提高细磨人工磁铁矿弱磁选回收率研究

殷佳琪，徐安邦，张汉泉

(武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉，430073)



提高细磨人工磁铁矿弱磁选回收率研究

殷佳琪，徐安邦，张汉泉

(武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉，430073)

鄂西高磷鲕状赤铁矿磁化还原焙烧-细磨-磁选工艺中，细磨过程中产生较多微细颗粒对后续的磁选工艺具有一定影响。根据磁团聚原理引入磁种来选择性吸附微细粒级含铁矿物，考察其对提升弱磁选工艺中铁回收率的影响。确定了最佳磁种粒度范围-0.0385mm～+0.0308mm、磁场强度67.2kA/m、磁种配比3%。在较优条件下，铁精矿实际品位为61.58%，铁回收率达到59.68%；在保证铁精矿全铁品位上升同时，相同条件下铁回收率增加了12.56%。

人工磁铁矿；微细粒级；磁团聚；磁种

鄂西高磷鲕状赤铁矿矿物组成复杂，铁矿物嵌布粒度极细(10～20μm)，且常与菱铁矿、褐铁矿、鲕绿泥石、粘土和含磷矿等共生、胶结或相互层层包裹，是目前国内外公认的最难选的铁矿石[1-4]。目前提高铁的品位较为有效的选矿加工工艺为还原焙烧-细磨-磁选[5-6]。针对该种铁矿石，通常还原焙烧得到的产物仍然需要充分细磨才能继续有效的分选[2，7]。磁化焙烧生成的人工磁铁矿在细磨的过程中，特别容易形成微细颗粒。微细细粒级矿物的主要特点是质量小、比表面积大、表面能高[8]。同时随着粒度的减小，磁性矿物的比磁化系数减小，导致磁性分布不均匀，从而限制了精选过程中有用矿物的回收。由于细磨过程导致有用矿物回收率降低，因此考虑采用磁种团聚法，通过加入磁种形成磁团聚来回收微细粒级有用矿物。

磁种磁团聚法，即控制适当的条件下，以微粒磁铁矿、铁氧体或磁流体等强磁性粒子作为磁性种子选择性地黏附、罩盖在目的颗粒上，进而使矿石中的目的矿物与其他矿物的磁性差距变大，再利用磁选进行分离的方法[9]。张卯均等[10]利用矿石细磨后的微细粒磁铁矿与赤铁矿形成磁团聚，并利用沉降脱泥的分离方法，成功地实现了微细粒级赤铁矿的分选。结果表明磁铁矿颗粒越细，团聚微细粒赤铁矿的效果越好 。周艳飞[11]和韩兆元等[12]在研究团聚磁种法的机理后，采用疏水团聚磁种法对赤泥中铁的回收进行研究。研究结果发现疏水团聚磁种法与常规磁选法相比，能够使铁品位和回收率均得到较好的指标。唐雪峰[13]针对某铁品位仅为25%～30%，含铁硅酸盐型脉石矿物绿泥石含量高的微细粒嵌布铁矿石，采用阶段磨矿-弱磁选-强磁选-加磁种选择性絮凝脱泥-反浮选工艺处理该矿石，其中磁种是以弱磁选所得磁铁矿精矿，并将所得磁种与赤铁矿一起进行细磨至同一粒度级别，借此保证磁种能够在絮凝脱泥过程中对赤铁矿颗粒形成较好的磁包裹后加速其沉降，最终取得了铁精矿全铁品位为63.55%、铁回收率为71.34%较好的技术指标。幸伟中等[14]在利用团聚磁种分选法处理细粒铁矿时，发现采用细磨磁铁矿的效果比人造磁种差。导致该现象的原因主要是磁种粒度的差别，人造磁种粒度此细磨磁铁矿小得多，因而粒子数目要大得多，加之粒子小表面能大更加易于与铁矿粒子粘附形成团聚。

为回收细磨人工磁铁矿中微细粒级磁性有用矿物，试用相对于人造磁种粒级较粗的天然磁种作为试验磁种，并以此为磁核，使微细粒级磁性相对较弱的有用矿物粘附在天然磁种颗粒表面，并形成磁团；从而降低微细粒级有用矿物的损失量，提高相应的金属回收率。论文通过考察磁种粒度范围、磁种配比、磁场强度3个条件，探索了磁种对于提高细磨人工磁铁矿弱磁选回收率的可行性，为合理利用铁矿资源提供了选矿技术依据。

1　试验准备

1.1矿样

试样由武钢恩施铁矿开发有限公司提供，原矿铁品位 43.71%，粒度 0～10mm。样品均经粗碎、细碎至粒度范围为0～2mm，在煤配比为10%，焙烧温度为750℃条件下，于马弗炉中焙烧80min，焙烧矿冷却后磨至一定粒度，采用RK/CRSΦ400×300mm湿式弱磁选机进行磁选得到精矿。最终得到的人工磁铁矿精矿全铁品位为56.35%，并将其细磨至-0.0308mm含量占95%以上，并将其作为试验研究矿样。

1.2磁种

作为磁种的天然磁铁矿来自武钢程潮铁矿生产现场，化学分析结果见表1。由表可知磁种的全铁品位较高于试验矿样。磁种所用的天然磁铁矿主要通过物理方法对矿物进行辊磨后制得，此类制作方法虽然简单、易操作，但存在磨矿时间难以把握容易过磨，磁种的回收再利用较难等缺点[15]。将该天然磁铁矿分别筛成+0.074mm、-0.074mm～+0.044mm、-0.044mm～+0.0385mm、-0.0385mm～+0.0308mm、-0.0308mm五个不同粒级待用。

表1　磁种所用天然磁铁矿的多元素分析/%

1.3矿物的比磁化系数

采用法拉第法分别测量+0.074mm、-0.074mm～+0.045mm、-0.045mm～+0.0385mm、-0.0385mm～+0.0308mm、-0.0308mm等5个不同粒级的天然磁铁矿和人工磁铁矿的比磁化系数，结果见表2。

由表2可见，相同粒级天然磁铁矿的比磁化系数明显高于人工磁铁矿，说明其在相同磁场中磁性也将高于人工磁铁矿。随着粒级的减小，两种矿样的比磁化系数均减小。这是由于随着粒度的减小，每一个矿粒中包含的磁畴数减少，磁化时，磁畴壁的移动相对减少，磁畴转动逐渐起主导作用；而磁畴转动所需的能量比磁畴壁移动要大的多，所以随着粒度的减小，磁性矿物的比磁化系数减小[16]。因此在细磨的过程中，随着微细粒级的含量升高，其磁性也随之降低。因此引入天然强磁性矿物作为磁种，以提高微细粒级人工磁铁矿的回收率。

2　弱磁选试验

磁种的粒度、含量以及外界磁场强度等因素都有可能影响磁团聚效果。因此试验主要从磁种粒度、磁种配比、磁场强度3个主要影响因素，来考察磁种对细磨焙烧人工磁铁矿在磁选过程中的影响。称取30g -0.0308mm含量占95%、全铁品位为56.35%的人工磁铁矿精矿溶于100mL水中，加入相应的磁种，以 1200r/min的强转速进行强搅拌3min进行分散，并使用RK/CXG-Φ50磁选管收集磁性颗粒。

2.1磁种粒度试验

选取-0.0308mm含量占95%，全铁品位为56.35%人工磁铁矿精矿作为矿样，磁种选取自武钢程潮铁矿生产现场的天然磁铁矿，添加量初步定为矿样质量的2%，磁选场强为86.4kA/m。在此条件下考察了磁种粒度对人工磁铁矿分选过程的影响，分别采用-0.074mm～+0.045mm、-0.045mm～+0.0385mm、-0.0385mm～ +0.0308mm、-0.0308mm四个不同粒级的天然磁铁矿作为试验磁种。试验结果见图1。

表2　不同粒级的矿物的比磁化系数

图1　磁种粒度对人工磁铁矿分选效果的影响

由图1可看出，随着磁种粒度的增大，铁精矿品位先增加后减小，回收率也有相同趋势；并且全铁品位和铁回收率在磁种粒度在-0.0385～+0.0308mm范围内达到最大值，在此条件下可以得到全铁品位为59.01%，铁回收率为85.57%的精矿。因此磁种的最佳粒度范围是-0.0385～+0.0308mm。

2.2磁场强度试验

选取全铁品位56.35%，-0.0308mm含量为95%的人工磁铁精矿进行试验，选择粒度范围-0.0385～+0.0308mm的程潮天然磁铁作为磁种，添加量定为矿样质量的2%。在此条件下考察了磁场强度对于磁种提高人工磁铁矿分选效果的影响。鉴于粒度试验的回收率较高，全铁品位提升不大，故应选用更低的磁场强度。磁选场强条件分别为9.6kA/m、28.8kA/m、48kA/m、67.2kA/m、86.4kA/m。试验结果见图2。

图2　磁场强度对人工磁铁矿分选效率的影响

由图2可看出随着磁场强度的增加，铁精矿的品位先增加后小幅减小，回收率则逐渐增大，综合各项指标最终确定最佳磁场强度为67.2kA/m，在此磁场强度下，得到全铁品位为59.63%，铁回收率为78.64%的精矿。

2.3磁种配比试验

选取-0.0308mm含量占95%，全铁品位为56.35%人工磁铁矿精矿作为矿样，磁种选择粒度范围为-0.0385mm～+0.0308mm的人工磁铁矿，磁选场强定为67.2kA/m。考察磁种的添加量对于人工磁铁矿分选效率的影响，磁种的添加量分别占矿样的质量0%，1%，2%，3%，4%。试验结果见图3。如图3所示，全铁品位随着配比的增加先增大后减小，铁精矿全铁品位随着配比的增加先增大后减小，当配比达到3%时达到最大；铁回收率则随着配比的增加逐渐增加。综合考虑确定磁种配比最佳条件为试样质量的3%，此时得到全铁品位为62.02%，回收率达到61.86%的精矿。假设磁种全部被回收至精矿，扣除磁种对铁品位的影响，可求得实际精矿全铁品位为61.58%，铁回收率为59.68%，而未加磁种的一组试验，得到的铁精矿全铁品位只有58.29%，铁回收率仅为47.12%。

图3　磁种配比对人工磁铁矿分选效率的影响

3　结　论

1) 随着磁种粒度的增大，铁精矿品位和回收率先增加后减小，当天然磁种粒度在-0.0385mm～+0.0308mm范围内达到最大值，铁精矿品位为59.01%，铁回收率为85.07%，即微细粒级的有用矿物对磁种的吸附效率较好。

2) 随着磁场强度的增加，铁精矿品位先增加后减小，铁回收率则一直增加，最终确定最佳磁场强度为67.2kA/m，即在此磁场强度下磁团聚效果更好，吸附更为充分。在此磁场强度下，得到铁精矿品位为59.63%，铁回收率为78.64%。

3) 随着磁种配比含量的增加，品位先增加后减小，回收率逐渐增加。在磁种配比为3%时，实际铁精矿品位(扣除磁种的影响)为61.58%，铁回收率达到59.68%，对比相同条件下未加磁种的试验全铁品位提高了3.29%，铁回收率提高了12.56%，说明磁种的添加对于人工磁铁矿的分选效率的提高具有较好的效果。

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Improving the recovery rate of weak magnetic separation of fine grinding artificial magnetite ore

YIN Jia-qi，XU An-bang，ZHANG Han-quan

(School of Resources and Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430070，China)

In view of magnetic reduction roasting-fine grinding-magnetic separation process of high phosphorus oolitic hematite，many fine particles produced in the fine grinding process have an adverse effect in subsequent magnetic separation process.According to the principle of magnetic aggregation，the natural magnetic seeds was introduced into the experiment in order to selectively adsorb the fine particle iron minerals，and to investigate its effect on the recovery of iron in the process of improving the weak magnetic separation process.This experiment determined that the optimum magnetic particle size range was -0.0385mm～+0.0308mm，the magnetic field intensity was 67.2kA/m and the magnetic seed ratio was 3%.Under the optimal conditions，the actual grade of iron concentrate is 61.58%，and the recovery rate of iron is 59.68%.In ensuring that the total iron grade of the iron concentrate was increased at the same time，the recovery rate was increased by 12.56% compared with the same condition without magnetic seeds.

artificial magnetite；fine grain size；magnetic aggregation；magnetic seeds

2016-08-02

国家自然科学基金项目资助(编号：51474161)

殷佳琪(1993-) ，男，湖北武汉人，硕士研究生，主要从事选矿理论与工艺方面的研究。

张汉泉(1971-)，博士, 教授，主要从事矿物加工、造块理论与工艺方面的研究。E-mail: 13477022296@139.com。

TD981

A

1004-4051(2016)10-0133-04