某褐鐵礦選礦工藝試驗(yàn)研究
自然界中褐鐵礦絕大部分以2Fe2O3.3H2O形態(tài)存在，呈非晶質(zhì)、隱晶質(zhì)或膠狀體，外表顏色呈黃褐色、暗褐至褐黑色，弱至中磁性。褐鐵礦的富礦很少，含鐵量低于磁鐵礦和赤鐵礦，并且多數(shù)含有大師礦泥，不經(jīng)過選礦不能直接用于冶煉，屬于難選礦石。但是，隨著市場對鋼鐵需求量增加和價(jià)格上漲，對褐鐵礦進(jìn)行選別研究顯得日益重要。目前褐鐵礦選礦工藝主要有：①單一重選工藝，因褐鐵礦礦物密度變化大，導(dǎo)致鐵回收率低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。②單一濕式強(qiáng)磁選工藝，對細(xì)粒級礦泥選別效果較差。③單一浮選工藝，包括正浮選和反浮選，重點(diǎn)需解決的問題是細(xì)粒級礦泥的影響。④選擇性絮凝浮選，借助淀粉、腐殖酸鹽等對褐鐵礦選擇性絮凝，再通過脫泥或反浮選除硅酸鹽礦物。隨著褐鐵礦選礦工藝研究的發(fā)展，出現(xiàn)了眾多類型的聯(lián)合流程，包括強(qiáng)磁選-正浮選-強(qiáng)磁選流程，強(qiáng)磁選-胺反浮選流程，還原焙燒-磁選-浸出流程等。針對某地褐鐵礦礦石特性，采用強(qiáng)化分散-強(qiáng)磁選工藝獲得了品位的54.12%、回收率為62.16%的鐵精礦。
1、礦石性質(zhì)
礦樣工藝礦物學(xué)分析表明，原礦中含鐵礦物主要為褐鐵礦和赤鐵礦；脈石礦物主要為高嶺石、伊利云母，以及少量的方解石和鈣鎂礦物。該礦石多元素分析分析和鐵物相分析結(jié)果分別見表1和表2。
2、選別方案試驗(yàn)
2.1、重選流程試驗(yàn)
原礦中硅酸鹽類礦物和含鐵礦物密度、硬度差異較大，應(yīng)具備較好的重力分選條件，因此進(jìn)行了重選試驗(yàn)。將原礦磨至75%-0.074mm，采用刻槽搖床進(jìn)行分選，調(diào)節(jié)好沖程、沖次、床面傾角、水量和給礦量等條件，得到的試驗(yàn)結(jié)果見表3。
從表3可見，重選工藝得到的鐵精礦品位和回收率都較低，表明礦石經(jīng)重選難以達(dá)到較好的分選指標(biāo)。其原因是原礦經(jīng)磨礦后，鐵礦物的粒度兩極分化嚴(yán)重，部分細(xì)粒鐵礦物損失在尾礦中。
2.2、單一浮選試驗(yàn)
原礦中的含硅礦物主要是難浮的高嶺石和伊利云母，易泥化而對后續(xù)浮選影響較大，因此需經(jīng)預(yù)先篩分脫除。本次試驗(yàn)擬訂了預(yù)先篩分-磨礦-陽離子反浮選和預(yù)先篩分-磨礦-陰離子正浮選工藝。試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)先篩分-磨礦-陰離子正浮選工藝得到了較高品位的鐵精礦。試驗(yàn)結(jié)果見表4，流程見圖1和圖2。
從表4可知，兩種流程中陰、陽離子捕收劑的消耗量都很大，充分說明礦石容易泥化。經(jīng)預(yù)先篩分脫泥后，仍有部分礦泥進(jìn)入浮選作業(yè)，增加了藥劑的消耗。比較而言，預(yù)先篩分-磨礦-陰離子正浮選試驗(yàn)達(dá)到了比較理想的指標(biāo)，但其流程復(fù)雜，藥劑消耗量過大，鐵回收率較低，細(xì)粒鐵礦石經(jīng)預(yù)先篩分隨礦泥損失較嚴(yán)重。而陽離子藥劑十二胺的捕收能力和分選性均較差，不能有效分離硅酸鹽礦物，可能是受到了礦泥的影響?？偠灾?，試驗(yàn)結(jié)果表明，單一浮選方案難以得到理想綜合指標(biāo)。
2.3、選擇性絮凝試驗(yàn)
為了減少硅酸鹽礦泥對后續(xù)試驗(yàn)的影響，同時(shí)考查絮凝脫泥工藝的可行性，進(jìn)行了選擇性絮凝試驗(yàn)。通過初步確定的磨礦細(xì)度和碳酸鈉用量，逐個(gè)改變水玻璃、PD用量，最終確定了脫泥試驗(yàn)的最佳條件。最佳試驗(yàn)結(jié)果見表5，最佳工藝條件見流程圖3。
磨礦細(xì)度為75%-0.074mm，在磨礦過程中添加3000g/t碳酸鈉和2000g/t水玻璃時(shí)，礦漿可以良好分散。據(jù)已有研究文獻(xiàn)報(bào)道，褐鐵礦的零電點(diǎn)基本在6左右，而硅酸鹽礦物的零電點(diǎn)則在2~4，當(dāng)pH值在4~6之間時(shí)，褐鐵礦和脈石礦物之間將產(chǎn)生異象凝聚現(xiàn)象。當(dāng)3000g/t的碳酸鈉加入后，可以調(diào)整礦漿的pH值到8.5~10之間，導(dǎo)致不同礦物表面均帶負(fù)電，從而使其良好分散。PD是一種陰離子型淀粉，在礦漿中會(huì)優(yōu)先吸附在表面負(fù)電性相對更低的鐵礦物表面形成選擇性絮團(tuán)，從而達(dá)到分離鐵礦物的目的。但從表5可看出，采用選擇性絮凝仍難以顯著提高精礦鐵的品位，僅提高約3個(gè)百分點(diǎn)。
2.4、選擇性絮凝-強(qiáng)磁選流程試驗(yàn)
在磨礦細(xì)度75%-0.074mm、碳酸鈉3000g/t、水玻璃2000g/t、PD絮凝劑200g/t的條件下，擬定了選擇性絮凝-強(qiáng)磁選粗選-強(qiáng)磁選精選和選擇性絮凝-強(qiáng)磁選-反浮選試驗(yàn)方案，試驗(yàn)結(jié)果見表6，試驗(yàn)流程見圖4、圖5和圖6。
從表4看見，單一強(qiáng)磁選工藝明顯好于強(qiáng)磁選-浮選聯(lián)合工藝，原礦經(jīng)絮凝脫泥后經(jīng)過一次強(qiáng)磁選粗選（1.5T）一次強(qiáng)磁選精選（0.9T），可得到品位53.43%，回收率66.99%的鐵精礦。強(qiáng)磁選的富集效率和回收率遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于浮選，說明鐵礦石中有用礦物和脈石礦物存在較大的磁性差異，強(qiáng)磁選是分離兩者的有效方法。選擇性絮凝-強(qiáng)磁選-反浮選試驗(yàn)中，1231比十二胺表現(xiàn)出較好的分選性，仍但不能得到理想分選指標(biāo)，說明這種礦石即便在脫泥后，進(jìn)行陽離子反浮選，有用礦物（鐵礦物）也難以得到富集分離。鐵礦物嵌布粒度細(xì)、難解離，選擇性絮凝過程中加入的水玻璃水解后形成的HSiO3-、H2SiO3吸附在礦泥表面使其親水而受到抑制，這些原因可能導(dǎo)致了陽離子反浮選工藝的分選變差。因此，對于這種類型的褐鐵礦，采用單一強(qiáng)磁選應(yīng)該是最有效的方法。
2.5、強(qiáng)化分散-磁選流程試驗(yàn)
上述試驗(yàn)結(jié)果表明，單一磁選方案具有較大的優(yōu)勢。為了進(jìn)一步考察脫泥因素對單一強(qiáng)磁選的影響，進(jìn)行了不脫泥，強(qiáng)化分散和強(qiáng)磁選流程試驗(yàn)。
試驗(yàn)結(jié)果證明，通過強(qiáng)化礦漿分散、不脫泥，強(qiáng)磁選仍能得到理想的指標(biāo)。為此，對強(qiáng)化礦漿分散-強(qiáng)磁選方案進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化，試驗(yàn)結(jié)果見表7，試驗(yàn)流程分別見圖7和圖8。
通過優(yōu)化試驗(yàn)，確定最佳的磨礦細(xì)度為85%-0.074mm，磁選給料濃度為20%，流程結(jié)構(gòu)為一次粗選、一次掃選、兩次精選。試驗(yàn)獲得了精礦品位54.12%、鐵回收率62.16%的良好指標(biāo)。綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，對于試驗(yàn)處理的褐鐵礦，最佳工藝為強(qiáng)化分散-強(qiáng)磁選工藝。
3、結(jié)論
（1）該鐵礦石有用礦物為褐鐵礦和赤鐵礦，脈石礦物為高嶺石等硅酸鹽類礦物，屬于難選礦石。礦石中有用礦物和脈石礦物間存在較大磁性差異，通過強(qiáng)磁選方法可以得到較理想的分選指標(biāo)。
（2）原礦磨礦細(xì)度為85%-0.074mm時(shí)，采用碳酸鈉和水玻璃分散礦漿，采用一次粗選（H=1.25T）、一次掃選（H=1.25T）、兩次粗選（H=1.0T）的強(qiáng)磁選工藝流程，最終可獲得鐵品位54.12%、回收率62.16%的鐵精礦，分選指標(biāo)良好。
（3）原礦磨礦過程中，添加碳酸鈉和水玻璃分散劑強(qiáng)化礦漿分散，是提高強(qiáng)磁選分離效率的關(guān)鍵技術(shù)。
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