孟奥书¹   周  咏¹   王忠权²    

（1.河钢矿业研山铁矿有限公司；2.河钢矿业司家营南区分公司)

摘要：某铁矿磨前湿式预选进行了两次生产实验，实验结果不能满足现场要求。为了揭示其存在的问题原因，从矿石性质和磁场力两方面进行分析研究。从矿石性质方面分析研究表明：矿石氧化程度不同；对非单体解离的颗粒来说，其磁铁矿和赤铁矿的结合的方式和比例不同，造成其尾矿变化。从矿石受磁场力方面分析研究表明：对于弱磁性矿物预选来说，在有距离选别时，相对磁场源距离对矿石选别有很大影响；赤铁矿的连生体的氧化程度越高，选别需要的场强或磁力会随之增强。

关键词：湿式预选；磁铁矿；赤铁矿；氧化程度；磁场力 

对于大多数鞍山式沉积变质石英岩为主的赤铁矿的选别，多年来，一直是个难题。虽然，R-315等捕收剂问世后，情况大为改变，也取得了理想的效果和可观的效益。但是，严格地讲，对于高氧化的磁铁矿含量极低的赤铁矿的选别，其效果并不理想。例如，某矿山在赤铁矿精矿分离磁铁矿的试验中发现：其精矿弱磁选后，其中尾矿（赤铁矿部分）采用浮选再选，得不到合格精矿；而磁铁矿部分精矿品位较高^[1]。在努力研究赤铁矿选别时，不少单位和学者也一直在研究赤铁矿的磨前预选，包括干式预选，湿式预选。

1  湿式预选试验

1.1 某铁矿矿石性质及流程

某铁矿属“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。浅层为赤铁矿石，深层为磁铁矿石，中间为过渡期。目前开采正处于过渡期。某铁矿磨选工艺流程为阶段磨矿、粗细分级、重选-强磁-阴离子反浮选工艺流程。

矿石的矿物组成简单，赤铁矿石以假象和半假象赤铁矿为主，其次是磁铁矿，再次是褐铁矿，只有少量的黄铁矿；磁铁矿石以磁铁矿为主，有少量的半假象赤铁矿，偶尔见到黄铁矿和褐铁矿。两种矿石的脉石矿物均以石英为主，其次为阳起石、透闪石及少量的角闪石和辉石。

1.2 实验方法

对某选矿厂中的一个生产系列进行试验，经过诸元调试和一些改造后，进行实验。按要求，实验取给矿台时处理量50t、100t、150t和200t，并对这四个阶梯台时处理量的各产品指标进行考察。实验取台时处理量200t时的给矿作为原矿，并对给矿台时处理量50t和200t的各产品进行物象分析。针对不同的矿石性质，进行了两次相关实验。

2 实验结果

2.1  第一次湿式预选实验结果

表1 湿式预选不同给矿量的试验数据

表2 湿式预选200t给矿量的各产品物相分析

2.2  第二次湿式预选实验结果

表4  湿式预选不同给矿量试验数据

表5  湿式预选200t物相分析结果

2.3  部分实验产品粒度分析结果

为了分析研究达不到预期选别效果的原因，针对实验结果，相关人员又对第二次实验的部分实验样品做了粒度分析试验，试验结果见表6、表7。

表6  湿式预选50t给矿量的预选尾矿粒级分析结果

表7  湿式预选200t给矿量的预选尾矿粒级分析结果

2.4  50t、200t给矿量的预选尾矿中部分粒级产品的物相分析结果

表8  湿式预选50t给矿量的预选尾矿中部分粒级产品物相分析

表9  湿式预选200t给矿量的预选尾矿中部分粒级产品物相分析

3 实验结果分析

通过对实验过程及对实验结果分析，发现实验结果没有达到预期效果，不能满足使用需要。再有通过表2、表3、表5中的尾矿中赤褐铁比例增加也说明，该设备作为赤铁矿预选设备存在很大缺陷，实验并不理想。为了分析研究，并揭示其存在的本质问题，笔者对以上实验结果从矿石性质和矿石受磁场力的影响两方面进行分析说明。

3.1矿石性质方面分析

该矿山矿床属典型的沉积变质石英岩磁铁矿，表层氧化后，形成目前这种情况：上部分是氧化较深的赤铁矿，逐渐为混合矿，下部为磁铁矿。磁铁矿在矿床中经长期氧化作用后，其化学成分、结晶构造和磁性都会发生变化。磁铁矿的分子式是Fe₃O₄，立方体系磁性最强。若局部氧化变成半假象赤铁矿，结晶外形仍为磁铁矿，但化学成分已变成赤铁矿了，又称磁赤铁矿，仍属强磁性矿物，只是其磁性较磁铁矿稍低一些。再氧化，就变成假象赤铁矿，属弱磁性矿物，是弱磁性矿物中较强的一种。再度氧化就全变成赤铁矿，结构为三方晶系，纯属弱磁性矿物^[2]。由于采场台阶等条件不同，氧化程度差别很大，即使在同一台阶，由于水文及结构、矿物成分等差异，氧化程度也可能有天壤之别。

从表2、表5中可以看出，两次实验，矿石性质有一定差异。矿石性质的差异表现为几个方面。第一，氧化程度不同，第一次实验矿样其赤褐铁占全铁比例为20.56%，而第二次实验矿样则占35.80%。第二，结晶结构可能不同或结晶粒度有所不同。第三，对非单体解离的颗粒来说，其磁铁矿和赤铁矿的结合的方式和比例不同，从表2、表5中赤褐铁分布可以得到证实。虽然，第一次实验的矿石中赤褐铁比例小于第二次实验的矿石，但是，经过选别后，第一次实验矿样的原矿中赤褐铁含量由5.76%变成精矿中5.52%，尾矿中12.34%。而表5中则变化很小，分别为9.35%，8.43%和9.5%。这说明第二次实验的矿石中，个体颗粒磁铁矿和赤铁矿的分布更均匀。另外结合两次实验时取混磁精矿进行浮选实验，实验结果也可以说明两次湿式预选实验的矿石性质差异较大，结果见表10、表11。同时，也说明铁矿物的赋存状态有时比磁性铁含量对选别的影响更大。

表10  17.08.15混磁精浮选试验结果

表11  17.08.21混磁精浮选试验结果

3.2 矿石受磁场力影响分析

由于氧化程度不同，矿物的比磁化系数差异巨大，例如，磁铁矿在CGSM制中为62500-92000；而赤铁矿最低为48。因此，其分选所需要的磁力差异很大。强磁性矿物选别需要场强为1000-1500Oe，而弱磁性矿物为6000-18000Oe^[2]。其中弱磁性矿物选别场强差异为2倍，说明弱磁性矿物比磁化系数差异即氧化程度差异对选别场强要求更高。

通过从第一次实验50吨和200吨尾矿筛析可以看出：在0.38毫米以上，品位随粒度增大而增加。可以解释为：第一，颗粒个体如果氧化程度相同，由于个体中心距磁场源不同，造成受磁场力不同，粒度大需要的磁力大；第二，从料层分析，细颗粒更容易进入下层，受磁场力影响更大，相同的比磁化系数下更容易进入精矿。另外，矿浆流等等对选别的影响，多是相同效果。在0.15毫米以下，其尾矿品位非常相近（0.0385毫米以下的过细，受矿浆流等影响很大），且较低，说明单体解理的矿物选别效果相对较好，可以解释为前面所说连生体需要更大的磁力。也说明细颗粒进入下层后，选别距离变小，选别磁力需要的相对小一些。但是，即使如此，从表8和表9中可以看出，其赤褐铁比例依旧超过60%，说明矿石的氧化程度高，其选别需要的场强或磁力大。

一般来说，场强越高，其相对磁场源距离方向衰减越快。在有距离选别时，其影响很大，尤其是弱磁性矿物。另外，对于磨前预选，大部分为连生体，据介绍强磁性矿物磁性与连生体中磁铁矿含量有关，当磁性矿物含量降低，其比磁化系数会迅速降低^[2]。弱磁性矿物连生体也应该降低，理论上应该按百分比例降低。所以，对于氧化程度比较高的赤铁矿的连生体，选别需要的场强或磁力会随之增强。

4 结语

（1）两次实验结果中从矿石性质方面研究表明：1）第一次实验时，矿石中赤褐铁占全铁比例为20.56%，而第二次实验时则占35.80%，说明两次实验的矿石氧化程度不同；2）根据表2、表5中赤褐铁分布表明，对非单体解离的颗粒来说，其磁铁矿和赤铁矿的结合的方式和比例不同；3）结合两次实验时取混磁精矿进行浮选实验，实验结果表10、表11，进一步说明两次湿式预选的矿石性质存在较大差异，同时也说明铁矿物的赋存状态有时比磁性铁含量对选别的影响更大。

（2）两次实验结果中从磁场力影响方面研究表明：1）颗粒个体如果氧化程度相同，由于个体中心距磁场源不同，造成受磁场力不同，粒度大需要的磁力大；2）从料层分析，细颗粒更容易进入下层，受磁场力影响更大，相同的比磁化系数下更容易进入精矿。3）对于弱磁性矿物预选来说，由于高场强相对衰减较快，在有距离选别时，相对磁场源距离对矿石选别存在很大影响；4）从表8和表9中可以看出，其赤褐铁比例依旧超过60%，说明赤铁矿的连生体的氧化程度越高，选别需要的场强或磁力会随之增强。

（3）对于磨前预选赤铁矿设备，在有距离选别、氧化程度又高、且大部分为连生体的矿物，其选别需要的场强或磁力要比预期高。

参考文献

[1] 魏建民,田艳红,孟奥书. 磁铁矿含量在赤铁矿阴离子反浮选中的影响[J]. 现代矿业,2017(7):215-216。  

[2] 杨稼文. 选矿工程师手册[M]. 北京：冶金工业出版社,2010.