南山礦區含鐵圍巖資源化利用選礦工藝技術研究

張志華 王 炬

(1.馬鋼礦業有限公司;2.中鋼集團馬鞍山礦山研究院有限公司;3.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司)

馬鋼南山礦區高村采場采礦規模為700萬t，剝巖1150萬t;和尚橋采場采礦規模為500萬t，剝巖650萬t。由于高村、和尚橋鐵礦礦床鐵品位偏低(高村采場為20.14%，和尚橋為21.12%)且剝離量大，這部分低品位含鐵圍巖的大量堆存，不僅造成資源的極大浪費，且占用排土場、污染周邊環境。

高村采場、和尚橋采場的礦體均賦存于閃長玢巖體中，其成礦特點為礦體與圍巖含鐵量為漸變過渡關系。因此，在閃長玢巖體中可圈定具有一定含鐵量的磁鐵閃長玢巖，該部分巖石稱為含鐵圍巖。對這部分含鐵圍巖進行有效回收利用，不僅可擴大鐵礦資源量，還可減少固廢排放，所以對含鐵圍巖進行資源化利用工藝研究勢在必行。隨著國內選礦技術的迅猛發展和進步，對低品位含鐵圍巖的資源化綜合利用就選礦技術來說已成為可能。由于低品位含鐵圍巖入選品位低、選比大、相對難磨難選等原因，造成精礦成本高、尾礦量增多，礦山經濟效益較差，因此需對低品位含鐵圍巖進行合理入選品位的選礦試驗研究，提出合理的綜合利用工藝流程和方案，最終確定含鐵圍巖可資源化利用的最低鐵品位，重新圈定可利用的最大資源量，最大限度地提高資源利用率。

此次含鐵圍巖資源化利用選礦工藝技術研究試驗樣品為2個礦區分別采取鐵品位為10%、12%、14%、16%共4個品位段含鐵圍巖樣品進行選礦試驗。選礦試驗過程中，高村及和尚橋2個礦區均取鐵品位為12%的樣品進行詳細的工藝礦物學研究、磨選工藝流程試驗研究以及產品質量分析;鐵品位為10%、14%、16%的樣品進行流程驗證試驗研究。由于2個礦區含鐵圍巖性質相似，選礦試驗研究采用的工藝流程相同，故重點對高村鐵品位12%的含鐵圍巖進行闡述。

1 含鐵圍巖礦石性質

含鐵圍巖中主要有用礦物為磁鐵礦，另有少量赤鐵礦和褐鐵礦;脈石礦物主要為長石、黏土，其次為云母、閃石、簾石、綠泥石等硅酸鹽類以及碳酸鹽類菱鐵礦、方解石等礦物。金屬硫化物主要為黃鐵礦，少量磁黃鐵礦及微量黃銅礦、鈦鐵礦。含鐵圍巖主要構造為塊狀構造和斑點狀構造，主要結構為斑狀結構、粒狀結構、鱗片狀結構、交代結構、包含結構、浸染狀結構，少量溶蝕結構和架狀結構。

含鐵圍巖中有用鐵礦物屬于細粒嵌布，主要分布在 －0.074 mm粒級，其中磁鐵礦分布率為65.46%，赤、褐鐵礦分布率為90.57%。脈石礦物工藝粒度均大于有用礦物，其中主要脈石礦物長石、黏土在+0.074 mm粒級的分布率為58.37%，這將有利于選礦工藝分段磨選、粗粒拋尾。單礦物化學成分電子探針分析結果表明，磁鐵礦和赤鐵礦單礦物平均含鐵量均低于理論值，分別為71.23%和68.56%，有用礦物的這種化學特征對提高精礦品位會產生不利影響。

含鐵圍巖化學多元素分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2，礦物含量結果見表3。

表1 含鐵圍巖化學多元素分析結果 %

表2 鐵物相分析結果 %

表3 礦物含量統計結果%

由表1、表2可知，含鐵圍巖中的用鐵礦物主要為磁鐵礦，雜質 S、SiO2、Al2O3、K2O、Na2O 含量均較高，燒失達到4.26%，堿比w(CaO+MgO)/w(SiO2+Al2O3)=0.12，屬酸性礦石。

2 不同粒度干式預選試驗

南山礦含鐵圍巖資源化利用的關鍵技術是實現“早拋、早收”，因此首先進行粗、中、細碎產品的干式磁選拋尾試驗研究，通過對不同粒度含鐵圍巖進行預選拋尾，使含鐵圍巖達到高村地質品位的水平，擴大南山礦區資源量，從而實現對含鐵圍巖廢石綜合利用的目的。

干式磁選拋尾試驗采用CTDG1210干式磁選機進行，試驗粒度分別為300～0 mm、50～0 mm、20～0 mm。試驗結論如下:

(1)在粗碎粒度為300～0 mm條件下進行干式磁選拋尾試驗，雖然可獲得全鐵品位為18.86%的粗精礦，但粗精礦產率(12.55%)和全鐵回收率(22.57%)均太低，拋出的廢石磁性鐵含量為3.93%，品位較高，不建議在含鐵圍巖綜合利用流程中采用粗碎粒度拋尾。

(2)在中碎粒度(50～0 mm)條件下進行干式磁選拋尾試驗，原礦全鐵品位為12.54%，干選粗精礦全鐵品位為19.04%，磁性鐵品位為15.12%，相當于高村采場出礦鐵品位，全鐵回收率為56.94%，說明選擇在中碎之后進行干式拋廢工藝是合適的。

(3)對中碎產品干式磁選所獲得的粗精礦繼續破碎至20～0 mm進行干式磁選試驗(設備為CTL600×400型粉礦干式永磁型，磁場強度為358.28 kA/m)。干選粗精礦全鐵品位提高到21.70%，磁性鐵品位為17.01%，磁性鐵回收率為99.35%?？紤]到目前南山礦凹選細碎粒度為20～0 mm，而且從節能的角度考慮，選擇細碎粒度為20～0 mm進行干式拋廢較為合理。

3 高效輥壓產品預選研究

高壓輥磨超細碎技術已成功應用于黑色金屬礦山馬鋼南山礦凹山選廠，通過高壓輥磨超細碎結合濕式磁選拋尾，預先拋出大量尾砂，減少入磨量，達到節能降耗及提高選廠處理量的目的。試驗給礦為高村含鐵圍巖中碎(50～0 mm)干拋粗精礦，高壓輥磨試驗給礦粒度為50～0 mm、20～0 mm，試驗采用GLGY0825高壓輥磨機，液壓工作壓力為9.0 MPa，輥壓機轉速為8 r/min。高壓輥磨—濕式預選試驗流程見圖1。

圖1 高壓輥磨—濕式磁選流程

高壓輥磨產品預選拋尾試驗結果表明:高壓輥磨閉路產品(6～0 mm)采用濕式磁選拋廢，可拋出作業產率為36.72%、全鐵品位為6.71%、磁性鐵品位為0.24%的尾礦，濕選粗精礦磁性鐵回收率高達99.35%，拋廢效果明顯，說明采用高壓輥磨超細碎工藝處理南山礦區含鐵圍巖是合適的，所以高壓輥磨產品粒度選擇6～0 mm為宜。

4 磨選工藝研究

對高村含鐵圍巖(全鐵品位為12.54%、磁性鐵品位為6.30%)采用原礦—中碎(50～0 mm)干式磁選—細碎(20～0 mm)干式磁選—高壓輥磨(6～0 mm)—濕式預選拋廢—階段磨礦—弱磁選流程，可獲得鐵品位為64.50%的鐵精礦，磁性鐵回收率為79.48%的鐵精礦產品。

根據試驗結果，推薦南山礦區高村采場含鐵圍巖綜合利用選礦工藝流程為原礦—中碎(50～0 mm)干式磁選—細碎(20～0 mm)干式磁選—高壓輥磨(6～0 mm)—濕式預選拋廢—階段磨礦—弱磁選流程，推薦流程見圖2。

圖2 高村采場含鐵圍巖綜合利用選礦工藝流程

5 含鐵圍巖資源量的圈定

根據南山礦區含鐵圍巖選礦工藝研究結果及現有地質資料，合理圈定極貧礦的工業品位，在地質剖面圖上分別圈定全鐵品位為12%～15%和全鐵品位為10% ～12%的礦化體，并大致估算其資源量。高村采場可綜合利用含鐵圍巖資源量估算見表4。

表4 高村采場可綜合利用含鐵圍巖資源儲量估算萬t

6 結語

(1)南山礦區含鐵圍巖雜質 S、SiO2、Al2O3、K2O、Na2O及燒失含量均較高，鐵礦物嵌布粒度較細。

(2)高村含鐵圍巖采用原礦—中碎(50～0 mm)干式磁選—細碎(20～0 mm)干式磁選—高壓輥磨(6～0 mm)—濕式預選拋廢—階段磨礦—弱磁選流程，可以獲得鐵品位大于64%的鐵精礦，鐵精礦磁性鐵回收率約80%，取得了較好的試驗指標，為含鐵圍巖的綜合利用提供了技術依據。

(3)根據選礦試驗結果，建議南山礦區含鐵圍巖綜合利用的入選鐵品位不小于12%，最終確定可經濟利用的入選鐵品位還需根據宏觀經濟形勢及鐵精礦市場行情經專業技術經濟分析后再下結論。

(4)南山礦區含鐵圍巖資源化利用的系統研究說明，引進大型設備，新建高效選礦廠，可以實現對含鐵圍巖的大規模應用，為建設環境友好型，資源節約型礦山創造條件。