磁选柱制备超纯铁精矿试验

张文平 高腾跃 秦广林

(山东黄金矿业科技有限公司选冶实验室分公司)

近年来，钢铁行业市场呈低迷态势，钢铁行业技术和产品亟需转型。在国家供给侧改革的号召下，我国钢铁企业正在向高质量、精加工方向快速发展，粉末冶金和直接还原铁均取得了较快的发展[1]。超级铁精矿是粉末冶金、磁性材料产品生产的主要基础材料，是制取直接还原铁粉的优质原料[2-4]。超纯铁精矿一般指全铁含量大于71%、SiO2含量小于0.6%、Fe3O4含量在99%以上的磁铁矿精矿[5]。

在当前经济背景下，铁精矿加工企业必须跟随钢铁行业的变化，积极开发新产品、增强市场竞争力。而利用磁选铁精矿生产超纯铁精矿，是铁精矿加工企业提高产品附加值、提高经济效益的一个新的有效途径。同时，这将为我国生产优质粉末冶金产品打下坚实的基础。为此，以山东某普通铁精矿为原料，采用高效分选设备磁选柱进行超纯铁精矿的制备试验研究，为磁选柱在超纯铁精矿的工业应用提供数据支撑。

1 原矿性质

1.1 化学多元素及铁物相分析

对山东某磁铁矿进行主要化学成分分析、铁物相分析，结果见表1和表2。

表1 普通铁精矿主要化学成分分析结果 %

由表1、表2可知，该普通铁精矿主要成分为磁铁矿，其次为SiO2，这就要求通过选别将其全铁品位提至71%以上、SiO2含量降至1%以下，以达到超纯铁精矿粉的质量指标要求。

表2 普通铁精矿铁物相分析结果 %

1.2 粒度分析

为确定在各个粒级中铁及SiO2的分布情况，对原矿进行粒度组成分析，结果见表3。

表3 原矿粒度组成试验结果

由表3可知，在-0.074mm粒级中的全铁品位较高，均在67%以上，其分布率高达66.18%，SiO2含量在粗粒级中含量较高。

2 试验结果与讨论

2.1 普通铁精矿直接进行磁选柱试验

对普通磁铁矿直接进行磁选柱分选试验，试验流程见图1。磁选柱粗选操作参数为I固=0.2A、I循=0.8A、T=3s、W排矿=15mL/s、W溢流=115mL/s；磁选柱精选操作参数为I固=0.2A、I循=0.8A、T=3s、W排矿=15mL/s、W溢流=125mL/s。优化操作参数后的试验结果见表4。

图1 普通铁精矿直接进行磁选柱分选流程

表4 普通磁铁矿直接进行磁选柱分选试验结果 %

由表4可知，直接通过两段磁选柱选别普通铁精粉，最终得到的铁精矿品位仅为68.43%，不能得出合格的铁精矿产品。

2.2 普通铁精矿-0.074 mm粒级磁选柱试验

由表3可知，+0.074mm粒级中SiO2含量较高，这是造成铁精矿直接分选不能得到合格超级铁精矿的重要因素。因此，将普通铁精矿中的+0.074mm粒级筛出并单独处理，-0.074mm粒级铁精矿作为磁选柱给料进行分选。磁选柱粗选试验参数为I固=0.2A、I循=0.7A、T=3s、W排矿=13mL/s、W溢流=100mL/s；磁选柱精选试验参数为I固=0.2A、I循=0.5A、T=3s、W排矿=10mL/s、W溢流=130mL/s。试验流程见图2，试验结果见表5。

图2 普通铁精矿-0.074 mm粒级磁选柱试验流程

表5 普通铁精矿-0.074 mm粒级磁选柱试验结果 %

由表5可知，当固定磁场电流为0.2A时，循环磁场电流在0.5A以上、溢流流量达到100mL/s以上、精矿排矿流量为10mL/s，通过两段磁选柱选别，可选出精矿全铁品位在71%以上的铁精矿。

2.3 磨矿产品直接进行磁选柱试验

尽管普通铁精矿-0.074mm粒级铁精矿能直接获得合格的超级铁精矿，然而普通铁精矿中+0.074mm粒级含量高达37.02%，铁精矿回收率较低。因此，考察磨矿—磁选柱流程对普通铁精矿的分选效果。磁选柱粗选试验参数为I固=0.2A、I循=0.7A、T=3s、W排矿=5mL/s、W溢流=130mL/s；磁选柱精选试验参数为I固=0.2A；I循=0.5A；T=3s；W排矿=5mL/s；W溢流=130mL/s。分选流程见图3，试验结果见表6。

图3 磨矿—磁选柱分选流程

表6 磨矿—磁选柱分选流程结果

由表6可知，9、11 min磨矿产品直接进行磁选柱选别，均可选出全铁品位在71%以上的铁精矿，但随着磨矿细度的增大，精矿铁回收率降低。

2.4 推荐选矿流程

根据原矿矿石性质及特征，通过试验研究与对比，采用磨矿、磁选工艺比较合理，并能取得较好的选矿技术指标，工艺流程及选矿指标分别见图4和表7。

图4 生产超纯铁精矿推荐工艺流程

表7 推荐流程选矿工艺指标 %

由表7可知，通过对普通铁精矿-0.074mm粒级磨矿处理，采用磁选管磁选初步提高铁品位，然后采选磁选柱两段选别，超级铁精矿的铁品位可提高到71.64%，铁回收率稳定在81.87%。此外，尾矿铁品位为8.56%，达到了尾矿排放品位，且获得了铁品位为65.49%的合格普通铁精矿，最终提高了产品回收率，提高了经济效益。

2.5 产品铁物相分析及化学多元素分析

将11min磨矿产品磁选管精矿进行两段磁选柱选别后的第三组精矿产品进行化学多元素与铁物相分析，结果分别见表8和表9。

表8 超级铁精矿多元素分析结果 %

由表8、表9可知，超级铁精矿的全铁品位为71.64%，SiO2含量为0.23%，含量明显降低，有害元素S、P含量也显著降低，超纯铁精矿中的主要矿物为磁铁矿。

表9 超级铁精矿铁物相分析结果 %

3 结 论

(1)山东某普通铁精矿中铁矿物嵌布粒度相对较粗，具备提纯加工超纯铁精粉的条件，通过磁选工艺，可用来生产超纯铁精粉。

(2)适当提高磁选柱入选品位，并保持磁选柱稳定的溢流量、精矿排矿口流量，有利于精矿产品质量的稳定。

(3)当磨矿细度达到-0.074mm88.41%时，先后经磁选管和两段磁选柱选别后，得到的精矿铁品位为71.64%，铁回收率为81.87%，中矿铁品位为65.49%，尾矿铁品位为8.56%，精矿中杂质含量达标，结果较理想。

(4)普通铁精粉经选别在生产出超纯铁精矿粉的同时，产出了全铁品位为65%以上的中矿，可直接引入普通铁精粉的生产工艺流程进行处理。