某細粒鐵礦石磁選-選擇性絮凝脫泥研究①

蘇小瓊，陳志友，柳玉良

（宜春學院 物理科學與技術學院，江西 宜春 336000）

我國鐵礦資源儲量大、貧礦多、富礦少，礦石性質復雜、嵌布粒度細［1］，必須通過細磨使礦物解離，而細磨產生的礦泥會惡化反浮選［2-3］。采用選擇性絮凝脫泥處理微細赤鐵礦可以避免礦泥對反浮選作業的不利影響，同時大幅降低反浮選的礦石處理量和藥劑消耗［4-8］。本文針對微細嵌布磁-赤鐵礦石，通過查明礦石中鐵礦物的種類、賦存狀態和嵌布關系，采用磁選預選拋廢，再對粗精礦進行細磨-選擇性絮凝脫泥的研究，消除礦泥對后續反浮選作業帶來的不利影響，可為該類礦石的合理開發利用提供技術借鑒。

試驗礦樣為湖南某磁-赤鐵礦石，礦石化學成分和礦物組成結果分別見表1和表2，礦石鐵物相分析結果見表3。

由表1可見，該鐵礦石特點為高硅、低鐵，有害雜質元素S、P含量較高。由表2可見，鐵礦物主要為磁鐵礦和赤鐵礦，脈石礦物主要為石英，其次是絹云母和綠泥石，及少量陽起石、透閃石和方解石等，有害元素S、P主要存在于硫化物和磷灰石中。由表3可見，鐵主要分布在磁鐵礦和赤鐵礦中，碳酸鐵、硫化鐵和硅酸鐵中鐵無法回收。

表1 礦石化學成分分析結果（質量分數） %

表2 礦石中主要礦物含量（質量分數） %

表3 礦石鐵物相分析結果

磁鐵礦呈自形、半自形等軸粒狀，部分為不規則狀，具有中細粒嵌布的特點。中細粒磁鐵礦混雜交生，但以微細粒磁鐵礦為主，其中中粒磁鐵礦一般在0.1～0.4 mm之間，細粒磁鐵礦多介于0.02～0.1 mm之間。其產出形式一是以浸染狀分布在脈石中構成單一的磁鐵礦礦石，二是呈稀疏浸染狀和赤鐵礦嵌布在脈石礦物中構成磁鐵礦-赤鐵礦礦石。

赤鐵礦呈自形、半自形板片狀、針柱狀、粒狀或毛發狀、纖維狀。赤鐵礦粒度細小，在0.05 mm以下，多介于0.005～0.03 mm之間。主要以稀疏浸染狀的形式嵌布在脈石間隙中，局部呈定向分布，與磁鐵礦嵌連關系緊密。

2.1 預選拋廢

原礦磨至－0.074 mm粒級占76.5%時，采用弱磁選和強磁選預先拋廢，可獲得產率50.60%、TFe品位40.61%、回收率82.40%的粗精礦，磁選尾礦產率49.40%、TFe品位7.57%。

2.2 絮凝-脫泥試驗

對TFe品位40.61%的粗精礦進行絮凝-脫泥試驗，原則流程見圖1。

圖1 脫泥試驗原則流程

2.2.1 pH值對絮凝脫泥的影響

－0.037 mm粒級占98.64%，礦漿濃度34.6%，沉降時間10 min，絮凝劑腐殖酸鈉用量0.5 g／L，以NaOH為pH值調整劑，pH值對脫泥效果的影響見圖2。

圖2 pH值對絮凝脫泥效果的影響

由圖2可知，隨著礦漿pH值增加，絮凝脫泥的礦泥產率和TFe品位隨之下降，當礦漿pH值超過11.6后，礦泥產率與TFe品位基本不變?？紤]藥劑成本，適宜的礦漿pH值為11.6。

2.2.2 磨礦細度對絮凝脫泥的影響

礦漿pH值11.6，礦漿濃度34.6%，沉降時間10 min，絮凝劑腐殖酸鈉用量0.5 g／L，磨礦細度對絮凝脫泥效果的影響見圖3。

圖3 磨礦細度對絮凝脫泥效果的影響

由圖3可知，磨礦細度增加，提高了鐵礦物與脈石礦物的解離度，絮凝脫泥的礦泥產率隨之大幅提高，而礦泥TFe品位變化較小。磨礦細度－0.037 mm粒級占98.64%后，絮凝脫泥的礦泥產率變化不大，但產生的微細粒鐵礦使礦泥TFe品位進一步增加，造成鐵的損失?？紤]磨礦成本，適宜的磨礦細度為－0.037 mm粒級占98.64%。

2.2.3 沉降時間對絮凝脫泥的影響

磨礦細度－0.037 mm粒級占98.64%，礦漿pH值11.6，礦漿濃度34.6%，絮凝劑腐殖酸鈉用量0.5 g／L，沉降時間對絮凝脫泥效果的影響見圖4。

圖4 沉降時間對絮凝脫泥效果的影響

由圖4可知，隨著沉降時間增加，絮凝脫泥的礦泥產率和TFe品位均下降。沉降時間達到14 min以后，絮凝脫泥的礦泥產率與TFe品位變化不大，而增加沉降時間會降低設備處理量，適宜的沉降時間為10 min。

2.2.4 絮凝劑用量對絮凝脫泥的影響

絮凝劑腐殖酸鈉是由多種活性較高的化學官能團組成的具有表面活性的天然有機化合物，被廣泛應用于礦物分離［9］。磨礦細度－0.037 mm粒級占98.64%，礦漿pH值11.6，礦漿濃度34.6%，沉降時間10 min，腐殖酸鈉用量對絮凝脫泥效果的影響見圖5。

圖5 腐殖酸鈉用量對絮凝脫泥效果的影響

腐殖酸鈉對石英等脈石礦物有較好的分散作用，加入腐殖酸鈉可以避免脈石礦物團聚，有助于提高脫泥效果。由圖5可知，隨著腐殖酸鈉用量增加，礦泥產率隨之增加，TFe品位隨之下降。腐殖酸鈉用量超過0.5 g／L后，礦泥產率和品位變化不大。適宜的腐殖酸鈉用量為0.5 g／L。

2.2.5 磁鐵礦對絮凝脫泥效果的影響

礦石中磁鐵礦和赤鐵礦含量相當，為減少絮凝脫泥的藥劑用量，磨礦細度－0.037 mm粒級占98.64%時，采用弱磁選預先分離磁鐵礦，再對弱磁尾礦進行絮凝脫泥試驗。絮凝脫泥pH值11.6，礦漿濃度34.6%，腐殖酸鈉用量0.5 g／L，沉降時間10 min，結果見表4。

表4 磁鐵礦對絮凝脫泥效果的影響

由表4可知，采用弱磁選可得到TFe品位64.20%、回收率32.57%的磁鐵礦精礦，而脫泥精礦品位只有50.53%，脫泥尾礦TFe品位為13.62%。研究表明［10］，磁鐵礦在赤鐵礦絮凝脫泥中起到磁種作用，有助于提高赤鐵礦的脫泥效果。因此，對于細粒磁-赤鐵礦型鐵礦石，雖然弱磁選可得到TFe品位64.20%的磁鐵礦精礦，但對赤鐵礦的絮凝脫泥不利。

2.3 全流程試驗

在選擇性絮凝脫泥條件試驗基礎上進行了磁選-選擇性絮凝脫泥全流程試驗，結果見表5，試驗流程見圖6。

圖6 全流程試驗流程

表5 全流程試驗結果

由表5可見，采用原礦粗磨-預選拋廢-粗精礦再磨-絮凝脫泥的選礦工藝流程，最終獲得了精礦產率34.81%、TFe品位53.32%、回收率76.55%的技術指標。

1）某細粒鐵礦石特點是高硅、低鐵，鐵礦物以磁鐵礦和赤鐵礦為主，含一定量硅酸鐵。磁鐵礦和赤鐵礦嵌連關系緊密、嵌布粒度相差較大，其中磁鐵礦為中細粒嵌布，赤鐵礦為微細粒嵌布。

2）采用磁選預先脫除49.40%的礦泥，可將絮凝脫泥給礦品位提高至40.61%，大幅降低了絮凝脫泥的藥劑用量，減輕了藥劑對細泥沉降的不利影響。

3）磨礦細度－0.037 mm粒級占98.64%、礦漿pH值11.6、礦漿濃度34.6%、腐殖酸鈉用量0.5 g／L，進行絮凝脫泥，可脫除TFe品位12.20%、產率31.20%礦泥，避免了礦泥對反浮選的影響；
礦石中的磁鐵礦起到磁種的作用，提高了絮凝脫泥的效果。