四川某铜矿制备超级铁精矿的试验研究*

吴臣星，李耀宏，尹兴思，李树勋，廖传宇

（凉山矿业股份有限公司，四川 会理 615100）

超级铁精矿目前国家还没有统一的质量标准，比较常见的主要分为两类，一种是指铁品位高于 69.00%，二氧化硅及其他杂质（酸不溶物）含量小于3.00%的磁铁矿精矿，主要用于生产海绵铁。一种是指铁品位高于 71.50%，二氧化硅含量不超过0.2%，其他杂质（酸不溶物） 含量不超过3%的磁铁矿精矿，超级铁精矿既是选矿的深加工产品，又是一种很有发展潜力的新型功能材料，在粉末冶金、磁性材料、电子、化工和环保等领域，具有巨大的应用价值和市场潜力[1]。四川某铜矿采用尾矿磁选工艺回收伴生的磁铁矿，目前能够生产铁品位为 58.25%、SiO2含量为12.54%，Al2O3含量为2.80%的常规铁精矿，生产的铁精矿品位低于国内平均水平，为加快推进企业高质量发展，进一步提高企业经营效益，主动适应和创造市场需求，开展选矿试验研究，进一步探索降低铁精矿中杂质，生产超级铁精矿的可行性。

1 原矿性质

1.1 原矿矿物组成

矿石中的金属矿物主要为磁铁矿，偶见黄铁矿和黄铜矿；非金属矿物主要由石英组成，偶见长石、云母、绿泥石和方解石。磁铁矿呈灰色，反射率 R=±21，均质，无内反射，棱角状碎屑，强磁性，粒径多在（0.01～0.05）mm之间，少数粒径在（0.05～0.1） mm之间。黄铁矿呈浅黄白色，反射率R=±54，均质，无内反射，棱角状碎屑或半自形粒状被包裹在透明矿物颗粒中，颗粒细小，粒径（0.02～0.05） mm。黄铜矿呈浅铜黄色，反射率 R=±47，显均质性，无内反射，粒径多在（0.02～0.05） mm之间。石英含量约6%，无色，干涉色一级灰白或淡黄，棱角状碎屑，粒径多在（0.05～0.2） mm之间。云母含量<1%，由白云母和黑云母组成，片状碎屑，最大粒径0.25 mm左右。长石含量<1%，无色，棱角状碎屑，主要为斜长石，部分颗粒见聚片双晶，含量少，最大粒径0.3 mm左右。方解石：含量<1%，见闪突起，粒径多在（0.05～0.2） mm之间。绿泥石：含量<1%，浅绿色，一级干涉色，鳞片状集合体，由黑云母蚀变形成。

1.2 原矿化学多元素分析

对原矿进行化学多元素分析，结果见表1。

表1 原矿化学多元素分析结果Tab.1 Multi-element chemical analysis results of raw ore%

1.3 原矿铁物相分析

对原矿进行铁物相分析，结果见表2。

表2 原矿铁物相分析结果Tab.2 Analysis results of iron phase in raw ore %

1.4 原矿粒度筛析

对原矿进行粒度筛析，结果见表3。

表3 筛析结果Tab.3 Screening results

1.5 原矿性质总结

铁精矿中主要杂质SiO2的含量为12.54%，Al2O3的含量为2.8%，TFe含量为58.25%；脉石矿物以硅酸盐为主，其它有害元素硫和磷含量均不高，表2表明：铁主要以磁铁矿形式存在，磁铁矿中铁的分布率均大于96%，其它含铁矿物的含量很低，见少量赤铁矿、黄铁矿等，且基本不具有强磁性；通过继续磨矿-磁选，可提升磁性铁占有率，进而提升铁精矿纯度。此次选矿试验目的主要是降硅、铝。表3表明，原矿粒度越细，解离程度越高，铁品位越高，-0.038 mm粒级品位达到66.97%。+0.09 mm粒级品位较低，表明大于该粒级原矿连生体含量多。

2 磁选试验研究

2.1 磨矿细度试验

使矿物达到单体解离是制作超级铁精矿的必要条件，磨矿细度是影响分选效果的重要因素，磨矿细度不足会导致脉石连生体残存在精矿中，磨矿粒度过细会导致细粒磁铁矿损失于尾矿中[2]。首先对原矿进行细磨，然后进行磁选粗选，进一步提高精矿品位。磁选作业的磁场强度为0.14 T。试验主要考察不同的磨矿细度下对精矿品位的影响。试验流程见图1，试验结果见图2。

图1 磨矿细度试验流程图Fig.1 Test flow chart of grinding fineness

图2 磨矿细度试验结果Fig.2 Test results of grinding fineness

图2结果表明，随着磨矿细度的增加铁粗精矿铁品位明显提高，回收率略有下降，当磨矿细度大于-0.038 mm占85%时，铁粗精矿铁品位变化不明显。因此，最佳的磨矿细度为-0.038 mm占85%。

2.2 粗选磁场强度试验

在磨矿细度为-0.038 mm为85%，磁场强度为：0.08 T、0.1 T、0.12 T、0.14 T条件下粗选磁场强度试验，试验流程图见图3，试验结果见图4。

图3 粗选磁场强度试验流程图Fig.3 Magnetic field intensity test flow chart of rough concentration

图4 粗选磁场强度试验结果Tab.4 Test results of magnetic field intensity of rough concentration

通过图4结果可以看出，随着磁场强度的增加，铁粗精矿品位略有下降，回收率略有上升，但总体影响较小。综合考虑，粗选磁场强度选为0.14 T。

2.3 精选磁场强度试验

在磨矿细度为-0.038 mm为85%，粗选磁场强度为0.14 T，精选磁场强度分别为：0.08 T、0.1 T、0.12 T、0.14 T条件下进行精选磁场强度试验，试验流程图见图5，试验结果见图6。

图5 精选磁场强度试验流程图Fig.5 Magnetic field intensity test flow chart of cleaning concentration

图6 精选磁场强度试验结果Tab.6 Test results of magnetic field intensity of cleaning concentration

图6结果表明，随着精选磁场强度的增加，铁精矿品位略有下降，回收率略有上升，但总体影响较小。在精选磁场强度选为0.12 T的条件下能够获得TFe品位为69.26%，TFe回收率为97.12%的优良指标。

2.4 精选磁选柱试验

磁铁矿颗粒本身具有磁体性质，磁铁矿颗粒之间相互吸引，因而会“成团”“接链”，形成磁团聚现象，磁团聚会包裹着脉石及连生体矿物，降低磁选过程选择性[3]。磁选柱内磁场在径向上中心弱周边强当连生体向下运动的速度小于上升水流的速度而磁铁矿颗粒向下运动速度大于上升水流的速度时尾矿和精矿则会分开[4]。磁选柱可有效降低磁团聚效应，稳定铁精矿品位，对磁选矿生产企业提质提产起到较大作用[5]。为探究精选是否存在磁团聚情况，进而影响铁精矿品位，采用磁选柱代替磁选机开展精选试验，精选磁选柱试验主要进行了上升水流条件试验，其场强为0.12 T。精选磁选柱试验流程见图7，结果见图8。

图7 精选磁选柱试验流程图Fig.7 Magnetic separation column test flow chart of cleaning concentration

图8 精选磁选柱试验结果Fig.8 Magnetic separation column test results of cleaning concentration

图8结果表明，随着上升水流的增加，铁精矿品位逐渐增加，回收率逐渐下降。在上升水流为14 L/min的条件下可获得铁精矿品位为68.97%的优良指标，磁选柱最优指标与磁选机结果基本相当。磁团聚影响不明显，精选采用常规磁选机即可。

3 浮选选试验研究

3.1 精矿多元素分析

从表4可以看出经过：“再磨+铁磁选粗选+铁磁选精选”后获得的铁精矿中SiO2含量为2.12%，酸不溶物为3.10%。尚未达到超级铁精矿的标准，考虑采用反浮选降硅开展后续试验。

表4 精矿化学多元素分析结果Tab.4 Multi-element chemical analysis results of concentrate %

3.2 反浮选试验

铁矿反浮选是一般是在pH为7～10条件下用胺类阳离子捕收剂将含硅脉石（主要是石英） 回收到泡沫相中[6]。采用阳离子捕收剂十八胺作为脉石矿物捕收剂，开展反浮选试验，具体试验流程图见图9，结果见图10、图11。

图9 反浮选试验流程图Fig.9 Test flow chart of reverse flotation

图10 反浮选试验结果Fig.10 Test results of reverse flotation

图11 反浮选试验结果Fig.11 Test results of reverse flotation

图10、图11结果表明，随着十八胺用量的增加，铁回收率逐步降低，铁精矿品位逐步增加，同时铁精矿中 SiO2和酸不溶物的含量逐渐降低，但过量的十八胺会造成铁精矿进入中矿中，在十八胺用量为300 g/t的条件下能够获得铁精矿品位为70.29%，铁回收率94.15%，SiO2含量为1.54%，酸不溶物含量为1.78%的优良指标，因此综合考虑最佳的十八胺用量为300 g/t。

3.3 全流程验证试验

采用上述最佳条件对铁精矿进行：“再磨+磁选+反浮选”的全流程验证试验，其试验流程图见图12，试验结果见表5。

图12 全流程试验流程图Fig.12 Process flow chart of complete flow scheme

表5 全流程试验结果Tab.5 The test results of complete flow scheme %

表5的试验结果表明，采用“再磨+磁选+反浮选”的工艺流程，在磨矿细度为-0.038 mm占85%，粗选磁场强度0.14 T，精选磁场强度0.12 T，用十二胺作为脉石捕收剂，用量为300 g/t的条件下，可获得含铁品位 70.43%，酸不溶物小于2%的超级铁精矿。

4 结语

1）四川某铜矿目前生产的铁精矿中铁主要以磁铁矿形式存在，磁铁矿中铁的分布率均大于96%。其它含铁矿物的含量很低，含少量赤铁矿、黄铁矿等。其中杂质以SiO2、Al2O3为主；

2） 该铁精矿在磨矿细度为-0.038 mm含量85%时，经过二次磁选即可得到产率81.67%、品位为69.26%的高纯度铁精矿。同时TFe回收率为97.12%；

3） 采用磁选柱作为精选，在上升水流为14 L/min的条件下可获得铁精矿品位为68.97%的优良指标，磁选柱最优指标与磁选机结果基本相当；

4） 采用“再磨+磁选+反浮选”的工艺流程，可获得含铁品位 70.43%，酸不溶物小于 2%的超级铁精矿，同时TFe回收率为91.27%。