某矿细粒磁铁矿工艺矿物学及配矿综合利用研究

高志喆 陈小艳 何云林

(1.鞍钢集团有限公司大孤山球团厂；2.鞍钢集团矿业设计研究院有限公司)

某矿山是鞍钢集团重要矿区，随着采场掘进深度快速加深，现最深处已达到水平-300多米，采区深层矿石不断揭露，矿石工艺矿物学性质产生较大变化；矿石嵌布粒度有的区域变细，给选厂生产带来一定影响。铁矿石的选别利用与其矿石的化学组成、矿物成分、矿石的结构构造及矿物的嵌布特征密切相关。该矿山矿石均为磁性矿，对选别影响较大的主要是矿石中矿物的嵌布特征[1]，因此通过化学分析及矿石的岩相分析手段查清矿物的结晶粒度及矿石结构构造显得尤为重要。通过以上分析，查明4种类型矿石中西331矿石铁矿物嵌布粒度属偏细类型，选别利用时采取适当细磨、控制配矿比例等方案，在提高采场矿石利用率的同时，可保证获得较好的选别指标。

1 矿石性质

1.1 矿石化学成分

为详细了解采区的矿石性质，根据采场条件及矿石可选性将采区圈定为4种矿石类型，依次命名为东沟、西294、西331和东294矿石类型。对4种矿样进行铁物相和多元素分析，结果见表1和表2。

表1 各类型矿样铁物相分析结果 %

表2 各类型矿样多元素分析结果 %

由表1、表2可知，各类型矿石均为高硅、贫铁低硫磷磁铁贫矿。矿石中硫的含量均低于0.3%，低于铁矿石的允许值0.5%，磷含量均小于0.1%，锰含量都低于0.2%。各类型矿石全铁品位在28%～33%，FeO含量在13%～16%，磁性铁含量在23%～30%，占全铁的80%以上，赤铁矿及褐铁矿含量小于3%，属于典型磁性矿。东沟矿石硅酸铁含量4.14%，含量略高。碳酸铁含量都在1%左右，对矿石选别影响较小。

1.2 矿石矿物成分分析

对各类型矿石进行岩相分析，了解其主要铁矿物组成，结果见表3。

表3 矿石铁矿物组成 %

由表3可知，所有矿石类型铁矿物以磁铁矿为主，仅有极少量的氧化矿，碳酸铁多集中在菱铁矿中，而硅酸铁多集中在镁铁闪石等硅酸盐矿物中。

2 矿石结构构造

矿石的构造以条带状构造为主，同时发育揉皱状构造、角砾状构造和块状构造等。西331矿石中细条带构造、致密块状构造相对于其他部位较发育。

矿石的结构以粒状变晶结构为主，但由于受混合岩化及热液活动影响，还发育各种交代结构等。西331矿石中细粒变晶结构较多。各类型矿石中均有不同含量的各类结构构造，但西331与西294靠近断层和基性岩侵入体，复杂结构构造较多。

3 矿石嵌布特征

3.1 矿物接触关系

脉石矿物多呈半自形—自形晶，如闪石类矿物；石英则多呈集合体状产出，为他形晶，极细粒与铁矿物共生或呈包裹体状态，与其他矿物呈复杂接触关系；绿泥石则呈片状半自形集合体；后期充填的碳酸盐矿物结晶程度较高，呈粗粒他形晶，原生碳酸盐矿物呈隐晶态。黄铁矿、磁黄铁矿物、磷灰石含量极少，但其晶形发育较完整。

东沟矿石中闪石类矿物略多，其矿物接触关系较简单，东294矿石矿物结晶粒度较粗，这2类矿石细磨后矿物单体解离较好。西294及西331矿石中矿物结晶粒度略细，石英矿物含量略高，尤其是西331矿石较难磨。

3.2 矿物嵌布粒度

各类型矿石嵌布粒度测定结果见表4。

表4 各类型矿石嵌布粒度测定结果

由表4可知，东沟和西294矿石铁矿物嵌布粒度中偏细，细粒部分含量中等；东294矿石铁矿物及脉石矿物嵌布粒度分别达到51.11 μm和60.28 μm，均较粗，且-15 μm矿物含量较少，在鞍山式铁矿中也属嵌布粒度较粗的矿石；而西331矿石的铁矿物和脉石矿物嵌布粒度均偏细。

4 各类型矿石可选性试验

通过对各类型矿石进行可磨度试验，将原矿分别磨至-0.074 mm粒级不同含量进行产品分析、解离度测定分析，确定采用阶段磨矿[2]、单一磁选选别流程。

4.1 一段磁选试验

将各类型矿石磨至-0.074 mm 60%进行一段弱磁磁选试验，磁场强度128 kA/m，试验结果见表5。

表5 各类型矿石粗磨弱磁选别试验结果 %

由表5可知，经粗磨一段磁选后，可抛掉铁品位约7%、产率约40%的合格粗粒尾矿。东沟矿石硅酸铁含量较高，所以其尾矿品位及回收率略高。

4.2 一磁精再磨试验

将各类型矿石一磁精磨至-0.074 mm粒级含量90%、95%并做相应磁选管与解离度测定。试验结果表明，磨至-0.074 mm 95%时铁矿物解离度才能达到85%左右，脉石矿物解离度达到60%以上。因此，决定将各类型矿石一磁精磨至-0.074 mm 95%进行下一步单一磁选选别。

4.3 再磨后单一磁选选别试验

将各类型矿石一磁精再磨至-0.074 mm 95%进行单一三段弱磁选别，工艺流程见图1，试验结果见表6。

图1 一磁精再磨后单一磁选工艺流程

表6 各类型矿石一磁精再磨后单一磁选试验指标 %

由表6可知，东294最终选别指标较好，最终精矿品位达68%以上。东沟次之，最终精矿品位接近67%。西294最终精矿品位略低于67%，西331矿石精矿品位仅65.55%，较低。

4.4 综合配矿试验4.4.1 配矿方案

采场境内剩余矿石储量[3]为东沟矿石810万t、西331矿石350万t、西294矿石180万t、东294矿石1 000万t。按境内剩余储量比例综合配矿，即东沟、西294、西331、东294配矿比为37∶8∶10∶45，其-0.074 mm粒级含量95%时磁选管试验选别稍差(磁选管精矿铁品位61.87%)，这是由于西331矿石工艺矿物学性质较差，因此将西331矿石配矿比下调为8%，东294易选矿石配矿比增加为47%。综合配矿百分比东沟、西294、西331、东294为37∶8∶8∶47。

4.4.2 综合配矿铁物相分析

综合配矿铁物相分析结果见表7。

表7 综合配矿铁物相分析结果 %

由表7可知，综合配矿属磁性矿石，含有少量的碳酸铁和硅酸铁，属贫铁磁铁矿石。

通过综合配矿矿样常规可选性试验，确定矿样采取阶段磨矿、单一磁选选别试验。原矿磨至-0.074 mm 60%，经一段磁选(磁场强度128 kA/m)选别，一磁精再磨至-0.074 mm 95%，再经三段单一磁选试验，其磁场强度依次为112、104、96 kA/m。最终获得了铁品位为67.51%，产率37.68%的合格铁精矿。综合配矿数质量流程见图2。

图2 综合配矿阶段磨矿、单一磁选数质量流程

5 结 论

(1)某铁矿采区矿石均为典型磁铁贫矿。矿石结构构造及矿物间接触关系较简单，嵌布粒度多属中等或偏细。矿石经细磨后其矿物单体解离参数较好，经阶段磨矿、单一磁选试验流程选别后能获得较好的选别指标。

(2)采场内西331矿石的嵌布粒度较细，影响矿物单体解离和选别性能，适当细磨，控制其配矿比，试验确定最终配矿百分比东沟∶西294∶西331∶东294合理定为37∶8∶8∶47。

(3)将综合配矿矿石通过阶段磨矿、单一磁选流程试验选别，抛掉铁品位6.59%、产率62.32%的尾矿，获得了铁品位67.51%、产率37.68%的合格铁精矿。通过试验研究，提高了采区细粒矿石的综合利用效率，为矿山合理采矿及选厂配矿选别提供了科学依据。