辽宁某低品位铁尾矿可选性试验研究

夏一航 王 珏 李 锐 秦家思

（沈阳隆基电磁科技股份有限公司）

近年来，随着中国钢铁工业的迅猛发展和我国铁矿资源地大规模开发利用，铁矿山的开发利用速度加快。我国铁矿资源呈现贫、细、杂的趋势，资源利用率低，开发难度大，随之而来的铁尾矿排放量也逐渐增加［1-3］。因此，解决尾矿的回收利用问题具有重要指导意义。铁尾矿是铁矿石在加工利用过程中产生的有价元素含量较低的部分，是矿山固体废弃物的重要组成之一，也是一种宝贵的二次资源［4］。我国目前铁尾矿年产量超过5亿t，占尾矿总产量的40%以上［5］，但综合利用率仅17%左右。堆存的铁尾矿不仅占用大量的土地资源，而且会对周围的环境造成严重污染，甚至引发灾难事故。对于矿山固废利用问题，《冶金行业绿色矿山建设规范》明确要求：废石、尾矿等固体废弃物应分类处理，持续利用，安全处置率达到100%，铁矿尾矿综合利用率不低于20%［6］。

铁矿尾综合利用将带来显著的社会、环境和经济效益，但与原矿相比，铁尾矿品位低、粒度细、易泥化，且共生关系复杂、含铁矿物嵌布粒度细［7］，导致铁尾矿中有价元素的回收面临一定的技术挑战。辽宁某外排尾矿，铁品位低，结晶粒度细，在选别过程中部分矿物流失到尾矿中，造成外排尾矿中铁金属流失严重，且外排尾矿占用土地，严重污染环境，对资源造成巨大浪费。因此，为充分利用该矿产资源，对尾矿进行了再选，采用强磁—反浮选工艺，通过预先抛尾，改善入浮物料品位，对该铁矿中的目的矿物进行回收，为该尾矿综合回收再利用提供参考依据。研究该尾矿中铁矿物的回收，具有显著的经济价值［8-11］。

1 试样性质

试样化学成分分析结果见表1，XRD图谱分析结果见图1，铁物相分析结果见表2，粒级筛析结果见表3。

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由表1、图1可知，该矿样中的主要有价元素为TFe和FeO，含量分别为12.77%和3.74%，主要有害组分S、P含量较少；SiO2含量较高，占比73.85%，说明含有大量的石英砂。此外，X射线衍射分析结果表明，试样主要矿物组成以赤（褐）铁矿、磁铁矿为主，另含有SiO2、菱铁矿、CaCO3，其他矿物可能含量较少，无法在XRD图谱上显示。

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由表2可知，矿样中的铁主要以赤（褐）铁矿为主，占原矿的68.81%，其次是硅酸铁与磁性铁，另外含有少量的碳酸铁和硫化铁。

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由表3可知，矿样粒度分布较宽，粒度较细，-74 μm占比70%以上，-25μm粒级全铁品位较高，产率35.90%，其选别工艺需重点考虑细粒级尾矿地回收。

2 试验方法

通过试样物理化学性质可知，原矿全铁品位较低，且嵌布粒度较细。目的矿物主要集中在-25μm粒级，为了降低磨矿成本，应进行预先抛尾，且磨矿细度应磨至-25μm左右。为获得产率相对较高的合格产品需进行浮选试验，通过强磁选预富集，达到最佳入浮选品位，并采用反浮选工艺有效抛除铁矿中大部分的石英脉石矿物。试验主要设备见表4。

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3 试验结果与讨论

3.1 弱磁选—强磁磨前预选试验

矿物粗细粒级分布不均匀，部分矿物颗粒解离不完全，为了节省磨矿成本，并减少已经解离的铁矿物过磨，采用强磁设备预先抛弃合格尾矿，可以显著减少下一阶段的入磨矿量，提高和稳定入浮选精矿品位，预先脱除影响浮选的矿泥。因此取试样进行混匀，而后缩分选取一定量矿样进行选别，采用中磁选—强磁选工艺进行预先抛尾，中磁选给矿矿浆浓度26.60%，矿浆流量12 L/min，磁场强度0.5 T；然后取中磁尾矿进行强磁扫选试验，强磁选给矿矿浆浓度25%，矿浆流速6.5 L/min，转环速度3.5 r/min，脉冲300次/min，漂洗水2 L/min，介质2 mm，磁场强度1.0 T，试验结果见表5。

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由表5可知，通过中磁—强磁选工艺，最终综合精矿的全铁品位为24.44%，全铁回收率为73.33%，抛尾率为61.69%。尾矿全铁品位为5.52%，该品位下尾矿中的全铁回收价值较低，暂不进行下一步回收。

3.2 混磁精矿磨矿细度试验

取制备好的最终混合精矿给入XMQϕ150×100锥型球磨机，分别磨至-25μm占70%，80%，90%，95%的条件下进行磨矿细度条件试验，结果见表6。

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由表6可知，随着磨矿细度的增加，精矿全铁品位由58.29%增加至64.59%，精矿全铁回收率由36.52%降低至22.80%，精矿全铁品位增加6.30个百分点，全铁回收率降低13.72个百分点，可见品位指标变化幅度较小，而回收率指标变化幅度较大；因此，确定一段混合精矿磨矿细度在-25μm90%以上时，可直接获得合格全铁精矿。

3.3 预富集工艺试验

将矿样磨至-25μm90%，给入高性能多磁极磁选机中进行磁选，二段中磁给矿磁场强度0.5 T，矿浆浓度26.6%，矿浆流量12 L/min。再取制备好的二段中磁选尾矿样送入ϕ100立式强磁机，磁场强度1.0 T，给矿干矿量300 g，脉冲120次/min，介质2 mm，在1.0 T磁场强度下进行强磁选试验，试验结果见表7。

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由表7可知，通过磁选预富集可将全铁品位由24.44%提高至63.37%，可获得合格的强磁铁精矿，回收率为32.32%；为提高最终精矿的回收率，后期考虑进行反浮选试验对二段强磁精矿进行下一步回收。

3.4 二段强磁精矿反浮选试验

采用浮选进一步提升全铁品位，以达到入冶品位，反浮选闭路试验流程及药剂制度见图2，试验结果见表8。

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由表8可知，通过1粗1精3扫反浮选闭路流程，可获得产率63.00%，全铁品位56.48%，全铁回收率91.85%的铁精矿。

3.5 全流程闭路试验

原矿经一段中磁选—一段强磁选—磨矿（-25 μm90%）—二段中磁选-二段强磁选—1粗1精3扫全流程闭路试验，最终可获得产率12.73%、全铁品位59.05%、全铁回收率58.86%的铁精矿，全铁品位6.02%的综合尾矿。全流程闭路数质量流程见图3。

4 结论

（1）某低品位外排铁尾矿中流失的铁矿物主要是赤（褐）铁矿，其次是菱铁矿，主要杂质成分为SiO2，矿样粒级分布较宽，嵌布粒度较细，-25μm占比35.90%，大部分赤铁矿和磁铁矿主要集中在-25μm粒级中。

（2）试样经磨前预选—磁选预富集—反浮选工艺可获得产率12.73%，综合回收率58.86%，全铁品位59.05%的综合铁精矿。

（3）该工艺利用尾矿生产铁精矿，减少了尾矿对环境的危害，创造了良好的经济效益。