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工艺矿物学与选矿学的关系范文1
【关键词】 矿物 金属硫化物 铁精矿降硫
正文
伊朗位于亚洲西部，属中东国家，在伊朗已探明铁矿储量为47亿t，具有良好的市场前景。但伊朗铁矿石普遍含硫较高，为了更好的对当地矿产进行开发，根据业主委托，将Galali和BABAALI（以下简称：样品G、样品B）两种铁矿通过一定比例混合后，针对综合样品进行选矿工艺试验研究，以获得低硫高品位铁精矿。
一、工艺矿物学研究
1、矿石化学成分
1）矿石中可供选矿回收的主要组分是铁，品位样品B为44.56%、样品G为51.64%；铜、锌和钴等其它有价金属元素均因含量太低，综合利用的价值不大。矿石TFe/FeO的比值样品B为2.37、样品G为1.59，说明它们的氧化程度都较低。
2）为达到富集铁矿物的目的，需要选矿排除的脉石组分两样品均以SiO2为主，其次是Al2O3、CaO和MgO，四者合计含量样品B为31.36%、样品G为21.13%。有害杂质磷的含量均在0.1%以下，而硫的含量明显较高，特别是样品G含硫达7.50%，因此铁精矿的脱硫作业对样品G将尤为重要。
3）样品B中铁的赋存状态较为简单，分布在磁铁矿中的铁所占比例高达84.49%，这即为选矿采用单一弱磁选工艺分选样品中铁矿物时铁的最大理论回收率；与样品B不同的是，样品G中赋存在磁性铁矿物中的铁仅占75.00%，较样品B低了9.49个百分点，其余部分则主要以磁黄铁矿的形式产出，其分布率占13.36%，显然采用弱磁选工艺作为原则流程处理本类型矿石时，磁黄铁矿亦将随同磁铁矿一起富集到铁精矿中，这也是需要进一步增加浮选作业降低铁精矿中硫含量的主要原因。
概括化学成分特点，可以认为两样品均属低磷的单一原生磁铁矿矿石，但样品G因硫的含量过高而具富硫铁矿石（S≥5%）的特征。
2、矿物组成
无论样品B还是样品G，矿块肉眼下多显深灰黑色，常具结构较为致密的浸染状或块状构造。镜下鉴定、X射线衍射分析和扫描电镜分析综合研究表明，两样品中铁矿物的种类较为单一，除磁铁矿以外，仅样品B中偶见赤铁矿零星分布；金属硫化物样品B主要是黄铁矿和少量黄铜矿，而样品G中最重要的金属硫化物是磁黄铁矿，黄铁矿则居于较次要的地位，并出现少量白铁矿.
3、主要矿物的产出形式
磁铁矿：选矿富集回收铁的主要目的矿物。自形、半自形等轴粒状或不规则状，晶体粒度变化较大，粗者可至1.0mm左右，细小者小于0.01mm，一般介于0.04～0.5mm之间。总体来看，两样品中磁铁矿均主要以致密状集合体和浸染状两种形式产出。因此与脉石之间多呈现出包裹镶嵌的交生关系，其体积含量普遍低于30%，部分甚至小于5%而过渡为星散浸染状。
赤铁矿：仅见于样品B的个别矿块中。主要呈板片状沿磁铁矿粒间或边缘交代（照片11），粒度0.02～0.05mm不等。
金属硫化物：包括磁黄铁矿、黄铁矿、白铁矿和黄铜矿。其中磁黄铁矿是样品G中最重要的金属硫化物，大部分矿块中均可见及，但分布不甚均匀，个别矿块中较为集中其含量可达30～50%。根据集合体形态和与磁铁矿的嵌连关系，可将样品G中磁黄铁矿的产出形式大致分为两种：一是呈不规则团块状或短脉状集合体沿磁铁矿粒间、边缘或裂隙充填，亦可交代黄铁矿，部分集合体内部常包含数量不等的细粒磁铁矿残余，粒度粗者大于5.0mm，一般0.2～1.5mm不等；二是呈微细的蠕虫状、乳滴状或不规则状与磁铁矿混杂交生粒度细小者仅0.005mm左右，大多变化于0.01～0.06mm之间。上述两种产出形式的磁黄铁矿通常见于同一矿块中，二者矿物含量比约为85：15，尤其在磁黄铁矿较为富集的部位，乳滴状、蠕虫状磁黄铁矿出现的频率较高。概括样品G中磁黄铁矿的嵌布特征是分布广泛，粒度变化极大，与磁铁矿的交生关系十分密切，粒度微细者表现尤为明显，但因为团块状所占比例较高，所以预计通过适度磨矿后，绝大部分将可能得到较好的解离。然而需要指出的是，根据弱磁选尾矿中含有一定数量磁黄铁矿的特征，可以认为样品中实际上存在六方晶系和单斜晶系两种类型的磁黄铁矿。前者为顺磁性矿物，弱磁选过程中极易随同磁铁矿一起进入铁精矿，从而导致铁精矿中硫的含量偏高，而与其是否呈单体状态并无直接关系；单斜晶系的磁黄铁矿属铁磁性矿物，弱磁选过程中其分选行为与黄铁矿、角闪石、透辉石、金云母和绿泥石等大致相同，因此可以通过弱磁选将其排入尾矿。据粗略估计，样品G中六方磁黄铁矿和单斜磁黄铁矿的矿物含量比大致为60：40。由此可推算出弱磁选铁精矿中硫的含量将波动于5.50%左右。显然，为获得硫含量较低的优质铁精矿，必须增加浮选作业脱除弱磁选铁精矿中磁黄铁矿。
脉石矿物：两样品中脉石矿物的种类虽然大致相同，但含量差异较大.
4、主要目的矿物的嵌布粒度
单纯从嵌布粒度分析，欲使90%以上的磁铁矿和金属硫化物均获得解离，处理样品B时以选择-0.30mm的磨矿细度（-0.074mm部分约占55%）较为适宜，而对样品G来说则需要选择-0.15mm的磨矿细度（-0.074mm部分约占75%）。造成样品G中磁铁矿较难解离的原因主要在于其粒度不均匀、部分与磁黄铁矿或脉石的交生关系过于复杂。由于样品G在综合样中所占比例较高，因此处理该类型样品时，亦以选择-0.074mm部分占70～75%的磨矿细度为宜。
二、选矿试验
1、预选抛尾试验
预选抛尾可以大幅度降低入磨矿量，提高入选品位，降低单位矿石处理成本，为了考查原矿是否可以通过预选丢弃大量废石，采用磁滑轮对原矿进行了不同条件的干式抛尾试验从试验结果中可以看出，对于Galali样品，无论在哪种试验条件下，所抛出尾矿的TFe品位均较高，且随着抛尾粒度的增加，所抛出的尾矿TFe品位越高，最低仍为20.09%，因此不适于干式预选抛尾。对于BABAALI样品，在抛尾粒度为-8mm，磁场强度为0.12T，磁滑轮转速为800 r/min时，抛出尾矿产率为10%，TFe品位为11.69%，其余条件下尾矿品位较高。
2、磁选管试验
1）在磁场强度为0.12T条件下，对Galali样品进行了不同磨矿粒度的磁选管试验
从试验结果中可以看出，随着磨矿粒度的增加，磁选铁精矿TFe品位逐渐升高，回收率逐渐降低，当磨矿粒度为-0.045mm94.37%时，铁精矿TFe品位达到了68.06%，回收率为84.73%，这说明该矿石铁矿物嵌布微细，需要细磨才能使其单体解离。同时，我们发现磁选精矿中硫含量很高，在精矿TFe品位为68.06%时，硫含量仍高达5.30%，这与矿石中含有大量的磁黄铁矿有关。
2）在磁场强度为0.12T条件下，对BABAALI样品进行了不同磨矿粒度的磁选管试验
从试验结果中可以看出，BABAALI样品可选性较好，铁矿物嵌布粒度较粗，在磨矿粒度为-0.075mm55.53%时，铁精矿品位可以达到68.29%，回收率为87.64%。
3）在磁场强度为0.12T条件下，对综合样品进行了不同磨矿粒度的磁选管试验，从试验结果中可以看出，随着磨矿粒度的增加，铁精矿TFe品位随之增加，铁回收率有所降低，当磨矿粒度为-0.075mm86.32%时，可以获得铁精矿产率为62.62%、TFe品位68.01%、回收率86.78%的选矿指标。考虑到实际生产磁选作业的夹杂问题，在同样磨矿粒度下，铁精矿品位要更低一些，因此，如果想要获得68%以上品位的铁精矿，磨矿粒度要更细才能达到。
3、原矿粒度组成
为查明原矿破碎至-3mm时的粒度组成情况，对实验室试验所用原矿样进行筛析试验
4、铁精矿降硫试验
从弱磁选、弱磁选与细筛、磁选柱组合的试验结果分析，精矿中铁品位虽然可以达到68%以上，但是其中硫含量仍然有4%左右，经镜下观测表明，铁精矿中的硫绝大多数以磁黄铁矿形式存在，采用单一的磁选或磁选与细筛、磁选柱组合难以将硫降至0.4%以下，因此，需要考虑浮选降硫，以最终磨矿粒度为-0.075mm 95.00%（-0.045mm68.65%）、阶段磨矿―阶段弱磁选―细筛―磁选柱工艺生产的磁选柱精矿作为浮选降硫的给矿，进行铁精矿降硫试验。
5、铁精矿降硫药剂制度试验
为考查铁精矿降硫合适的药剂制度，进行了几种不同药剂制度组合的试验研究，试验采用一次粗选、一次扫选，浮选药剂用结果表明：所采用的药剂制度均可以使铁精矿中硫含量降至0.4%以下，由于铁精矿中的硫主要以磁黄铁矿形式存在，而磁黄铁矿的可浮性较差，因此，活化剂的选择至关重要。综合考虑铁精矿中硫含量以及铁回收率，选择草酸、丁黄药+Y89与2#油的组合作为磁选精矿的脱硫药剂制度比较合适。
6、粗选活化剂用量试验
在粗选捕收剂丁黄药+Y89用量500g/t、起泡剂2#油用量36.4 g/t、扫选用量减半的条件下，进行了粗选活化剂草酸的用量试验，采用一次粗选一次扫选流程，量对浮选给矿计算（下同），从结果中可以看出，在捕收剂用量为400g/t时，随着草酸用量的增加，铁精矿产率逐渐减小，但变化不是很大，铁精矿中硫含量均在0.1%以下，综合考虑精矿中硫含量以及铁的回收率以及草酸的价格问题，因此选择草酸用量2000g/t比较合适。
7、粗选捕收剂用量试验
在活化剂用量的基础上，进行脱硫捕收剂丁黄药+Y89的用量试验，试验流程为一次粗选一次扫选，粗选草酸用量2000g/t，2#油用量36.4 g/t，扫选药剂用量减半从结果中可以看出，随着捕收剂用量的增加，铁精矿中的硫含量逐渐减小，在捕收剂用量为100g/t时，铁精矿中硫含量为0.23%，铁的作业回收率为85.68%。因此，选择捕收剂用量为100g/t是合适的。
8、粗选起泡剂用量试验
在粗选活化剂、捕收剂用量的基础上，进行起泡剂2#油的用量试验，试验流程为一粗一扫，粗选草酸用量2000g/t，捕收剂用量200 g/t，扫选药剂用量减半，从结果中可以看出，随着起泡剂用量的增加，铁精矿中的脱硫率明显提高，硫含量显著降低，因此，粗选合适的起泡剂用量为36.4g/t，此时精矿中硫含量为0.30%。
9、扫选药剂用量试验
流程中增加扫选作业可以对降硫作业起保障作用，工业应用也比较可靠。因此，在前期粗选作业条件试验基础上，进行了扫选作业药剂用量试验，粗选作业活化剂草酸用量2000g/t，捕收剂丁黄药+Y89用量100g/t，起泡剂2#油用量36.4 g/t结果表明，扫选作业的作用还是非常明显的，在相同的粗选作业条件下，粗选作业后得到的铁精矿中硫含量仍然较高，达到了1.49%。增加扫选作业后，铁精矿中的硫含量迅速降低。综合考虑铁精矿中硫含量以及铁的回收率，选择扫选作业药剂用量为草酸用量1000g/t，捕收剂丁黄药+Y89用量50g/t，起泡剂2#油用量18.2 g/t比较合适。
结论：对铁矿Galali和BABAALI两种矿样，矿石中含有大量的黄铁矿和磁黄铁矿，黄铁矿由于磁性较弱、粒度较粗，在磁选过程中可以去除，磁黄铁矿主要以六方晶系和单斜晶系两种类型存在，其中以六方晶系存在的磁黄铁矿在磁选过程中极易随磁铁矿进入精矿中，从而造成最终精矿硫含量偏高。因此，必须经过浮选降硫才能获得硫含量较低的优质铁精矿。
参考文献
1.孙体昌，李定一 ，张润仙；石灰与黄铁矿作用时间对抑制效果的影响及机理[J]；有色金属（选矿部分）；2002年02期
2.张芹，胡岳华，顾帼华，聂珍媛；磁黄铁矿自诱导浮选电化学的研究[J]；有色金属（选矿部分）；2004年02期
