俄罗斯某铁矿选矿工艺研究.pdf

俄罗斯某铁矿选矿工艺研究 ① 柯佳焱， 石云良， 肖金雄， 龙 艳， 赵 睿 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012） 摘 要 对俄罗斯某铁矿进行了选矿工艺研究。 针对该矿石性质，采用强磁选、重选、浮选、磁化焙烧⁃弱磁选等工艺进行了选矿对 比试验。 结果表明采用磁化焙烧⁃弱磁选工艺，可以获得铁精矿品位 64.32％、回收率 89.57％的良好指标，为难选弱磁性铁矿石的 高效利用提供了新的工艺路线。 关键词 褐铁矿； 磁选； 重选； 浮选 ；磁化焙烧 中图分类号 TD985文献标识码 Adoi10.3969／ j.issn.0253－6099.2019.06.012 文章编号 0253－6099（2019）06－0050－04 Mineral Processing Technique for an Iron Ore from Russia KE Jia⁃yan， SHI Yun⁃liang， XIAO Jin⁃xiong， LONG Yan， ZHAO Rui （Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd， Changsha 410012， Hunan， China） Abstract Mineral processing techniques for an iron ore from Russia have been studied. Based on the ore properties， beneficiation tests were carried out by using high intensity magnetic separation， gravity separation， flotation and magnetizing roasting⁃low intensity magnetic separation. The results show that， an iron concentrate with iron grade and recovery of 64.32％ and 89.57％， respectively， can be obtained by adopting a magnetizing roasting⁃low magnetic separation process， which provides a new approach for efficient utilization of the refractory and weakly magnetic iron ore. Key words limonite； magnetic separation； gravity separation； flotation； magnetizing roasting 随着世界钢铁工业不断发展，优质铁矿石逐渐衰 竭，难选铁矿石资源逐渐成为钢铁工业的主要原料来 源［1－5］。 对于难选赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿，常规磁选、 重选、浮选方法难以实现资源的有效利用，配合磁化焙 烧技术能有效利用该类矿石［6－11］。 俄罗斯某铁矿属含磷低硫的单一酸性氧化矿矿 石，本文探讨了该矿石的工艺矿物学性质，并在此基础 上进行了磁选、浮选、重选和磁化焙烧⁃磁选等方法的 对比试验研究，确定了适合该矿石的选矿工艺流程。 1 矿石性质 原矿化学多元素分析结果见表 1，铁化学物相分 析结果见表 2。 原矿 TFe／ Fe 比为 219.4，碱性系数为 0.01。 该矿石在肉眼观察下呈黄褐～红褐色，矿石矿物 组成较为简单，主要金属矿物为褐铁矿，其次为硬锰 矿；脉石矿物有石英、玉髓、绢云母等。 表 1 原矿化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ TFeFeO Fe2O3SiO2TiO2Al2O3 CaO 48.230.2268.7515.200.143.090.070 MgOMnONa2OK2OPSIg 0.130.930.0190.330.100.05410.08 表 2 铁化学物相分析结果 铁相金属量／ ％分布率／ ％ 磁铁矿中铁0.100.21 赤（褐）铁矿中铁47.4998.46 碳酸盐中铁0.100.21 硫化物中铁0.040.08 硅酸盐中铁0.501.04 合计48.23100.00 矿石中可供选别的有价成分为铁，大部分以赤 （褐）铁矿形式存在；需要通过选别去除的组分是 SiO2 和 Al2O3。 该矿石属含磷低硫的单一酸性氧化矿矿石。 ①收稿日期 2019－06－17 作者简介 柯佳焱（1993－），男，福建泉州人，硕士研究生，主要研究方向为矿物加工工程。 第 39 卷第 6 期 2019 年 12 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.39 №6 December 2019 万方数据 该矿石中的褐铁矿主要以以下 3 种形式存在① 呈 内部较为洁净的致密状集合体，胶状构造发育，局部因 脱水过渡为赤铁矿。 ② 呈内部包含微粒脉石的基底产 出，其中脉石以石英和玉髓为主，部分矿块中则以绢云 母居多，脉石矿物分布的密集程度差异较大，局部矿物 含量可占 10％～15％，粒度通常在 0.005～0.05 mm 之 间。 ③ 呈不规则状或细脉状沿石英粒间充填，形成似 网格状的交生关系，集合体粒度 0.02～0.3 mm 不等。 以上 3 种产出形式的褐铁矿中，以第 2 种形式为主，大 约可占到 80％。 由此可见，矿石中褐铁矿与脉石矿物 的嵌布关系较为复杂，通过常规的选矿方法难以获得 高品位的铁精矿。 2 选矿工艺研究 鉴于工艺矿物学研究结果，根据该矿石性质，拟采 用单一磁选、强磁选⁃反浮选、选择性絮凝脱泥⁃反浮 选、 重选（螺旋溜槽）以及磁化焙烧⁃磁选多个选矿工 艺对矿石进行对比试验研究，以达到获得较高品位铁 精矿且对铁进行有效回收的目的。 2.1 单一磁选试验 该矿石中主要金属矿物褐铁矿的比磁系数化一般 为（32～36.52）10 －6 g／ cm3；脉石中石英的比磁化系数 一般为（－0.41～－1.03）10 －6 g／ cm3，主要金属矿物与 脉石矿物具有一定的磁性差异，故先采用单一磁选进 行试验研究。 采用长沙矿冶研究院研制的高效微细粒磁选设 备 高离散低震动强磁选机，在磨矿细度－0.045 mm 粒级占 79.60％、磁场强度 1.2 T 条件下，采用一粗一扫 磁选流程（粗选和扫选精矿合并为精矿）进行试验，结 果见表 3。 表 3 单一磁选试验结果 产品名称产率／ ％铁品位／ ％铁回收率／ ％ 精矿52.3854.5059.19 尾矿47.6241.3340.81 原矿100.0048.23100.00 由表 3 可得，采用单一磁选流程，可以获得品位 54.50％、回收率59.19％的铁精矿产品。 通过单一磁选 无法获得高品位的铁精矿且回收率较低的原因可能是 由于褐铁矿磨矿细度较细，导致强磁选机分选效果不 好，大量细粒褐铁矿进入尾矿中，导致尾矿品位偏高且 回收率不高。 2.2 强磁选⁃反浮选试验 铁矿石的浮选工艺主要有正浮选、反浮选和联合 流程。 正浮选虽然具有抛尾品位低的特点，但由于其 捕收剂选择性较差，获得的铁精矿品位较低，且在实际 生产中不易去除可浮性较好的脉石，因此该方法较适 用于易选的矿石。 铁矿石的反浮选对于嵌布粒度细的 难选铁矿石是一种有效的方法［8］。 根据该矿石的性 质，宜采用反浮选的方法进行试验研究。 强磁选⁃反浮选是预先通过强磁选获得强磁粗精 矿，同时抛除大部分尾矿，再对强磁粗精矿进行反浮选 以提高精矿品位。 强磁选在 ShP－500 型强磁选机上进行，磁场强度 1.2 T，冲洗水量 2.5 kg／ min，磨矿细度为－0.074 mm 粒 级占 67.20％。 反浮选采用 NaOH 和 CaO 作为调整剂， 淀粉为抑制剂，分别进行了阳离子捕收剂（十二胺）和 阴离子捕收剂（R－715）反浮选试验，试验流程分别见 图 1～2，结果见表 4。 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.074 mm占67.20 强 磁选 NaOH CaO 淀粉 十二胺 400 400 400 150 阳离子 反浮选 精矿总尾矿 图 1 强磁选⁃阳离子反浮选试验流程 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.074 mm占67.20 强 磁选 NaOH CaO 淀粉 R-715 400 400 800 500 阴离子 反浮选 精矿总尾矿 图 2 强磁选⁃阴离子反浮选试验流程 表 4 强磁选⁃反浮选试验结果 流程产品名称产率／ ％铁品位／ ％回收率／ ％ 强磁选⁃反浮选 （阳离子） 精矿55.8053.3261.69 尾矿44.2041.8038.31 原矿100.0048.23100.00 强磁选⁃反浮选 （阴离子） 精矿54.1853.4860.08 尾矿45.8242.0239.92 原矿100.0048.23100.00 15第 6 期柯佳焱等 俄罗斯某铁矿选矿工艺研究 万方数据 由表 4 可知，采用磁选⁃反浮选（阳离子）联合流 程，可以获得品位 53.32％、回收率 61.69％的铁精矿产 品；采用磁选⁃反浮选（阴离子）联合流程，可以获得品 位 53.48％、回收率 60.08％的铁精矿产品。 在反浮选试验中，不管是采用阳离子捕收剂还是 阴离子捕收剂，其指标都不太理想，这可能是由该矿石 的褐铁矿产出形式决定的，由于大部分褐铁矿呈内部 包含微粒脉石的基底产出，在磨矿细度较粗的情况下， 褐铁矿单体解离度不够，在反浮选阶段矿物的可浮性 差异较小，导致无法获得高品位铁精矿。 2.3 选择性絮凝脱泥⁃反浮选试验 褐铁矿的莫氏硬度为 1～5.5，这导致其在生产过 程中易发生“过粉碎”现象，产生大量含铁高的矿泥， 这些矿泥不仅会降低铁矿物的回收率，且会影响选别 效果。 在选别过程中，这些高品位矿泥吸附于矿物颗 粒表面，缩小不同种类矿物间的天然可浮性差异，导致 浮选效果差。 为解决这一问题，使用淀粉、腐殖酸盐等 先对高品位矿泥进行选择性絮凝，再进行脱泥或者反 浮选作业去除脉石矿物，以获得较高品位的浮选精矿。 由强磁选⁃反浮选试验结果可知，采用阳离子捕收 剂进行反浮选，指标较好，故选择性絮凝脱泥⁃反浮选 流程采用阳离子捕收剂。 试验中磨矿细度－0.045 mm 粒级占 98.10％条件下，采用 NaOH、CaO 作调整剂，淀 粉作抑制剂，十二胺为捕收剂，试验流程见图 3，结果 见表 5。 由表 5 结果可知，采用选择性絮凝脱泥⁃反浮 选流程，可以获得品位 54.13％、回收率 64.48％的铁精 矿产品。 与强磁选⁃反浮选试验结果对比，精矿品位与 回收率虽有较大提升，但仍无法获得高品位的铁精矿。 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.045 mm占98.10 选择性 絮凝脱泥 NaOH CaO 淀粉 十二胺 400 400 400 150 反 浮选 精矿总尾矿 图 3 选择性絮凝脱泥⁃反浮选试验流程 表 5 选择性絮凝脱泥⁃反浮选试验结果 产品名称产率／ ％铁品位／ ％回收率／ ％ 精矿57.4554.1364.48 尾矿42.5540.2635.52 原矿100.0048.23100.00 2.4 重选（螺旋溜槽）试验 重选试验在螺旋溜槽上进行，通过控制接矿带的 宽度来对重选作业回收率和产率进行调节，在给矿浓 度 30％、磨矿细度－0.074 mm 粒级占 67.20％条件下进 行了一次粗选重选试验，结果见表 6。 表 6 重选（螺旋溜槽）试验结果 产品名称产率／ ％铁品位／ ％回收率／ ％ 精矿41.3252.3444.84 尾矿58.6845.3455.16 原矿100.0048.23100.00 由表 6 可知，采用重选（螺旋溜槽）流程，最终获 得铁精矿铁品位 52.34％、回收率 44.84％。 重选尾矿 铁品位与原矿相差无几，分选效果不好。 这是因为褐 铁矿的密度一般为 3.3 ～ 4.3 g／ cm3，石英密度一般为 2.22～2.65 g／ cm3，两者密度差值较小，采用重选工艺 难以对该矿石进行有效分选。 2.5 磁化焙烧⁃磁选试验 磁化焙烧技术被认为是提高难选铁矿资源综合利 用的有效途径之一，不仅对赤铁矿回收非常有效，而且 对褐铁矿与碳酸盐铁矿物亦是很有效的方法，为此，进 行了磁化焙烧⁃磁选流程试验。 通过不同焙烧温度、时间、还原剂煤用量等多个条 件试验，最终确定原矿样破碎到－12 mm，在焙烧温度 700 ℃、配煤量 6％、焙烧时间 1 h 条件下焙烧，所得焙 烧矿采用阶段磨矿阶段选别流程，一段磨矿细度 －0.074 mm 粒级占 91.70％，弱磁选采用一粗一精流 程，磁场强度 0.12 T；二段磨矿细度－0.037 mm 粒级占 83.13％，弱磁选采用一粗一扫流程，磁场强度 0.12 T。 磁化焙烧⁃磁选流程试验流程见图 4，试验结果见表 7。 -12 mm原矿 磨矿-0.074 mm占91.70 配煤6, 700 ℃, 1 h 弱磁选 粗选 弱磁选 精选 尾矿1 磁化 焙烧 磁场强度0.12 T 磁场强度0.12 T 再磨-0.037 mm占83.13 弱磁选 粗选 弱磁选 扫选 精矿2尾矿2 精矿1 磁场强度0.12 T 磁场强度0.12 T 图 4 磁化焙烧⁃磁选流程试验流程 25矿 冶 工 程第 39 卷 万方数据 表 7 磁化焙烧磁选试验结果 产品名称产率／ ％铁品位／ ％回收率／ ％ 精矿 176.3961.4697.34 精矿 267.2964.3289.57 尾矿 117.065.422.66 尾矿 29.1041.187.77 焙烧产品93.4551.61100.00 原矿100.0048.23100.00 由表 7 可知，焙烧产品在磨至－0.074 mm 粒级占 91.70％时通过一粗一精弱磁选可获得铁品位61.61％、 回收率 94.21％的铁精矿产品；再磨再选后可获得铁品 位 64.32％、回收率 89.57％的铁精矿产品，虽然回收率 略有降低，但获得了较高品位的铁精矿。 这表明，采用 磁化焙烧⁃磁选工艺可以获得较高品位和回收率的铁 精矿，采用阶段磨矿阶段选别的弱磁选流程，可以获得 品位大于 63％的铁精矿。 2.6 推荐工艺流程 对比不同的选矿工艺流程，仅有磁化焙烧⁃磁选工 艺流程可获得高品位的铁精矿，且铁回收率较高，故推 荐该工艺流程。 磁化焙烧⁃弱磁选工艺流程有以下优点 1） 在自然状态下，褐铁矿与脉石矿物往往紧密共 生，其比重、比磁化系数、表面疏水性等性质的差异不足 以实现有效分选，即常规的磁选、浮选和重选方法难以 获得高品位的铁精矿。 通过磁化焙烧，使褐铁矿转化为 强磁性矿物 磁铁矿，人为地扩大了有用矿物和脉石 矿物间的物理化学性质差异，从而可实现有效分选。 2） 可大幅度提高铁精矿质量和回收率。 3） 磁化焙烧后的焙烧矿结构呈疏松状，有利于磨 矿，可节省磨矿费用。 3 结 论 1） 俄罗斯某铁矿石属含磷低硫的单一酸性氧化 矿矿石，矿石中可供回收的元素主要是铁，且主要以赤 （褐）铁矿形式存在。 褐铁矿的嵌布特征表明，该矿石 主要回收的金属矿物褐铁矿与脉石矿物嵌布关系较为 复杂，常规的选矿方法难以进行有效分选。 2） 对该铁矿采用单一磁选、强磁选⁃反浮选联合 流程、选择性絮凝脱泥⁃反浮选流程、单一重选（螺旋溜 槽）流程，均不能得到理想的指标。 采用磁化焙烧⁃磁 选工艺流程，试验指标较好，可获得铁品位 64.32％、回 收率 89.57％的精矿产品，故推荐磁化焙烧⁃弱磁选为 该矿石的选别流程。 3） 磁化焙烧⁃弱磁选工艺流程最佳条件为焙烧 温度 700 ℃，配煤量为 6％，焙烧时间为 1 h；采用阶段 磨矿阶段选别流程，一段磨矿细度－0.074 mm 粒级占 91.70％，采用一粗一精弱磁选流程，磁场强度 0.12 T； 二段磨矿细度－0.037 mm 粒级占 83.13％，采用一粗一 扫弱磁选流程，磁场强度 0.12 T。 参考文献 ［1］ 刘小银，余永富，洪志刚，等. 难选弱磁性铁矿石闪速（流态化）磁 化焙烧成套技术开发与应用研究［J］. 矿冶工程， 2017，37（2）40－45. ［2］ 李家林，陈 雯，刘小银，等. 某低品位难选菱铁矿分级磁化焙烧 试验研究［J］. 矿冶工程， 2019，39（3）51－54. ［3］ 余建文，韩跃新，李艳军，等. 复杂难选弱磁性铁矿石磁化焙烧技 术研究现状与发展前景［J］. 河北冶金， 2018（10）1－6. ［4］ 邢 轶，杨吉春，胡继文. 褐铁矿选冶技术进展概述［J］. 信息记 录材料， 2018，19（6）5－6. ［5］ 许道刚，陈伟丽，刘明宝，等. 氧化铁矿物焙烧工艺与技术研究现 状及展望［J］. 矿产综合利用， 2014（4）1－4. ［6］ 孙 朋，胡宜斌. 山东某褐铁矿磁化焙烧⁃磁选试验研究［J］. 矿冶 工程， 2019，39（2）61－64. ［7］ 毛拥军， 张 茂， 陈沪飞. 某菱铁矿磁化焙烧⁃磁选工艺试验研究［J］. 矿冶工程， 2019，39（1）79－81. ［8］ 解 琳. 国外某褐铁矿预洗矿⁃磁化焙烧⁃弱磁选工艺研究［J］. 矿 冶工程， 2018，38（2）51－54. ［9］ 张玉美. 某难选赤褐铁矿选矿试验研究［J］. 甘肃冶金， 2016，38 （2）7－9. ［10］ 杨大兵，沈进杰，鲁 维，等. 贵州某难选低品位褐铁矿选矿工艺 试验［J］. 现代矿业， 2011，27（9）14－16. ［11］ 王祖旭，宋 涛，汤优优. 难选褐铁矿的反浮选试验研究［J］. 云 南冶金， 2013，42（5）22－26. 引用本文 柯佳焱，石云良，肖金雄，等. 俄罗斯某铁矿选矿工艺研究［J］. 矿冶工程， 2019，39（6）50－53. �������������������������������������������������������������������������������������������������� （上接第 49 页） 参考文献 ［1］ 谭佳茂. 化工高品位硫精矿制酸的实践研究［J］. 化工管理， 2013 （10）118. ［2］ 梁玉石. 硫精矿微波直接辐射焙烧试验研究［D］. 南宁广西大学 环境学院， 2012. ［3］ 李 锐，刘 杰，王 珏，等. 高品位铁精粉制备工艺研究［J］. 矿 冶工程， 2018，38（5）51－53. ［4］ 郑海雷，文书明，郑永兴. 高砷含金硫精矿的深度精选及脱砷脱硫 试验研究［J］. 矿产保护与利用， 2011（2）17－20. ［5］ 叶雪均，刘子帅，王李鹏，等. 某硫金矿硫砷分离试验研究［J］. 有 色金属科学与工程， 2010（2）43－45. ［6］ 熊 涛，谢美芳，黄会春. 云南某硫精矿提硫除砷试验研究及应用［J］. 矿冶工程， 2019，39（2）49－52. ［7］ 欧也斐. 康家湾矿硫精矿提质试验［J］. 有色金属（选矿部分）， 2016（3）52－55. ［8］ 曾 科. 硫砷矿物浮选行为与分离的研究［D］. 长沙中南大学资 源加工与生物工程学院， 2010. 引用本文 莫 峰，谢 贤，兰希雄，等. 某选厂硫精矿提质降砷工艺试 验研究［J］. 矿冶工程， 2019，39（6）47－49. 35第 6 期柯佳焱等 俄罗斯某铁矿选矿工艺研究 万方数据