0 前言

梅山铁矿是我国一储量丰富的大型矽卡岩铁矿床, 是上海梅山冶金公司铁矿石原料基地。目前由于铁精矿中杂质磷、硫含量较高, 1988年产铁精矿平均含P0.33%、S0.54%, 致使公司自产铁精矿在烧结矿所占比例仅为45%左右, 每年需从国外进口数百万吨铁精矿, 这不仅造成巨额外汇负担, 而且严重地影响了公司的综合经济效益。因此, 改善梅山铁精矿质量, 杂质磷、硫含量分别低于0.25%是亟待解决的问题。尽管已在国外做了多次试验, 我国的有关科研机构也做了一些试验, 但就铁精矿的深选还没获得稳妥可行的工艺流程。加之梅山铁精矿粘性较高, 造成过滤困难, 精矿卸车困难, 还影响烧结厂配料的准确性。因此降低铁精矿的粘性, 改善其过滤性能, 也是深选需要解决的问题。

1 梅山铁矿重选铁精矿性质

梅山重选铁精矿含铁矿物种类较多, 以磁铁矿(比磁化系数92000×10^-6cm³/g)为主, 次为赤铁矿, 镜铁矿(210×10^-6cm³/g)、假相赤铁矿、半假相赤铁矿(92000～210×10^-6cm³/g), 褐铁矿(150 ～250×10^-6cm³/g)、菱铁矿(120×10^-6cm³/g), 以上七种是工业铁矿物, 含量达73%, 此外还有少量的黄铁矿(10～5×10^-6cm³/g)和白铁矿(4×10^-6cm³/g)等。脉石矿物含量约20%, 主要为白云石和方解石, 其次为石英, 以及少量高岭石、磷灰石(19～9×10^-6cm³/g)、绿泥石和石榴子石等, 重选精矿含铁51.07%, 其多元素分析及金属分布分别见表 1和表 2。

工艺矿物学研究表明:硫在重选铁精矿中含量为3.16%, 是富杂质元素。主要赋存于黄铁矿中。黄铁矿多以网脉状分布在磁铁矿、赤铁矿集晶体颗粒间隙。破磨后, -0.076+0.04mm粒级单体率88.9%.有害杂质磷呈单一的磷灰石矿物出现.其嵌布粒度细, 与铁矿物, 尤其是赤铁矿、菱铁矿共生关系密切。常呈0.006～0.05mm的自形粒状、柱状或柱状晶体嵌布于小团块的菱铁矿、石英中。

2 重选铁精矿再选方案

通过工艺矿物学研究, 重选精矿含硫、磷有害杂质元素的矿物嵌布粒度小, 与铁矿物共生密切, 必须细磨使它们单体解离后, 才能有效地分选除杂。大量的研究工作已表明, 重选铁精矿经适当细磨, 用常规硫化矿浮选方法便能很好的将硫脱除, 并可获得硫精矿。现在梅山铁矿选厂的生产流程是将重选铁精矿磨矿后, 进人浮选脱硫, 但获得铁精矿含硫仍较高, 这是由于兼顾铁精矿过滤效果, 磨矿细度(-200目含量55%)不够所致。重选铁精矿中, 磷灰石的嵌布粒度比黄铁矿更为细小, 要除磷也必须采用细磨。

根据重选铁精矿中工业铁矿物和磷灰石磁性的差异, 用磁选可把它们分开, 同时还能把浮选脱硫后残存在铁精矿中已解离的黄铁矿、白铁矿再进一步排除。已有生产实例表明, 磁选精矿易于过滤。因此, 用磁选脱磷是适宜的。

重选铁精矿再选方案选为:重选铁精矿经磨矿后浮选脱硫, 得硫精矿; 槽底产品(铁精矿)以磁选脱磷, 得杂质硫、磷含量符合要求, 且易于过滤的磁选铁精矿。

3 全磁流程深选铁精矿

试验中将重选铁精矿磨至77%－200目(矿山要求不大于80%－200目)进行常规硫化矿浮选, 一粗一扫开路, 得铁精矿(槽底产品)含Fe51.3%, S0.21%, P0.32%。

3.1 弱磁一强磁工艺流程

弱磁选一粗一扫一精, 场强96KA/m; 强磁选一次选别, 场强875KA/m, 选别结果见表 3。

弱磁选作业采用φ40XCRS-74型鼓形弱磁选机; 强磁选作业采用SQC型湿式强磁选试验装置, 分选介质为导磁不锈钢齿板。

上述结果表明, 弱磁一强磁工艺流程选别铁精矿可得磷含量合符要求的深选精矿, 铁回收率达96.62%, 效果良好。但是, 强磁选作业的精矿产率高达83.3%, 这在工业生产上, 必将导致强磁选机处理能力的下降。而且重选铁精矿含有多种不同磁性的铁矿物, 尽管通过弱磁选除去了磁铁矿, 但进入强磁作业的矿物中尚有相当数量的磁性较强的半假相赤铁矿、假相赤铁矿等.这些矿物在工业生产中将堵塞分选空隙, 恶化分选效果。显然, 弱磁－强磁工艺流程在工业上实施是有困难的。

3.2 弱磁－中磁－强磁工艺流程

弱磁－强磁工艺流程中的弱磁尾矿在不同磁场强度下一次选别结果见表 4。

表 4的结果表明:在弱磁－强磁工艺流程试验基础上, 两作业中间加上一段中磁场磁选, 效果大为好转, 在这种磁场强度下, 假相赤铁犷、半假相赤铁矿所受磁力大为减小.处于类似强磁选作业中褐铁矿、菱铁矿等弱磁性矿物所处于的状态, 从而消除堵塞因素。同时把原来一次强磁选别的精矿量改为二次(中、强磁选)回收.每次作业精矿产率减小.有利于发挥设备的处理能力.也有利于减少精矿中机械夹带的杂质, 使深选精矿含磷量降低。

试验的弱磁－中磁－强磁工艺流程见图 1; 弱磁作业采用φ400×CRS-74型鼓形弱磁选机, 场强96KA/m; 中、强磁作业采用SQC型湿式磁选试验装置, 磁场强度分别为318KA/m、875KA/m; 试验结果见表 5。

从表 3和表 5可知.弱磁－中磁－强磁工艺流程所得的精矿与弱磁－强磁工艺流程精矿比较，铁回收率相当, 但含磷量更低。

后又按弱磁－中磁－强磁原则流程进行了三种磨矿粒度(-200目占75%、70%、65%)试验, 当给矿含磷0.35%时.可获得深选精矿含磷分别为0.220%、0.228%和0.234%, 铁回收率均在96%以上的指标。

该流程所得的深选铁精矿是弱磁精矿、中磁精矿和强磁精矿的综合.通过调整三段磁选设备的场强.可改变三种精矿的数量和质量, 以求得铁回收率尽可能高.而杂质含量又符合要求的深选铁精矿:同时依靠调整场强, 也可保证流程的畅通。因此.该流程在工业上易于实施。

4 弱磁一中磁一强磁三段全磁工艺流程深选铁精矿半工业试验

在试验室试验基础上.结合选厂具体情况, 确定半工业试验磨矿细度为-200目占70%。

弱磁选设备采用φ1050×400mm湿式筒型永磁选机, 顺流式.磁场强度131KA/ m.处理能力4t/h。弱磁选作业一粗一精。

中磁选设备采用赣州有色冶金研究所研制的SQC-2-700型湿式强磁选机。SQC系列磁选机是一种分选环水平旋转, 导磁不锈钢齿板为分选介质, 场强连续可调, 分选区最高场强1432KA/m.SQC-2-700型机处理量0.5～0.8t/h.给矿粒度-0.8mm。由于这种设备采用独特的环式链状磁路.精矿冲洗区剩磁仅为3.98KA/m.不易堵塞。

强磁选设备采用赣州有色冶金研究所研制的磁选新设备SLon-1000立环脉动高梯度磁选机, 最高背景场强954KA/m.处理能力4～7t/h, 给矿粒度-0.8mm。SLon型磁选机是分选环立式旋转, 导磁不锈钢板网为分选介质.配有脉动机构的连续高梯度磁选设备。该机磁场梯度高, 磁力大, 易于回收微细粒级弱磁性矿物。分选矿物时, 分选介质位于液面下.矿物颗粒在磁力、重力和脉动水力作用下, 处于松散状态, 可提高分选效率。冲洗水反冲精矿, 使分选介质不易堵塞。

试验试料取自梅山铁矿选厂浮选车间二系列浮硫后槽底铁精矿。试验流程见图 2, 弱磁选磁场强度131KA/m.中磁选磁场强度477～636KA/m.脉动高梯度(强磁场)背景磁场强度517、598KA/m, 试验结果见表 6。

深选半工业试验效果良好.所得精矿含Fe达57.50%.回收率95. 63%.杂质S、P分别降至0.145%、0.232%.灼减8.9%.碱度1.85是高炉的良好原料。

从分析半工业试验各作业产品可知, 弱磁粗选作业磁铁矿回收率96.65%。弱磁粗选精矿-0.006mm粒级含磷0.200%, 磷占有率20.90%.这说明粗选精矿机械夹带杂质较严重, 需进一步精选脱除夹带杂质。占深选铁精矿量一半的弱磁精矿的进一步降磷, 对深选铁精矿含磷量的降低起着显著作用。

弱磁精选可使铁品位从65.29%提高到66.80%.磁铁矿回收率99.34%.除硫、磷率分别为33.82%、30.01%.细粒级中排除较多, 粗粒级排出很少。

进一步回收弱磁性矿物的立环脉动高梯度磁选机(强磁选作业)可使铁品位从30.20%提高到39.68%;-0.013+0.06 mm粒级铁回收率达82.60%.一0.006mm粒级铁回收率尚有53.60%;除硫、磷效果分别为74.21%, 76.31%。强磁选作业选用SLon立环脉动高梯度磁选机是适宜的, 有效的。

5 深选铁精矿的过滤性能

为了解深选精矿的过滤性能,将其与深选前铁精矿(深选流程给矿)进行了过滤对比试验。试验结果表明, 深选铁精矿可滤性显著提高, 以滤饼含水11%为例, 深选前铁精矿可滤性为l, 则深选铁精矿可滤性可提高到3.63。

6 结语 6.1

梅山铁矿选厂铁精矿采用全磁工艺流程深选的半工业试验表明.它可以得到质量符合要求的深选铁精矿, 铁回收率95.65%, 效果良好。该深选流程易于在工业上实施.用于梅山选厂一期工程改造和二期扩建工程是适宜的, 有效的。

6.2

根据梅山铁精矿的矿石性质, 采用三段磁选即弱磁－中磁－强磁流程效果显著。它不仅有利于杂质的排除.更重要的是使流程得以畅通。

6.3

试验证明, SLon立环脉动高梯度磁选机对微细粒弱磁性矿物捕收力强; 由于脉动水的作用.获得了较高的分选效率, 而且除硫、磷效果也较好。深选流程强磁作业引用这种新型、高效磁选设备是适宜的, 有效的。

6.4

深选铁精矿可滤性显著提高, 这就解决了过滤难.精矿卸车难和均匀泯料等问题.使梅山冶金公司生产作业线流通顺畅。

6.5

深选使铁精矿质量得到改善.可使梅山冶金公司减少从国外进口大量的铁精矿; 二期工程扩建后, 深选给公司带来显著的综合经济效益, 每年可增利数千万元。