王荣林 李明军 常鲁平 刘军
（1.安徽马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司；
2.中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司）
随着我国经济的稳定持续发展，房地产建设、基础设施建设、高铁等行业迅速崛起，极大地提升了我国对钢铁的需求量［1-2］，作为钢铁工业原材料的铁矿石需求量也急剧增大。为有效解决铁矿石资源的供需矛盾，各大钢铁企业都在全国，乃至全球范围内寻找新的供应渠道，以往难选的赤铁矿、褐铁矿及菱铁矿等难选弱磁性铁矿石也成为人们竞相研究的重点，并取得了突出成果［3-5］。国外某铁矿石主要有用铁矿物为赤铁矿和磁铁矿，结合选矿实践，对该铁矿石进行原矿性质研究及大量选矿试验研究，最终确定了阶段磨矿—阶段强磁选工艺，并获得了良好的选别指标，磨选产生的尾矿还可以进行综合利用，具有一定的开发前景。
原矿化学多元素及铁物相分析结果见表1、表2，原矿中赤铁矿与脉石嵌布关系见图1。
由表1 可知，矿石中可供回收的有价元素为铁，全铁含量高达49.04%，其他有价元素含量较低，不具备回收价值；
有害元素（如硫、磷）含量较低，主要杂质为硅和铝，碱性系数为0.005，属酸性铁矿石。
由表2可知，原矿中的铁矿物主要以赤铁矿的形式存在，其铁分布率高达91.49%，其次是磁铁矿，铁分布率为7.41%，其他铁矿物含量极低，无法回收或回收价值不大。
由图1可见，赤铁矿粒度不均匀，以长条状、块状形式存在，不规则状脉石呈稀疏浸染状嵌布在赤铁矿中，赤铁矿与脉石接触边界呈不规则港湾状或锯齿状，需要细磨才能实现有用矿物单体解离。
原矿矿石性质分析结果表明，该矿石回收的主要有用矿物为赤铁矿和磁铁矿。赤铁矿属于弱磁性矿物，采用立环脉动高梯度磁选机即可实现回收；
其次，鉴于原矿中磁铁矿含量较低，对试验结果影响不大，不再单独增加弱磁选作业，直接同赤铁矿通过强磁选回收。此外，赤铁矿与脉石矿物嵌布关系复杂，需要细磨才能实现有用矿物解离，因此，为保证有用矿物的有效回收，并减少球磨机过磨现象，采用阶段磨矿—阶段强磁选工艺回收有用矿物。
2.1 一段磨选试验
2.1.1 一段磨矿细度试验
将原矿破碎至2～0 mm，随后置于ϕ350 mm×160 mm锥形球磨机中磨至不同细度，进行一段磨矿细度强磁选试验。强磁选设备为Slon-750 立环脉动高梯度强磁选机，磁场强度875 kA/m，充填介质采用4 mm 粗棒介，脉动冲次140次/min，转环转速2.5 r/min，试验流程见图2，试验结果见表3。
由表3 可知，随着磨矿细度从-0.076 mm55%提高到-0.076 mm85%，铁矿物的单体解离度增大，精矿铁品位从62.03%上升至62.48%，变化不大，而精矿铁回收率从87.09%迅速降低到85.12%，由于一段磨矿强磁选的主要目的是抛尾，因此，为保障精矿铁回收率，选择磨矿细度-0.076 mm55%进行后续试验。
2.1.2 一段强磁选磁场强度试验
将原矿磨至-0.076 mm55%进行不同磁场强度强磁选试验，因一段强磁粗选的主要目的是抛尾，故该磁选在高磁场强度内进行，试验设备及运行参数同上，试验结果见表4。
由表4 可知，随着磁场强度从637 kA/m 上升至1 114 kA/m，精矿铁品位从62.16%下降至61.15%，精矿铁回收率由84.55%升高至86.02%，综合考虑，一段磨选磁场强度选取875 kA/m。此外，由于铁矿物解离度较低，即便是磁场强度低至637 kA/m，精矿铁品位也无法达到65%，需继续进行二段磨选试验。
2.1.3 一段磨选验证试验
将原矿磨至-0.076 mm55%进行一段磨矿—强磁选验证试验，磁场强度875 kA/m。试验设备及运行参数同上，试验结果见表5。
由表5 可知，原矿经一段磨矿—强磁选，可获得产率67.56%、铁品位62.10%、铁回收率85.45%的铁精矿。
2.2 二段磨选试验
2.2.1 二段磨矿细度试验
将验证试验中的一段强磁粗精矿磨至不同磨矿细度进行二段强磁选试验，磁场强度716 kA/m。试验设备及运行参数同上，试验结果见表6。
由表6 可知，当磨矿细度由-0.076 mm65%上升至-0.076 mm95%时，精矿铁品位变化不大，仅从64.35%上升至65.14%，而精矿铁回收率由89.60%降低至85.01%，综合考虑，选取-0.076 mm65%作为二段磨矿细度进行后续试验。
2.2.2 二段强磁选磁场强度试验
将验证试验中的一段强磁粗精矿磨至-0.076 mm65%进行不同磁场强度二段强磁选试验。试验设备及运行参数同上，试验结果见表7。
由表7 可知，当磁场强度为239 kA/m时，精矿铁品位高达66.27%，远超要求的65%精矿铁品位，而精矿铁回收率仅为64.65%；
继续增大磁场强度，精矿铁回收率迅速升高至80%以上，而精矿铁品位降低到要求的65%以下；
因此，为保证最终精矿铁品位≥65%，并尽可能增大精矿铁回收率，后续选取不同磁选流程进行试验。
2.2.3 二段强磁选不同流程试验
（1）二段强磁选1 粗1 扫流程试验。将验证试验中的一段强磁精矿磨至-0.076 mm65%，进行二段强磁1 粗1 扫试验，试验流程见图3。试验设备及运行参数同上，粗选磁场强度239 kA/m，扫选磁场强度477 kA/m，试验结果见表8。
由表8 可知，二段强磁1 粗1 扫试验可获得产率59.39%、铁品位66.22%、铁回收率63.32%的粗选精矿和产率23.47%、铁品位62.83%、铁回收率23.74%的扫选精矿，精矿合计产率82.86%、铁精矿品位65.26%、铁回收率87.06%，完全达到试验要求。
（2）二段强磁选1 粗1 精流程试验。将验证试验中的一段强磁粗精矿磨至-0.076 mm 65%，进行二段强磁1 粗1 精试验，试验流程见图4。试验设备及运行参数同上，粗选磁场强度716 kA/m，精选磁场强度318 kA/m或477 kA/m。试验结果见表9。
由表9可知，将一段强磁精矿磨至-0.076 mm65%后，继续进行二段强磁选（1粗1精）试验，当精选磁场强度为318 kA/m时，可获得产率63.74%、铁品位65.85%、铁回收率67.47%的精矿和产率22.94%、铁品位60.80%、铁回收率22.42%的中矿；
当精选磁场强度为477 kA/m时，可获得产率74.34%、铁品位65.14%、铁回收率77.97% 的精矿和产率12.34%、铁品位59.90%、铁回收率11.90%的中矿，二者皆达到试验要求。但是，精选磁场强度为477 kA/m 时所得精矿产率、铁回收率均高于精选磁场强度为318 kA/m 时所得精矿，因此强磁精选磁场强度选择477 kA/m。
2.2.4 二段强磁选不同流程对比
将上述2种强磁选流程所得精矿进行对比，结果见表10。
由表10 可知，一段强磁精矿经磨矿—强磁选后所得精矿铁品位均大于65%，满足试验要求，然而1粗1 扫所得精矿的产率和铁回收率均远远大于1 粗1精所得精矿，并且强磁选1 粗1 扫所需磁场强度远低于1 粗1精，其运行成本也得到了极大的降低。因此，针对该赤铁矿石，推荐选用阶段磨矿—阶段强磁选（二段强磁选1粗1扫）流程。
2.3 尾矿综合利用试验
本着全资源利用化原则，对该赤铁矿选矿过程中产生的尾矿进行了分级利用试验研究，试验结果见表11。
由表11 可知，该赤铁矿磨选产生的尾矿可分离出产率7.71%的粗砂和33.19%的细砂，可用做混凝土骨料、路基填料和水泥砂浆等，细粒尾矿还可用于制备陶粒、水泥熟料等，基本实现了尾矿全资源化利用。
（1）国外某赤铁矿属酸性铁矿石，铁品位为49.04%，矿石中的有用铁矿物为磁铁矿和赤铁矿，磁铁矿之铁分布率为7.41%，赤铁矿之铁分布率为91.49%，主要杂质为SiO2，有害元素硫、磷含量较低。
（2）试验研究推荐的选矿工艺流程为原矿—阶段磨矿—阶段强磁选（二段1 粗1 扫）工艺流程，全流程可获得产率55.98%、铁品位65.26%、铁回收率74.40%的铁精矿；
实际生产时适当提高磁场强度，可提高铁资源回收率至80%以上。磨选产生的尾矿通过分级利用试验可基本实现尾矿全资源化利用。
（3）该研究未考虑原矿中磁铁矿的选别工艺，但工业生产时强磁性矿物会堵塞高梯度介质盒，影响选别效果，故在设计时建议考虑增加弱磁选作业。
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