變余結(jié)構(gòu)，呈小團(tuán)塊浸染狀或土狀構(gòu)造。

礦體中的金屬礦物有磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等，以磁鐵礦和褐鐵礦為主，還有少量軟錳礦。由于風(fēng)化程度較高，特別是褐鐵礦化的強(qiáng)風(fēng)化細(xì)砂巖中的大部分硅酸鹽礦物已風(fēng)化分解為黏土礦物和分散狀氧化鐵，僅石英保持穩(wěn)定不變，呈他形粒狀，透明無色，局部風(fēng)化略淺，黏土礦物以水云母為主，黏土礦物是細(xì)砂巖礦物風(fēng)化分解水化的產(chǎn)物。

（1）磁鐵礦多分布于磁鐵礦礦石中，多呈半自形等軸粒狀（圖1（a）），粒徑為0.01～0.50 mm。由于風(fēng)化作用和低溫?zé)嵋何g變作用，磁鐵礦均有不同程度的赤鐵礦化或褐鐵礦化，蝕變礦物多沿晶體邊緣或粒間交代。在風(fēng)化巖中，磁鐵礦多已完全褐鐵礦化，呈假象殘留，磁鐵礦具淡棕灰色反射色，為均質(zhì)體。磁鐵礦石磁鐵礦含量在95%以上。

（2）褐鐵礦呈網(wǎng)脈狀或細(xì)脈狀交代，常沿磁鐵礦粒間交代填充（圖1（b）），部分系交代碳酸鹽礦物形成，結(jié)晶細(xì)小，呈隱晶質(zhì)，灰色反射色，褐鐵礦礦石褐鐵礦含量20%～30%。

（3）赤鐵礦多為交代磁鐵礦生成，常沿晶體邊緣交代，少量系交代硅酸鹽形成，結(jié)晶細(xì)小，呈隱晶狀或小板狀，灰色反射色，非均質(zhì)性顯著，晶體透光呈血紅色，含量0%～5%。

（4）黃鐵礦含量極少，多已褐鐵礦化，少數(shù)略有殘留，結(jié)晶顆粒細(xì)小，粒徑一般小于0.05 mm，黃白色反射色，為均質(zhì)體。

（5）軟錳礦含量極少，僅局部偶見，常分布于褐鐵礦細(xì)脈中，結(jié)晶細(xì)小，隱晶狀，灰白色反射色。

2 樣品采集、制備及分析測(cè)試

在各個(gè)礦體中采集具有代表性的礦樣，各子樣由顎式破碎機(jī)和對(duì)輥機(jī)破碎至-2 mm，充分混勻、縮分。對(duì)試樣進(jìn)行化學(xué)多項(xiàng)分析、原礦鐵物相及篩析，結(jié)果分別見表1～表3。

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由表1 可知，原礦除鐵元素含量較高外，其他有用元素含量較低，不具有回收利用價(jià)值；S、Zn、Pb、SiO2、TiO2為礦石中的主要雜質(zhì)。

由表2可知，試樣中鐵元素主要來源于赤褐鐵礦及磁性鐵，其含量分別為30.69%，8.88%，占有率分別為76.59%，22.17%；赤褐鐵礦與磁鐵礦為試驗(yàn)優(yōu)先回收的主要目標(biāo)礦物。來自試樣的黃鐵礦、硅酸鹽以及菱鐵礦中的鐵元素總含量相對(duì)較少，在所有鐵元素中的占比僅為1.24%，回收價(jià)值較低。

由表3可知，該鐵礦的細(xì)度分布兩極分化現(xiàn)象十分明顯。+0.15 mm 粒級(jí)產(chǎn)率高達(dá)35.27%，全鐵品位46.85%，全鐵分布率40.76%，對(duì)+0.15 mm 粒級(jí)礦物的處理和回收，將直接影響鐵元素的整體回收效率和產(chǎn)量。-0.037 mm 粒級(jí)產(chǎn)率較高，達(dá)42.07%，其全鐵品位和分布率分別為35.42%和36.75%，表明該粒度的礦物數(shù)量眾多，有效含鐵量卻相對(duì)較低。因此，對(duì)這部分礦物的回收和處理需要更加合理的技術(shù)以提高鐵元素的回收率。0.15～0.037 mm 粒級(jí)產(chǎn)率、全鐵品位和分布率分別為22.66%，39.82%和22.49%，相較于其他2個(gè)粒級(jí)，所占比重較低。

3 選礦工藝研究

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度對(duì)鐵精礦的質(zhì)量影響較大［6-7］，為考查磨礦細(xì)度對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)的影響，開展磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

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由表4 可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，磁鐵精礦全鐵回收率及磁性鐵的回收率均明顯下降。褐鐵精礦全鐵回收率下降，磁性鐵回收率升高。因此，選擇原礦不磨礦直接進(jìn)行后續(xù)磁選試驗(yàn)。

3.2 弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

在磁場(chǎng)強(qiáng)度120，160，240，320 kA/m 的條件下，對(duì)原礦進(jìn)行弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

由表5 可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，磁鐵精礦全鐵品位降低，回收率升高；當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為240 kA/m時(shí)，磁鐵精礦全鐵品位60.68%，回收率為38.17%；進(jìn)一步提高磁場(chǎng)強(qiáng)度，磁鐵精礦全鐵品位下降明顯。綜合考慮，選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度為240 kA/m。

3.3 強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

固定弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度240 kA/m，對(duì)弱磁選分離后的尾礦進(jìn)行磁場(chǎng)強(qiáng)度為960，1 120，1 280 kA/m 的強(qiáng)磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

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由表6 可知，在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度條件下，褐鐵精礦中的全鐵品位和回收率均沒有明顯變化；褐鐵精礦全鐵品位在43%左右，全鐵回收率浮動(dòng)不大；故這3種磁場(chǎng)強(qiáng)度條件下，均未達(dá)到褐鐵精礦產(chǎn)品質(zhì)量要求；綜合考慮，強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度選擇960 kA/m。

3.4 褐鐵礦磨礦細(xì)度試驗(yàn)

為驗(yàn)證強(qiáng)磁選分離褐鐵精礦與尾礦效果不明顯是否受磨礦細(xì)度的影響，將弱濕磁選尾礦分別磨至-0.074 mm70%，80%，90%，進(jìn)行褐鐵礦磨礦細(xì)度試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

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由表7 可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，褐鐵精礦全鐵品位升高；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm80%時(shí)，褐鐵精礦全鐵品位達(dá)50.12%，符合褐鐵礦產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)一步提高磨礦細(xì)度，褐鐵精礦全鐵品位升高，但回收率下降；另外，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磨礦會(huì)使褐鐵礦泥化嚴(yán)重，導(dǎo)致褐鐵礦回收率下降；綜合考慮，磨礦細(xì)度選擇-0.074 mm80%。

4 選礦工藝流程

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用原礦弱濕磁選—磨礦—強(qiáng)濕磁選工藝，進(jìn)行全流程選別試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖6。精礦產(chǎn)品化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果見表8。

由表8 可知，磁鐵精礦全鐵含量達(dá)60.68%，磁性鐵含量達(dá)33.35%，褐鐵精礦全鐵含量提升至50.12%，有效提升了磁鐵精礦和褐鐵精礦的品位，產(chǎn)品達(dá)到了生產(chǎn)指標(biāo)要求。

5 結(jié) 論

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（1）福建某鐵礦石中的主要金屬礦物為磁鐵礦、褐鐵礦等，風(fēng)化程度較高，但磁鐵礦石中的磁鐵礦含量在95%以上，褐鐵礦石中的褐鐵礦含量為20%～30%，具有較高的回收價(jià)值。

（2）原礦鐵元素含量較高，其他有用元素含量較低，不具有回收利用價(jià)值。試樣中鐵元素主要來源于赤褐鐵礦及磁性鐵，其含量分別為30.69%，8.88%，占有率分別為76.59%，22.17%，赤褐鐵礦與磁鐵礦為優(yōu)先回收的主要目標(biāo)礦物。

（3）在不磨礦的條件下，采用原礦弱濕磁選—磨礦—強(qiáng)濕磁選流程，可獲得全鐵品位60.68%、磁性鐵品位33.35%、全鐵回收率39.36%磁鐵精礦，全鐵品位50.12%、全鐵回收率20.87%的褐鐵精礦，經(jīng)濟(jì)效益顯著。