皇甫明柱 胡义明 袁风香

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

国外某铬铁矿选矿试验*

皇甫明柱1,2胡义明1,2袁风香1,2

(1.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司；2.华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司)

为合理开发利用国外某铬铁矿资源，在对该铬铁矿进行矿石性质研究的基础上，进行了大量的试验研究。试验结果表明：通过采用筛分分级—粗粒摇床重选—细粒螺旋溜槽重选—中矿再磨螺旋溜槽重选工艺流程，可获得Cr2O3品位为44.89%、Cr2O3回收率为10.01%的粗粒精矿和Cr2O3品位为46.45%、Cr2O3回收率为83.17%的细粒精矿，取得了较好的选别指标，达到了当地合金厂的产品质量要求。

铬铁矿 摇床 螺旋溜槽 重选

铬作为现代科技中的一种重要金属，其用途极为广泛，主要用于冶金、耐火材料与化学工业领域。在冶金工业中，铬主要以铁合金的形式用于生产不锈钢和各种合金钢等；在化学工业中，铬铁矿主要用来生产重铬酸钠，进而制取其他含铬化合物；在耐火材料中，铬铁矿用来制造铬镁砖、铬砖等耐火砖以及其他特殊耐火材料。

随着我国不锈钢和铁合金产业的快速发展，对铬矿和铬铁的需求量不断增长，但我国铬铁矿资源储量较少，铬铁矿资源严重短缺，只能长期依靠进口来满足国内需求。我国某大型企业在国外某大型铬矿山处理的铬铁矿石中主要金属矿物以铬铁矿和铬尖晶石为主，含有少量赤铁矿、脉石矿物主要为蛇纹石、橄榄石和少量碳酸盐。为高效开发和合理利用该矿产资源，提高Cr2O3品位和回收率，对该铬铁矿石进行了选矿试验研究，最终试验研究获得的精矿达到了当地合金厂的质量要求[1]。

1 矿石性质

对原矿进行化学多元素及铬物相分析，分析结果见表1、表2。

表1 原矿化学多元素分析结果 %

由表1可知，矿石主要有价元素为铬，Cr2O3含量为39.50%；主要杂质成分为SiO2、MgO和Al2O3，三者含量分别为14.66%、13.90%和11.15%；其他元素含量均较低，有害元素S、P、As含量较低；主要目的元素为Cr，而SiO2、MgO和Al2O3是选矿过程中剔除的主要对象。

表2 原矿铬物相分析结果 %

铬物相Cr2O3含量Cr2O3分布率铬铁矿与铬尖晶石中Cr2O336.5292.45磁铁矿中Cr2O30.731.85硅酸盐中Cr2O32.255.70合计39.50100.00

由表2可知，Cr2O3主要赋存在铬铁矿与铬尖晶石中，分布率为92.45%，而磁铁矿和硅酸盐中的Cr2O3含量较低，分别为1.85%和5.70%。

2 试验方案

由于铬矿物的密度为4.3～4.5 g/cm3，脉石矿主要为硅酸盐矿物，密度一般为2.6～4.0 g/cm3，根据两者之间密度差异的大小，目前国内外大多数国家常用重介质选矿或重选的方法来选别铬矿物，但对于品位较低或矿物组成更为复杂的矿石就需要采用新的方法。重选选别铬铁矿普遍使用的设备是摇床和螺旋溜槽，摇床是分选细粒矿石的常用设备，处理金属矿石选别粒度为3.0～0.019 mm。摇床突出的优点是分选精确性高，经过1次分选可得到高品位精矿或废弃尾矿，并同时可接出多个产品，平面摇床看管容易，调节方便；但其主要缺点是设备占地面积大，单位厂房面积处理能力低[2]。

螺旋溜槽具有结构简单、处理量高、操作方便、生产费用低等优点，适于处理0.8～0.03 mm矿石和砂矿，目前已广泛应用于处理铁矿石、铬矿石以及钨、锡矿石等，均取得了较好的选别指标。根据矿石中铬铁矿粒度以及铬铁矿石与脉石矿物的比重差异，采用重选回收铬铁矿在技术与经济上都是较合理的方案。

3 重选试验

摇床和螺旋溜槽作为重选设备分选精度高，也是目前选别铬铁矿普遍使用的设备，摇床分选粒级与螺旋溜槽相比较宽，故采用这2种设备对破碎至2～0 mm粒级铬铁矿进行选别试验。针对2～0.8 mm粒级采用摇床进行重选，0.8～0 mm粒级采用螺旋溜槽进行重选试验。

2～0.8 mm粗粒级矿石采用型号为1 950 mm×900 mm的云锡式6-S摇床进行分选，床面为粗砂摇床，矿石不需磨矿在粗颗粒情况下可获得合格精矿，不但节省磨矿费用，而且可避免铬铁矿泥化损失，提高铬金属的回收率。

0.8～0 mm细粒级矿石采用型号为5LL-600 mm的螺旋溜槽进行分选，细粒级铬铁矿用螺旋溜槽代替细砂摇床选别，螺旋溜槽的单位面积处理量比摇床大，相应占地面积小、制造简单、节省动力，同时可保证细级别的金属回收率与精矿质量。

3.1 粒度分级试验

将破碎至2～0 mm的矿样采用0.8 mm筛子筛分成2～0.8 mm和0.8～0 mm两个粒级， 筛分结果见表3。

表3 筛分样2～0 mm筛分结果

由表3可知，2.0～0.8 mm粒级产率为15.93%，Cr2O3品位为31.74%，0.8～0 mm粒级产率为84.07%，Cr2O3品位为41.26%，分布率为87.28%；2.0～0.8 mm粒级品位较低，说明破碎过程中大量的细粒级围岩混入此级别中，致使该粒级Cr2O3品位较低。

3.2 2.0～0.8 mm摇床重选试验

将筛分至2～0.8 mm粒级的矿样采用型号为 1 950 mm×900 mm的云锡式6-S摇床进行重选试验，在横向坡度为2°、冲程为15 mm、冲次为 300 次/min、给矿浓度为15%的条件下进行1粗1精重选试验，试验流程见图1，试验结果见表4。

图1 2～0.8 mm摇床单一重选试验流程

表4 2～0.8 mm摇床单一重选试验结果 %

由表4可知，2～0.8 mm粗粒级通过1粗1精摇床重选，可获得精矿Cr2O3品位为44.89%，回收率为78.71%的较好指标。

3.3 0.8～0 mm螺旋溜槽试验

将筛分至0.8～0 mm的细粒级矿样在浓度为15%的条件下，采用5LL-600螺旋溜槽进行螺旋溜槽重选试验，试验流程见图2，试验结果见表5。

由表5可知，0.8～0 mm粒级通过螺旋溜槽1次重选可获得相对原矿产率为41.75%、Cr2O3品位为46.21%和相对原矿回收率为48.55%的高质量Cr2O3精矿，同时可看出中矿Cr2O3品位和尾矿Cr2O3品位较高，分别为38.70%和31.22%，而且两者品位相差不大均在30%以上，说明在此粒度下两者密度较为接近，且部分颗粒未能单体解离，是造成中矿Cr2O3品位和尾矿Cr2O3品位较高的原因。因此，为进一步提高回收率，并获得高质量的Cr2O3精矿，后续试验拟对该部分产物进行磨矿—重选试验研究。

图2 0.8～0 mm螺旋溜槽重选试验流程

表5 0.8～0 mm螺旋溜槽重选试验结果 %

为充分利用该矿产资源和进一步提高回收率，将2～0 mm摇床重选所得中矿、0.8～0 mm螺旋溜槽重选中矿和尾矿混合后进行后续试验，混合后产品Cr2O3品位经分析为34.71%。

3.4 混合产品磨矿—重选试验

将2～0 mm摇床重选精矿、0.8～0 mm螺旋溜槽重选中矿和尾矿混合后进行磨矿细度试验， 重选设备采用5LL-600螺旋溜槽，试验流程见图3，试验结果见表6。

图3 混合产品磨矿细度试验流程

由表6可知，随着磨矿细度的增加，精矿Cr2O3品位提高，当磨矿细度由-0.074 mm 60%增加至 -0.074 mm 70%时，精矿Cr2O3品位提高1.77个百分点，而回收率下降了0.42个百分点，当磨矿细度-0.074 mm粒级增加至80%时，精矿Cr2O3品位提高不大，而回收率大幅下降，为兼顾精矿品位和回收率，故磨矿细度选择-0.074 mm 70%为宜。

3.5 磨矿产品螺旋溜槽中矿精选试验

由于混合产品螺旋溜槽重选所得中矿Cr2O3品位较高，不能作为尾矿抛弃，为进一步提高该部分中矿品位和回收率，针对该部分中矿进行1次螺旋溜槽精选试验，试验设备为5LL-600螺旋溜槽，试验流程见图4，试验结果见表7。

表6 混合产品磨矿细度试验结果 %

磨矿细度(-0.074mm)产品名称作业产率相对原矿产率Cr2O3品位作业回收率相对原矿回收率50精矿54.3225.4144.9870.5028.80中矿31.3514.6727.3224.7110.09尾矿14.336.7011.584.791.96给矿100.0046.7834.65100.0040.8560精矿52.8724.7345.9270.0428.61中矿29.1213.6228.0223.549.62尾矿18.018.4312.356.422.62给矿100.0046.7834.66100.0040.8570精矿50.6623.7047.6969.6228.44中矿26.7412.5128.4921.958.97尾矿22.6010.5712.938.433.44给矿100.0046.7834.71100.0040.8580精矿48.8522.8548.0267.3627.52中矿27.2212.7430.2223.629.65尾矿23.9311.1913.129.023.68给矿100.0046.7834.82100.0040.85

图4 混合产品螺旋溜槽重选中矿精选试验流程

表7 混合产品螺旋溜槽中矿精选试验结果 %

3.6 数质量流程

根据以上试验结果绘制铬矿选矿全流程数质量流程，见图5。

4 结 论

(1)南非某铬矿中Cr2O3含量为39.50%，物相分析表明Cr2O3主要赋存在铬铁矿与铬尖晶石中，分布率高达92.45%；主要脉石矿物为蛇纹石、橄榄石、石英，其他脉石矿物含量较少。

(2)通过采用筛分分级，2～0.8 mm粒级摇床重选，-0.8 mm粒级螺旋溜槽重选，以及2～0 mm摇床所得中矿、-0.8 mm粒级螺旋溜槽中矿和尾矿混合后通过磨矿(磨矿细度为-0.074 mm 70%)螺旋溜槽重选的工艺流程，其中2～0.8 mm摇床重选获得含Cr2O3品位为44.89%、回收率为10.01%的较好指标，-0.08mm螺旋溜槽重选获得了精矿Cr2O3品位为46.45%、回收率为83.17%的较好指标。试验结果证明，针对该铬矿采用单一重选工艺流程是可行的。

图5 铬矿选矿试验数质量流程

[1] 李先荣，陈 宁，董明甫，等.铬铁矿选别技术的研究进展[J].广州化工，2014(1)：32-34.

[2] 胡义明，韩跃新.某低品位铬矿石选矿试验[J].金属矿山，2012(6)：57-60.

Beneficiation Experiment on a Chromite Ore Abroad

Huangfu Mingzhu1,2Hu Yiming1,2Yuan Fengxiang1,2

(1. Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Co., Ltd.; 2. National Engineering Research Center of Huawei High Efficiency Recyclic Utilization of Metal Mineral Resources Co., Ltd.)

In order to reasonably develop and utilize a chromite resource abroad, on the basis of the nature of the chromite ore, a large number of tests have been carried out. Experiment results show that by using screening classification-gravity separation by shaking table for coarse grains-gravity separation by spiral chute for fine grains-regrinding the middlings and then endure spiral chute gravity separation process, coarse concentrate with Cr2O3grade of 44.89% and recovery rate of 10.01%, also fine concentrate with Cr2O3grade of 46.45% and recovery rate of 83.17% was obtained. Good index was achieved, and reach requirements of the local alloy factory product quality.

Chromite, Shaking table, Spiral chute, Gravity separation

“十二五”国家科技支撑计划项目(编号:2011BAB07B05)。

2015-05-18)

皇甫明柱(1981—)，男，工程师，243000 安徽省马鞍山市经济技术开发区西塘路666号。