鞍钢东部尾矿资源特征及磁选预富集工艺研究

周立波 李文博， 徐瑞清 韩跃新

（1.东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110819；2.矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京102628）

我国鞍山式铁矿石资源总储量超过200亿t，占全国铁矿石总储量的30%以上［1-2］。这类矿石具有品位低、结构构造复杂、有用矿物嵌布粒度细的特点，在选别过程中，有相当数量的铁矿物流失到尾矿中，造成资源的较大浪费，也增大了环境压力。目前，鞍钢矿业公司总尾矿堆存量超过6亿t，且每年新增约4 000万t［3-4］。如此巨量的尾矿资源中蕴藏着大量的微细粒或弱磁性的铁矿物，因此，高效回收其中的铁矿物对我国钢铁行业的发展具有重要意义。

针对复杂难选铁矿石直接磨选难以获得高品质铁精矿的问题，东北大学相关课题组在大量基础研究和装备开发研究的基础上，提出了新的高效加工工艺——磁选预富集—悬浮磁化焙烧—磁选工艺，为国内外复杂难选铁矿石资源的高效开发利用提供了新的思路和方法［5-7］。该工艺中的预富集作业的意义在于提高入炉铁品位、减少后续作业处理量、提高焙烧效率、改善物料在焙烧炉中的焙烧效果。因此，对于铁尾矿来说，合适的预富集工艺非常重要［8-9］。

1 鞍钢东部尾矿资源的工艺矿物学特征

鞍钢东部铁尾矿资源是指齐大山选矿厂、齐大山选矿分厂和鞍千矿业选矿厂尾矿的总称，按各选厂目前年产尾矿量之比配制试验样。

1.1 主要化学成分分析

试样主要化学成分分析结果见表1。

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由表1可看出，试样Fe品位为10.60%，其中FeO含量为2.71%，主要成分SiO2含量为76.22%，有害元素S、P含量很低。

1.2 铁物相分析

试样铁物相分析结果见表2。

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由表2可看出，试样中的铁主要以赤褐铁矿形式存在，其次以磁铁矿形式存在，其他铁含量较低。

1.3 铁矿物组成及含量

试样中主要铁矿物组成及含量见表3。

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由表3可看出，试样中赤铁矿含量较高，其次为磁铁矿和褐铁矿，其他铁矿物含量很低。

1.4 主要矿物的赋存状态

赤铁矿和磁铁矿是试样中的主要回收对象，这2种矿物的解离情况见表4。

注：H—赤铁矿；M—磁铁矿；L—褐铁矿；G—脉石矿物。

由表4可看出，赤铁矿的单体解离度为57.55%，从赤铁矿角度计算的赤铁矿与磁铁矿连生体含量为5.19%，由于二者同为回收矿物，因此赤铁矿与磁铁矿的连生体可计为铁矿物单体，则从赤铁矿角度计算的铁矿物单体解离度为62.74%（57.55%+5.19%）；磁铁矿的单体解离度为42.05%，从磁铁矿角度计算的磁铁矿与赤铁矿连生体含量为21.59%，由于二者同为回收矿物，因此磁铁矿与赤铁矿的连生体可计为铁矿物单体，则从磁铁矿角度计算的铁矿物单体解离度为63.64%（42.05%+21.59%）；脉石矿物的单体解离度较高，为73.79%，26.21%的脉石矿物与赤铁矿、磁铁矿结合形成连生体。由此可见，脉石矿物在试样中主要呈单体形式存在，具备了较好的与铁矿物分离的条件。

赤铁矿连生体、磁铁矿连生体（不含赤铁矿与磁铁矿的连生体）的结合类型见表5。

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由表5可看出，赤铁矿-脉石矿物连生体的主要结合类型为毗连型，其次为反包裹型和包裹型，细脉型极少；磁铁矿-脉石矿物连生体的主要结合类型为毗连型，其次为包裹型，细脉型微量。反包裹型、包裹型和细脉型铁矿物连生体单体解离非常困难，常流失在常规选矿工艺的尾矿中。

1.5 主要矿物的嵌布粒度

注：脉石矿物-0.037 mm粒级分布率为27.24%。

试样中赤铁矿、磁铁矿和脉石矿物的嵌布粒度见表6。由表6可看出，赤铁矿+0.074 mm粒级分布率仅为4.72%，而磁铁矿没有+0.074 mm粒级，赤铁矿、磁铁矿-0.037 mm粒级分布率分布高达72.40%和77.27%，可见铁矿物嵌布粒度微细；脉石矿物嵌布粒度显著粗于铁矿物，但-0.037 mm粒级分布率仍高达27.24%。

2 试验结果及讨论

由试样的工艺矿物学研究结果可知，样品中主要铁矿物为赤（褐）铁矿，磁铁矿少量，铁矿物单体解离度较低、存在大量包裹型和反包裹型连生体颗粒，且大部分赤铁矿和磁铁矿嵌布粒度小于0.037 mm，因此要提高磁选预富集精矿铁品位，需通过再磨作业提高铁矿物的单体解离度。为了降低再磨作业入磨量，节约生产成本，最终确定该尾矿的预富集流程为磁选预先抛尾—粗选精矿再磨再选的技术路线。

2.1 初级预富集流程试验

由于试样中的铁矿物以微细粒赤铁矿为主，同时含有少量磁铁矿，因此，试验比较了2段强磁滚筒选别流程、强磁滚筒选别+立环强磁选流程及筒式弱磁选+立环强磁选流程的初级预富集效果。试验流程见图1、图2、图3，结果见表7。

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由表7可知，采用筒式弱磁选+立环高梯度强磁选初级预富集流程可以获得较理想的初级预富集铁精矿，因此，后续试验采用该流程生产磨矿再选给矿。

2.2 初级预富集精矿磨矿细度试验

初级预富集精矿磨矿细度试验流程见图4，结果见表8。

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由表8可知，随着磨矿细度的提高，精矿铁品位逐渐上升，铁回收率逐渐下降。综合考虑，确定适宜的磨矿细度为-0.043 mm占90%，对应的混磁精矿铁品位为32.08%、铁回收率为62.68%。

2.3 全流程试验

在工艺流程试验及工艺条件试验基础上进行了全流程试验，试验流程见图5，试验结果见表9。

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由表9可知，采用图5所示的流程处理铁品位为10.64%的试样，最终获得了铁品位为32.08%、铁回收率为62.68%的磁选预富集精矿，抛尾产率达79.21%。

3 结论

（1）鞍钢东部尾矿样铁品位为10.64%，其中FeO含量为2.71%，试样中的铁主要以赤（褐）铁矿形式存在，磁铁矿少量，这些有用铁矿物嵌布粒度较细，单体解离度较低，连生体颗粒主要以包裹型和反包裹型形式存在，铁矿物的这些基本特征决定了常规选矿工艺难以获得高品质的铁精矿。

（2）试样采用筒式弱磁选—立环高梯度强磁选的初级预富集工艺处理，可获得铁品位为16.24%、铁回收率为78.54%的初级预富集精矿，抛尾产率达49.48%，试样的初级预富集有利于大幅度降低磨矿量、节约磨矿成本。

（3）初级预富集精矿在磨矿细度为-0.043 mm占90%的情况下，采用筒式弱磁选—立环高梯度强磁选工艺处理，能够获得铁品位为32.08%、铁回收率为62.68%的预富集精矿。

（4）试样采用弱磁选1—立环高梯度强磁选1初级预富集—初级预富集精矿细磨—弱磁选2—立环高梯度强磁选2再富集的阶段磨选流程处理，最终获得了铁品位32.08%、铁回收率62.68%的磁选预富集精矿，抛尾产率达79.21%，这有效降低了后续焙烧—磁选系统处理量，从而大幅度降低了后续生产成本，为二次铁矿石资源的高效利用提供了技术支持。