新疆某铁矿石工艺矿物学特征及对选矿的影响.pdf

第3 2 卷第3 期 2 0 1 2 年0 6 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 匝T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 №3 J u n e2 0 1 2 新疆某铁矿石工艺矿物学特征及对选矿的影响① 陆薇字 广西冶金研究院．广西南宁5 3 0 0 2 3 摘要对新疆某铁矿石进行了工艺矿物学研究，查明了该类矿石难选的原因。针对该铁矿矿物嵌布粒度粗细不均．含铁较高的 性质，分析其在选矿工艺流程中的行为，并提出了提高选矿指标的途径。研究表明，采用合理的选矿工艺流程，获得了铁品位 6 5 ．9 4 ％，含磷0 ．1 2 ％的合格铁精矿，且回收率达到7 7 ．2 8 ％。 关键词磁铁矿；工艺矿物学；嵌布粒度；降磷 中图分类号P 5 7 5文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 3 0 0 7 1 0 4 P r o c e s sM i n e r a l o g i c a lF e a t u r e so fs o m eI r o nO r ef r o m X i n j i a n ga n dt h e i rI n f l u e n c eo nM i n e r a lP r o c e s s i n g L UW e i y u G u a n g x iM e t a l l u r g i c a lR e s e a r c hI n s t i t u t e ，N a n n i n g5 3 0 0 2 3 ，G u a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t S t u d y0 np r o c e s sm i n e r a l o g yo fa ni r o no r ef r o mX i n j i a n gw a sc a r r i e do u ta n dt h er e a s o n sw h yi ti sh a r dt ob e r e c o v e r e dw e r ea s c e r t a i n e d ．C o m b i n e dw i t ht h ep r o p e r t i e ss u c ha su n e v e nd i s s e m i n a t i o ns i z ea n dh i 【s hi r o nc o n t e n t ，t h e b e h a v i o ro ft h eo r ei nt h ed r e s s i n gp r o c e s s e sW a si n v e s t i g a t e d ，a n da na p p r o a c ht oe n h a n c et h eb e n e f i c i a t i o ni n d e xw a s p r o p o s e d ．I ti sc o n c l u d e dt h a taq u a l i f i e di r o nc o n c e n t r a t ew i t ha ni r o ng r a d eo f6 5 ．9 4 ％a n da ni r o nr e c o v e r yo f 7 7 ．2 8 ％c a nb eo b t a i n e d ，w h i l et h ep h o s p h o r u sc o n t e n tC a nb er e d u c e dt o0 ．1 2 ％w i t ht h ep r o p e rd r e s s i n gp r o c e s s ． K e yw o r d s m a g n e t i t e ；p r o c e s sm i n e r a l o g y ；d i s s e m i n a t i o ns i z e ；d e p h o s p h o r i z a t i o n 提高高炉入炉料的含铁品位，降低杂质含量，可以 提高高炉利用系数、降低能耗，是高效率、低成本炼铁 的基础⋯。国内难选铁矿石的结构主要为细粒变晶、 鳞片状变晶、交代、蜂窝及土状、包裹等类型。我国难 选矿石的这些结构构造使得有用矿物与脉石矿物问犬 牙交错、互相包裹、密集浸染等趋势更加明显，使得矿 石更加难选【引。工艺矿物学研究是低品位复杂矿石 开发利用的重要基础性工作，对于选矿工艺的研究具 有重要的指导作用。尤其是矿石中有用成分的赋存状 态以及有用矿物的嵌布特性，是评价矿石可选性和制 定选矿工艺的重要依据p 1 。新疆某复杂铁矿属于变 质沉积型含磷磁铁矿- 赤铁矿矿石。本文从工艺矿物 学研究人手，针对矿石结构、构造复杂，矿物嵌布粒度 粗细不均，对可选性影响大的问题，分析其在选矿工艺 流程中的行为，提出利用磁铁矿与脉石矿物间磁性差 异较大的特性，选择弱磁场分选流程，可以获得产率 4 2 ．7 2 ％、铁品位6 5 ．9 4 ％的铁精矿，铁回收率 7 7 ．2 8 ％，效果比较理想。 1 矿石化学成分分析 矿石化学多元素分析结果见表1 ，矿石铁矿物相 分析结果见表2 。 表l 矿石化学多元素分析结果 质■分数 ／％ 矿物 铁含量／％铁占有率／％ 由表l 可知，矿石中主要有用成分为铁，铁含量为 3 6 ．8 1 ％，杂质成分主要为S i 0 2 ，含少量A 1 0 ，、C a O ，有 害杂质s 含量不高，P 偏高，故在选矿中应主要关注 P 、S i O 对铁精矿质量的影响。 由表2 可知，矿石中的铁主要来源于磁性铁。 ①收稿日期2 0 1 1 1 2 1 7 作者简介陆薇字 1 9 6 2 一 ，女，浙江海宁人，工程师。研究方向为工艺矿物学与选矿试验研究。 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 综合以上化学成分特点，可以认为区内矿石属于 低硫高磷的磁铁矿．赤铁矿混合型矿石。 2 矿物组成及含量 岩矿鉴定样是在试验样中挑选矿物组合、结构、构 造都具有代表性的样品，制成薄片4 个，光片1 0 个，通 过实体双目显微镜和反光、偏光显微镜的镜下鉴定，查 明原矿中矿物组成及含量，测定结果见表3 。 表3 原矿中矿物含量 质量分数 ／％ 1 包括钛铁矿、软锰矿等。 从表3 可知，样品中的主要金属矿物有磁铁矿、赤 铁矿 包括镜铁矿 、褐铁矿、黄铁矿等，脉石矿物主要 有石英、长石、铁方解石、绿泥石、黑云母、白云母、绢云 母、辉石等。 3 矿石结构及构造 3 ．1 矿石的结构 矿石的结构主要有自形晶粒状结构、变晶不等粒 等轴状结构、片板状结构、他形晶结构、假象结构、格状 结构、乳滴状固溶体分离结构、细鳞片状结构、钟乳状 结构等，以下分别描述。 1 自形晶粒状结构磁铁矿多数呈五角十二面体 或八面体自形晶体粒状紧密镶嵌，黄铁矿呈立方体自 形晶粒状产出。 2 变晶不等粒等轴状结构磁铁矿呈五角十二面 体或八面体大小不等的等轴粒状与石英或绿泥石、绢 云母紧密共生，见图l 和图2 。 3 片板状结构镜铁矿呈薄片状或板状的集合 体，并F 1 ，常田受外力作用而甲弯m 的波纹状 黔懑 图1 变晶不等粒等轴状和微细粒乳滴状结构 轰冀e 嚷玲扩 X 图2 变晶结构和乳滴状结构 4 他形晶结构部分磁铁矿呈他形晶结构嵌布于 脉石中。 5 假象结构部分赤铁矿完全交代磁铁矿，呈磁 铁矿的假象产出。 6 格状结构极少量赤铁矿沿磁铁矿解理交代， 形成格状结构。 7 尘点状 乳滴状 固溶体分离结构在含铁较 高的黑云母、绿泥石等硅酸盐矿物中析出极微粒的尘 点状磁铁矿和赤铁矿，粒度一般在5 斗m 以下，见图2 和罔3 图3乳滴状、鳞片状变晶结构 8 细鳞片状结构部分镜铁矿、黑云母、绢云母呈 细鳞片状结构。 9 钟乳状结构方解石在矿石的局部，如晶洞处， 形成钟乳状结构。 1 0 鳞片状变晶结构绿泥石呈鳞片状、片状定向 排列与磁铁矿构成变晶结构，磁铁矿呈极细鳞片状包 裹体存在于绿泥石中，见图l 和图3 。 3 ．2 矿石构造 矿石的构造主要有致密块状构造、薄层状及层状 构造、浸染状构造、千枚状构造、脉状构造、波纹状构 造、页片状构造、条带状构造、葡萄状、晶洞状构造，以 下分别描述。 1 致密块状构造磁铁矿或镜铁矿局部富集成致 万方数据 第3 期陆薇宇新疆某铁矿石工艺矿物学特征及对选矿的影响 密块状矿石。 2 薄层状及层状结构磁铁矿及铁方解石、石英 等脉石分别沿层理或密集散点状分布，层理的厚薄各 不相同，见图2 。 3 浸染状构造由不等粒自形晶粒状磁铁矿嵌布 于脉石中，构成稠密浸染状构造和稀疏浸染状构造。 4 千枚状构造主要由绢云母构成千枚状构造。 5 脉状构造由绢云母、方解石构成脉状穿插于 磁铁矿的致密块状矿石中。 6 波纹状构造乳滴状和细鳞片状磁铁矿和赤铁 矿嵌布于绢云母、黑云母、绿泥石等较软的矿物层中， 在应力作用下，弯曲变形呈波纹状构造，见图3 。 7 条带状构造石英或铁方解石呈条带状穿插于 致密的磁铁矿矿石中。 8 葡萄状、晶洞状构造由方解石构成葡萄状、晶 洞状构造。 4 主要矿石特征描述 1 磁铁矿主要呈五角十二面体、八面体的自形 晶粒状或变晶不等粒等轴状结构，少数呈他形晶或乳 滴状微粒、鳞片状变晶结构。自形晶粒状的磁铁矿多 数紧致镶嵌呈致密块状或呈稠密浸染状嵌布于脉石 中，少数与乳滴状微粒磁铁矿组成相间的微薄层嵌布 于脉石中，见图l 一3 。乳滴状微粒磁铁矿在不同的层 带中其密度各不相同，这种磁铁矿是由于含铁硅酸盐 矿物在蚀变过程中析出磁铁矿而形成，因此粒状极细， 磨矿过程中无法解离。少数磁铁矿被脉石交代呈交代 残余结构，极少数磁铁矿被赤铁矿沿解理交代呈格状 结构，有的完全交代后成假象赤铁矿。磁铁矿的粒度 大小悬殊，最大为1l n l n ，最小为0 ．0 0 0 5m ／n ，多数在 0 ．2 0 ．7m i l l 之间。 2 赤铁矿含量较少，主要呈板柱状或磁铁矿的 假象嵌布于脉石中，极少数在磁铁矿中呈格状结构，部 分赤铁矿呈乳滴状定向分布在脉石中。赤铁矿的粒度 一般为0 ．0 4 ～0 ．0 6m i l l 。 3 镜铁矿呈片状、板状或多片叠加的集合体，片 状镜铁矿最薄为0 ．0 0 5f i l m ，最厚为0 ．0 8m i l l ，多数厚 度为0 ．0 4 0 ．0 6m i l l ，板片的长度主要在O ．5 ～5m m 之间，镜铁矿主要嵌布于方解石中，受应力作用而呈弯 曲的波纹状。有的镜铁矿结合体呈放射状、束状嵌布 于脉石中，少数为单晶片状嵌布于磁铁矿或脉石中，镜 铁矿中有时夹有少量自形晶粒状磁铁矿，有的磁铁矿 与镜铁矿互相交代呈残余状。 4 黄铁矿含量很少，主要呈自形晶粒状或集合 体。多数嵌布于脉石中，少量嵌布于磁铁矿的边缘，粒 度最大为1i n i i l ，一般在0 ．0 3 5 一O ．2 5m m 之间。 5 铁方解石主要呈半自形晶一他形晶粒状，通 常颗粒紧密镶嵌或呈水平层理状，铁方解石的层理常 与石英的层理相互平行排列，部分铁方解石呈小团块 或条带状嵌布于石英基质中，有时铁方解石呈葡萄状 分布在晶洞中。铁方解石的粒度在0 ．0 2 0 ．0 6m i l l 之间。 6 石英主要呈他形不等粒紧密镶嵌，构成矿石 的基质，石英的粒度一般为0 ．0 2 ～0 ．2a i m 之间，最大 粒度为0 ．6r a m ，最小为O ．0 1m m 。 7 磷灰石呈柱状、长柱状。主要以杂乱分散形式 嵌布于千枚状、皱纹状构造的变质岩云母中，极少数分 布在黑云母和绿泥石粒间，粒度一般在0 ．0 0 5 0 ．0 2 i n t o 之间。 8 绿泥石细鳞片状，呈单体或集合体分布于石 英或铁方解石基质中，与赤铁矿和磁铁矿紧密共生。 5 影响选矿工艺的矿物学因素 1 铁的赋存形式的影响。矿石中的铁主要赋存于 磁铁矿中 7 4 ．1 6 ％ ，少量存在于赤铁矿、镜铁矿中，占 有率为2 1 ．0 2 ％，但也有极少量以硫化铁、菱铁矿、硅酸 铁形式存在，矿石中硫化铁、菱铁矿、硅酸铁中的铁占总 铁的4 ．8 2 ％以下，可以不考虑回收。因此，磁铁矿和赤 铁矿为选矿回收的目的矿物，利用铁矿物与脉石矿物磁 性差异较大的特性，可以选择弱磁场分选流程。 2 矿石中有害元素赋存形式的影响。矿石中所 含有害元素有硫、磷。硫赋存于黄铁矿中，磷赋存于磷 灰石中，由矿物嵌布特性可知，黄铁矿含量很少，多数 嵌布于脉石中，少量嵌布于磁铁矿的边缘；而磷灰石主 要呈柱状杂乱分散嵌布于千枚状、皱纹状构造的变质 岩云母中，而与铁矿物关系不紧密。因此，在选矿过程 中，黄铁矿和磷灰石多数进入尾矿产品中，对精矿产品 质量影响不大。 3 目的矿物结构的影响。目的矿物磁铁矿、赤铁 矿、镜铁矿的嵌布粒度粗细不均，与脉石矿物相互问共 生关系复杂，磁铁矿主要呈自形晶中粗粒嵌布，粒度多 数为0 ．2 0 ．7m m ；赤铁矿、镜铁矿多数呈板、片状结 构，放射状、束状、页片状集合体，片厚度在0 ．0 4 0 ．0 6r a i n 之间，宽度在O ．5 5r a i n 之间。与脉石的嵌 布较平滑、规整。对选矿回收有利，可以在较粗的粒度 条件下进入重选．减少磨矿成本。而部分磁铁矿、赤铁 矿为含铁硅酸盐矿物蚀变后所析出，呈细小乳滴状与 脉石矿物紧密共生，粒度在5p , m 以下，此粒级的磁铁 矿、赤铁矿，在目前的磨矿条件下无法达到单体解离， 从而影响铁的回收率或铁精矿质量。 万方数据 7 4 矿冶工程第3 2 卷 6 选矿试验 根据矿石性质，采用单一弱磁选的选别流程进行 试验‘引，试验流程见图4 ，首先进行了磨矿粒度试验。 固定磁场强度为8 3 ．6k A ／m ，试验结果见表4 。 铁 原矿 图4 试验流程 表4 弱磁选矿磨矿粒度试验结果 铁精矿 4 1 ．3 06 7 ．6 67 5 ．4 6 8 6 ．6 5尾矿5 8 ．7 01 5 ．4 82 4 ．5 4 盒 竺塑 丝 塑盟 由表4 可知，随着磨矿粒度变细，铁粗精矿中铁品 位逐渐升高，但铁回收率逐渐下降。在保证精矿质量 的前提下，取一0 ．0 7 4m m 粒级占6 3 ．3 4 ％的磨矿粒度 作为弱磁选给矿的磨矿粒度。 固定磨矿粒度为一0 ．0 7 4m m 粒级占6 3 ．3 4 ％，改 变磁场强度，按图4 所示流程进行磁场强度试验，试验 结果见表5 。 表5弱磁选磁场强度试验结果 磁场强度 产物 ／ k A - m 。名称 产率铁品位铁回收率 ，％，％ ‰ 铁精矿 4 2 ．1 46 6 ．9 37 53 7 4 6 ．2 尾矿 5 7 ．8 61 5 ．9 22 4 ．6 3 合计 1 0 0 ．0 03 7 ．4 21 0 0 ．0 0 铁精矿 4 3 ．7 0 6 5 ．6 67 7 ．1 5 8 3 ．6 尾矿 5 6 ．3 0 1 5 ．1 02 2 ．8 5 合计 1 0 0 ．0 0 3 7 ．1 91 0 0 ．0 0 铁精矿 尾矿 合计 4 3 ．2 0 5 6 ．8 0 1 0 0 ．o o 6 6 ．1 l 1 4 ．7 8 3 6 ．9 5 7 7 2 9 2 2 ．7 l 1 0 0 ．0 0 铁精矿 尾矿 合计 4 3 ．0 6 5 6 ．9 4 1 0 0 ．o o 6 5 ．7 7 1 4 ．8 2 3 6 ．7 6 7 7 ．0 4 2 2 ．9 6 1 0 0 ．0 0 由表5 可知，随着磁场强度的增加，铁粗精矿中铁 回收率逐渐增加，但磁场强度达到8 3 ．6k A ／m 后，变 化不大，取磁场强度8 3 ．6k A ／m 作为合适的弱磁选磁 场强度。铁精矿多元素分析结果见表6 。 衰6 铁精矿多元素分析结果 质量分数 ／％ F eSP S i 0 2A 1 2 0 3r , i g o C a O 6 5 ．9 40 ．0 5 70 ．1 25 ．7 01 ．1 40 ．1 40 ．4 0 由表5 、表6 结果可知，在适宜的磨矿粒度 - 0 ．0 7 4m m 粒级占6 3 ％ 下，采用单一弱磁选流程， 可以获得产率4 2 ．7 2 ％，铁品位为6 5 ．9 4 ％的铁精矿。 铁回收率为7 7 ．2 8 ％。铁精矿中各种杂质含量均不 高，达到国标C 6 5 铁精矿质量标准要求。这与岩矿鉴 定分析结果相吻合。 7 结语 1 新疆某铁矿石中的有用元素为铁，含量为 3 6 ．8 1 ％，有害元素磷含量 0 ．3 9 ％ 较高，该矿石属于 变质沉积铁矿，有用矿物以磁铁矿、赤铁矿、镜铁矿为 主，其次有微量黄铁矿、褐铁矿、钛铁矿、软锰矿等。脉 石矿物以石英为主，其次有黑云母、白云母、绢云母、铁 方解石、辉石、角闪石、绿泥石等。因此该矿石的选矿 主要目的是实现铁矿物与石英及硅酸盐矿物的有效分 离。磁选技术及设备在近几年发展较快，磁选操作简 单，易于控制，适应性强，根据矿石性质，由于该矿含铁 矿物与脉石矿物的比磁化系数有较大的差异，因此，适 合在适宜的磨矿粒度 一0 ．0 7 4m m 粒级占6 3 ％ 下采 用单一弱磁选流程选别。 2 矿石主要呈致密块状、浸染状、层状构造，虽然有 用矿物种类较简单，但铁矿物嵌布粒度粗细不均，大多数 磁铁矿呈较粗的自形晶粒状结构，对选矿回收较容易，而 少数磁铁矿因为是由含铁硅酸盐矿物蚀变后析出，呈极 微粒 5u m 以下 的尘点状散布在脉石矿物中，难以单体 解离并易于泥化，是选矿回收困难的主要原因。 3 试验采用磨矿后弱磁选的工艺流程，可以获得 铁品位6 5 ．9 4 ％的铁精矿，铁回收率7 7 ．2 8 ％，精矿中 杂质含量 硫0 ．0 5 7 ％、磷0 ．1 2 ％ 低，指标较理想。 参考文献 [ 1 ] 沈慧庭，黄晓燕．2 0 ∞一2 0 0 4 年铁矿选矿技术进展评述[ J ] ．矿 冶工程，2 0 0 5 6 2 6 2 9 ． [ 2 ] 李维兵，朱仁峰，刘华艳．我国难选铁矿石选矿技术进步评述 [ J ] ．金属矿山，2 0 0 8 I I 1 - 4 ． [ 3 】 吕宪俊，邱俊，陈平，等．新疆某低品位铁矿石工艺矿物学研 究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 6 9 9 1 0 1 ． [ 4 ] 丘盛华，赵锋．新疆某铁矿选矿试验报告[ R ] ．南宁广西冶 金研究院．2 0 1 1 ． 万方数据