南山矿区含铁围岩资源化利用选矿工艺技术研究

张志华 王 炬

(1.马钢矿业有限公司;2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司;3.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)

马钢南山矿区高村采场采矿规模为700万t，剥岩1150万t;和尚桥采场采矿规模为500万t，剥岩650万t。由于高村、和尚桥铁矿矿床铁品位偏低(高村采场为20.14%，和尚桥为21.12%)且剥离量大，这部分低品位含铁围岩的大量堆存，不仅造成资源的极大浪费，且占用排土场、污染周边环境。

高村采场、和尚桥采场的矿体均赋存于闪长玢岩体中，其成矿特点为矿体与围岩含铁量为渐变过渡关系。因此，在闪长玢岩体中可圈定具有一定含铁量的磁铁闪长玢岩，该部分岩石称为含铁围岩。对这部分含铁围岩进行有效回收利用，不仅可扩大铁矿资源量，还可减少固废排放，所以对含铁围岩进行资源化利用工艺研究势在必行。随着国内选矿技术的迅猛发展和进步，对低品位含铁围岩的资源化综合利用就选矿技术来说已成为可能。由于低品位含铁围岩入选品位低、选比大、相对难磨难选等原因，造成精矿成本高、尾矿量增多，矿山经济效益较差，因此需对低品位含铁围岩进行合理入选品位的选矿试验研究，提出合理的综合利用工艺流程和方案，最终确定含铁围岩可资源化利用的最低铁品位，重新圈定可利用的最大资源量，最大限度地提高资源利用率。

此次含铁围岩资源化利用选矿工艺技术研究试验样品为2个矿区分别采取铁品位为10%、12%、14%、16%共4个品位段含铁围岩样品进行选矿试验。选矿试验过程中，高村及和尚桥2个矿区均取铁品位为12%的样品进行详细的工艺矿物学研究、磨选工艺流程试验研究以及产品质量分析;铁品位为10%、14%、16%的样品进行流程验证试验研究。由于2个矿区含铁围岩性质相似，选矿试验研究采用的工艺流程相同，故重点对高村铁品位12%的含铁围岩进行阐述。

1 含铁围岩矿石性质

含铁围岩中主要有用矿物为磁铁矿，另有少量赤铁矿和褐铁矿;脉石矿物主要为长石、黏土，其次为云母、闪石、帘石、绿泥石等硅酸盐类以及碳酸盐类菱铁矿、方解石等矿物。金属硫化物主要为黄铁矿，少量磁黄铁矿及微量黄铜矿、钛铁矿。含铁围岩主要构造为块状构造和斑点状构造，主要结构为斑状结构、粒状结构、鳞片状结构、交代结构、包含结构、浸染状结构，少量溶蚀结构和架状结构。

含铁围岩中有用铁矿物属于细粒嵌布，主要分布在 －0.074 mm粒级，其中磁铁矿分布率为65.46%，赤、褐铁矿分布率为90.57%。脉石矿物工艺粒度均大于有用矿物，其中主要脉石矿物长石、黏土在+0.074 mm粒级的分布率为58.37%，这将有利于选矿工艺分段磨选、粗粒抛尾。单矿物化学成分电子探针分析结果表明，磁铁矿和赤铁矿单矿物平均含铁量均低于理论值，分别为71.23%和68.56%，有用矿物的这种化学特征对提高精矿品位会产生不利影响。

含铁围岩化学多元素分析结果见表1，铁物相分析结果见表2，矿物含量结果见表3。

表1 含铁围岩化学多元素分析结果 %

表2 铁物相分析结果 %

表3 矿物含量统计结果%

由表1、表2可知，含铁围岩中的用铁矿物主要为磁铁矿，杂质 S、SiO2、Al2O3、K2O、Na2O 含量均较高，烧失达到4.26%，碱比w(CaO+MgO)/w(SiO2+Al2O3)=0.12，属酸性矿石。

2 不同粒度干式预选试验

南山矿含铁围岩资源化利用的关键技术是实现“早抛、早收”，因此首先进行粗、中、细碎产品的干式磁选抛尾试验研究，通过对不同粒度含铁围岩进行预选抛尾，使含铁围岩达到高村地质品位的水平，扩大南山矿区资源量，从而实现对含铁围岩废石综合利用的目的。

干式磁选抛尾试验采用CTDG1210干式磁选机进行，试验粒度分别为300～0 mm、50～0 mm、20～0 mm。试验结论如下:

(1)在粗碎粒度为300～0 mm条件下进行干式磁选抛尾试验，虽然可获得全铁品位为18.86%的粗精矿，但粗精矿产率(12.55%)和全铁回收率(22.57%)均太低，抛出的废石磁性铁含量为3.93%，品位较高，不建议在含铁围岩综合利用流程中采用粗碎粒度抛尾。

(2)在中碎粒度(50～0 mm)条件下进行干式磁选抛尾试验，原矿全铁品位为12.54%，干选粗精矿全铁品位为19.04%，磁性铁品位为15.12%，相当于高村采场出矿铁品位，全铁回收率为56.94%，说明选择在中碎之后进行干式抛废工艺是合适的。

(3)对中碎产品干式磁选所获得的粗精矿继续破碎至20～0 mm进行干式磁选试验(设备为CTL600×400型粉矿干式永磁型，磁场强度为358.28 kA/m)。干选粗精矿全铁品位提高到21.70%，磁性铁品位为17.01%，磁性铁回收率为99.35%。考虑到目前南山矿凹选细碎粒度为20～0 mm，而且从节能的角度考虑，选择细碎粒度为20～0 mm进行干式抛废较为合理。

3 高效辊压产品预选研究

高压辊磨超细碎技术已成功应用于黑色金属矿山马钢南山矿凹山选厂，通过高压辊磨超细碎结合湿式磁选抛尾，预先抛出大量尾砂，减少入磨量，达到节能降耗及提高选厂处理量的目的。试验给矿为高村含铁围岩中碎(50～0 mm)干抛粗精矿，高压辊磨试验给矿粒度为50～0 mm、20～0 mm，试验采用GLGY0825高压辊磨机，液压工作压力为9.0 MPa，辊压机转速为8 r/min。高压辊磨—湿式预选试验流程见图1。

图1 高压辊磨—湿式磁选流程

高压辊磨产品预选抛尾试验结果表明:高压辊磨闭路产品(6～0 mm)采用湿式磁选抛废，可抛出作业产率为36.72%、全铁品位为6.71%、磁性铁品位为0.24%的尾矿，湿选粗精矿磁性铁回收率高达99.35%，抛废效果明显，说明采用高压辊磨超细碎工艺处理南山矿区含铁围岩是合适的，所以高压辊磨产品粒度选择6～0 mm为宜。

4 磨选工艺研究

对高村含铁围岩(全铁品位为12.54%、磁性铁品位为6.30%)采用原矿—中碎(50～0 mm)干式磁选—细碎(20～0 mm)干式磁选—高压辊磨(6～0 mm)—湿式预选抛废—阶段磨矿—弱磁选流程，可获得铁品位为64.50%的铁精矿，磁性铁回收率为79.48%的铁精矿产品。

根据试验结果，推荐南山矿区高村采场含铁围岩综合利用选矿工艺流程为原矿—中碎(50～0 mm)干式磁选—细碎(20～0 mm)干式磁选—高压辊磨(6～0 mm)—湿式预选抛废—阶段磨矿—弱磁选流程，推荐流程见图2。

图2 高村采场含铁围岩综合利用选矿工艺流程

5 含铁围岩资源量的圈定

根据南山矿区含铁围岩选矿工艺研究结果及现有地质资料，合理圈定极贫矿的工业品位，在地质剖面图上分别圈定全铁品位为12%～15%和全铁品位为10% ～12%的矿化体，并大致估算其资源量。高村采场可综合利用含铁围岩资源量估算见表4。

表4 高村采场可综合利用含铁围岩资源储量估算万t

6 结语

(1)南山矿区含铁围岩杂质 S、SiO2、Al2O3、K2O、Na2O及烧失含量均较高，铁矿物嵌布粒度较细。

(2)高村含铁围岩采用原矿—中碎(50～0 mm)干式磁选—细碎(20～0 mm)干式磁选—高压辊磨(6～0 mm)—湿式预选抛废—阶段磨矿—弱磁选流程，可以获得铁品位大于64%的铁精矿，铁精矿磁性铁回收率约80%，取得了较好的试验指标，为含铁围岩的综合利用提供了技术依据。

(3)根据选矿试验结果，建议南山矿区含铁围岩综合利用的入选铁品位不小于12%，最终确定可经济利用的入选铁品位还需根据宏观经济形势及铁精矿市场行情经专业技术经济分析后再下结论。

(4)南山矿区含铁围岩资源化利用的系统研究说明，引进大型设备，新建高效选矿厂，可以实现对含铁围岩的大规模应用，为建设环境友好型，资源节约型矿山创造条件。