王海霞 李月旺 曹汉青 孟奥书

(河钢集团矿业公司司家营北区分公司)



南非磷尾矿在司家营研山铁矿加工的可行性试验

王海霞 李月旺 曹汉青 孟奥书

(河钢集团矿业公司司家营北区分公司)

南非磷尾矿全铁品位为56.22%，有害元素硫、磷含量较低，但钛含量较高为4.23%。针对此情况，该厂制定了2套加工试验方案：一是将南非磷尾矿混入现有生产工艺流程；二是对南非磷尾矿进行单独加工处理，将单独选别精矿与研山铁矿自产精矿按一定比例混合，从而降低精矿中的钛金属含量。经过对南非磷尾矿进行一系列选矿试验研究，最终确定推荐使用第2套加工方案进行选别。

钛含量 可磨度 重选 弱磁选 浮选

司家营研山铁矿位于河北滦县，属于鞍山式沉积变质铁矿床。矿石类型主要为赤铁石英岩和磁铁石英岩两大类[1]。该矿目前采用阶段磨矿、粗细分级、重选—强磁—阴离子反浮选流程[2]。鉴于南非磷尾矿中钛金属指标含量远高于冶炼要求指标的情况，为进一步探究南非磷尾矿在司家营研山铁矿加工的可行性，该矿制定了两套试验方案：一是将南非磷尾矿混入现有生产工艺流程，二是对南非磷尾矿进行单独加工处理，将单独选别精矿与研山铁矿自产精矿按一定比例混合，从而降低精矿中的钛金属含量。司家营研山铁矿针对以上两套试验方案分别进行了磨矿试验、重选试验、不同磁场强度下的磁选试验、浮选试验等一系列试验研究，进而确定了加工南非磷尾矿的最佳试验方案。

1 南非磷尾矿矿样性质

1.1 南非磷尾矿的化学成分

对南非磷尾矿进行多元素化学成分分析，结果见表1。

表1 南非磷尾矿多元素分析结果 %

由表1可知，矿样中铁含量较高，硅、磷、硫指标均满足冶炼要求，但钛金属含量远高于冶炼要求指标，直接影响精矿的销售。

1.2 粒度分析

取100 g南非磷尾矿矿样进行筛孔尺寸分别为0.850、0.425、0.250、0.180、0.150、0.105、0.074 mm的筛析试验，筛分结果见表2。由筛分结果可以看出，南非磷尾矿粒度组成比较均匀。

表2 原矿粒度分析结果

1.3 原矿相对可磨度测定

以研山铁矿2段磨矿给矿作为标准矿石，与试验矿石进行磨矿对比试验。将2种矿石各自混匀缩分出待磨矿样，每份500 g，均采用RK/ZQMφ240 mm×90 mm锥形球磨机按62.5%的磨矿浓度进行不同时间的磨矿试验，并对磨矿产品分别进行细度测定(见表3)并进行计算，得出每次磨矿新生成的-0.074 mm粒级含量(见图1)，并与标准矿石进行比较。

表3 磨矿细度对比结果

由表3、图1可知，在磨矿时间为4.5 min 时，研山铁矿矿石新生成-0.074 mm粒级含量为57.00%，南非矿矿石新生成-0.074 mm粒级含量为56.56%，新生成的-0.074 mm粒级含量基本相同；随着磨矿时间的增加，南非矿新生成-0.074 mm粒级含量逐渐高于研山矿新生成-0.074 mm粒级含量，说明南非矿比研山铁矿矿石易磨。

图1 南非矿与研山矿新生成-0.074 mm粒级含量对比曲线

2 试验研究及结果

根据司家营研山铁矿现有工艺流程，分别对南非磷尾矿进行重选、磁选、浮选试验研究，以确定合理的试验方案。

2.1 不同细度磁选管试验

将南非磷尾矿进行球磨机开路磨矿，每份试样重500 g，磨矿浓度均为62.5%，分别取试样各50 g，用φ50 mm磁选管进行选别试验，磁场强度为191.08 kA/m。试验结果见表4。

表4 不同磨矿细度磁选管试验

由表4可知，随磨矿细度的增加，精矿铁品位增加，铁回收率减少，但铁回收率的变化不是很大；当磨矿细度约为-0.074 mm 70%左右时，精矿铁品位已达到要求；考虑随着磨矿细度增加，能耗也增加，故选取磨矿细度为-0.074 mm 73.23%进行选别试验。

2.2 重选试验

2.2.1 摇床试验

将南非磷尾矿磨至-0.074 mm 73.23%，利用LYS(N)-1 100 mm×500 mm摇床进行试验，试验结果见表5。

2.2.2 螺旋溜槽试验

在磨矿细度为-0.074 mm 73.23%、给矿浓度为40%的条件下进行南非磷尾矿溜槽试验，试验结果见表6。

表5 南非磷尾矿摇床试验结果 %

表6 南非磷尾矿螺旋溜槽试验结果 %

由表5、表6可知，南非磷尾矿摇床选别精矿铁品位为62.43%，螺旋溜槽选别精矿铁品位为62.17%，精矿铁品位均达到了指标要求；但螺旋溜槽选别精矿铁回收率仅为39.15%，比摇床选别精矿回收率低，因此摇床选别效果比螺旋溜槽选别效果好。

2.3 磁选试验

2.3.1 不同磁场强度磁选管试验

分别取6份磨矿细度为-0.074 mm 73.23%的50 g南非磷尾矿样品，进行不同磁场强度条件下的磁选管试验，试验结果见表7。

表7 不同磁场强度磁选管试验结果

由表7可知，南非磷尾矿属于强磁性矿物，磁选管选别后的精矿铁品位及铁回收率均较高；但随着磁场强度的变化(95.54～238.85 kA/m)，选矿指标无明显差别。

2.3.2 不同磁场强度条件下的弱磁选试验

根据磁选管试验结果，将南非磷尾矿磨至-0.074 mm 73.23%，分别进行磁场强度为95.54、238.85 kA/m的弱磁选试验，试验结果见表8。

表8 不同磁场强度条件下弱磁选试验结果

由表8可知，95.54 kA/m磁场强度下的弱磁选精矿铁品位为63.10%，铁回收率为97.93%；238.85 kA/m磁场强度下的弱磁选精矿铁品位为62.44%，铁回收率为97.24%；95.54 kA/m磁场强度下的选别精矿品位和回收率均较高，选别效果较好。

2.4 浮选试验

根据浮选生产现场要求，将南非磷尾矿磨至-0.074 mm 91.20%，在NaOH用量为1 250 g/t、淀粉用量为1 050 g/t、CaO用量为 678.5 g/t、捕收剂用量为(700+350)g/t的条件下进行反浮选试验，试验结果见表9。

表9 浮选试验结果 %

由表9可知，浮选精矿铁品位为64.09%，铁回收率为97.89%；与磁选选别结果相比，铁品位虽有所提高，但铁回收率相近，且浮选成本较高，故不建议采用浮选进行分选。

3 结 语

(1)南非磷尾矿在磨矿细度为-0.074 mm 70%左右时的选别指标最佳，而司家营研山铁矿生产现场的2段磨矿产品-0.074 mm粒级含量只达到50%左右，因此混入研山铁矿现有流程后，势必会对南非磷尾矿选别指标造成影响，同时介于南非磷尾矿的矿石性质异于研山铁矿的矿石性质，在现场闭路生产的情况下，会出现反富集现象对原流程的正常生产造成影响。经多方面考虑，不能将南非磷尾矿混入现有工艺流程，建议对南非磷尾矿进行单独加工处理。

(2)南非磷尾矿-0.074 mm粒级含量仅为16.67%，因此南非磷尾矿需再磨，进一步提高矿物的单体解离度以利于分选。由重选试验结果可以看出，摇床选别效果比螺旋溜槽选别效果好，故不建议使用螺旋溜槽进行分选。由重选和磁选试验结果可以看出，南非磷尾矿进行摇床选别后的精矿铁品位为62.43%，铁回收率为67.17%；在95.54 kA/m磁场强度下的弱磁选精矿铁品位为63.10%，铁回收率为97.93%，弱磁选选别效果较好。故建议对南非磷尾矿单独进行磁选选别，选别精矿中TiO2含量为4.59%，钛含量仍高于冶炼要求指标。因此将单独选别精矿与研山铁矿自产精矿按一定比例混合，以降低精矿中的钛含量。

[1] 魏焕民，苗淑贤，赵争争，等.司家营研山铁矿浮选尾矿回收研究[J].矿业工程，2013， 11(2):24-26.

[2] 严明超，王艳玲，刘 梅，等.司家营研山铁矿高压辊磨流程的优化[J].现代矿业，2015(7):227-228.

2016-09-23)

王海霞(1986—)，女，工程师，063700 河北省唐山市滦县响堂镇。