白云鄂博铁矿石阶段磨矿弱磁选工艺生产超级铁精矿试验

刘荣祥李　解李保卫张　超许晓乐李佳伟

（1.内蒙古科技大学工业技术研究院，内蒙古包头014010；2.白云鄂博矿多金属资源综合利国家重点实验室，内蒙古包头014010）

我国绝大多数铁矿石由于矿石性质的原因，只能生产普通铁精矿粉，利润空间较有限[1]，因而抵抗铁矿石价格波动的能力较弱。而对于极少数有明显禀赋优势的铁矿石，则应着力谋求生产超级铁精矿。这是因为，超级铁精矿作为一种有广泛应用的新型矿物材料，具有技术含量及附加值高等特点，市场售价可达普通铁精矿的4～5倍[2]。因此，对某些矿企来说，生产超级铁精矿是改善经济效益、提高抗风险能力的有效途径[3-6]。

基于超级铁精矿是用于生产直接还原铁（DRI）的优质原料，而用于直接还原铁的铁精矿品位要求为≥70.00%，SiO2≤0.35%[7-8]。由于白云鄂博铁矿石中含有微量的RE、Nb，在制备性能良好的功能材料方面具有独特的优势[9-10]。因此，以白云鄂博铁矿石为原料，制备低硅含RE、Nb超级铁精矿就具有重要的现实意义。

1　试验原料及设备

1.1　试验原料

试验原料主要化学成分分析结果见表1，主要矿物组成见表2，铁物相分析结果见表3。

由表1可见，原料铁品位较低，为30.70%，SiO2含量较高，为12.70%。

由表2可见，原料中的有用矿物以磁铁矿为主，含量为37.46%，还有少量赤铁矿及稀土矿物；脉石矿物以碳酸盐矿物、闪石、辉石及萤石为主，其次为石英、长石及黑云母等。

由表3可见，原料中铁主要以磁铁矿的形式存在，占总铁的83.06%，其次为赤铁矿。

1.2　试验设备

主要试验设备有武汉探矿机械厂生产的XMQ-Φ240×90型锥型球磨机和XCRS-Φ400×240型滚筒式弱磁选机。

2　试验结果与讨论

2.1　一段磨选试验

一段磨选试验采用1次弱磁粗选流程。

2.1.1一段磨矿细度试验

一段磨矿细度试验在弱磁选磁场强度为180kA/m的条件下进行，试验结果见图1。

从图1可见，随着磨矿细度的提高，弱磁选粗精矿铁品位上升、铁回收率下降。综合考虑，确定一段磨矿细度为-0.074 mm占98.1%。

2.1.2粗磁选磁场强度试验

磁场强度试验在磨矿细度为-0.074 mm占98.1%的条件下进行，试验结果见图2。

由图2可见，磁场强度由90kA/m提高到230kA/m，弱磁选粗精矿铁品位从66.80%降低到63.50%，铁回收率从67.89%提高到75.10%。综合考虑，确定弱磁粗选磁场强度为200 kA/m，对应的粗精矿铁品位为63.70%、铁回收率为75.55%。

2.2　二段磨选试验

二段磨选试验给矿为一段磨选试验的铁粗精矿。

2.2.1精选1磁场强度试验

精选1磁场强度试验在二段磨矿细度为-0.038mm占76.8%的条件下进行，试验采用1次精选流程，结果见图3。

由图3可见，精选1磁场强度从50 kA/m提高至113 kA/m，精选1精矿铁品位从67.50%下降至65.90%，铁作业回收率从95.90%提高到99.20%。综合考虑，确定精选1的磁场强度为90 kA/m。

2.2.2二段磨矿细度试验

二段磨矿细度试验在精选1磁场强度为90 kA/m，精选2磁场强度为70 kA/m的条件下进行，试验结果见表4。

由表4可知，二段磨矿细度从-0.038 mm占76.8%提高至95.6%，精选2精矿铁品位从67.10%提高至69.20%、铁作业回收率从99.50%降低至96.93%；SiO2含量先下降后微幅上升，磨矿细度为-0.038 mm占93.9%时的SiO2含量达最低值1.27%。说明适当提高磨矿细度，磁铁矿的单体解离度提高，有利于脉石矿物的抛出，但矿物的过磨会影响分选效果。综合考虑，确定二段磨矿细度为-0.038 mm占93.9%，对应的精矿铁品位为68.70%、铁作业回收率为97.79%、SiO2含量为1.27%。

2.3　三段磨矿细度试验

三段磨矿细度试验给矿为精选2精矿，试验采用1次精选流程，在弱磁选磁场强度为60 kA/m的条件下进行，试验结果见表5。

由表5可见，三段磨矿细度从-0.030 mm占84.0%提高至95.0%，精选3精矿铁品位从69.31%提高至70.73%，铁作业回收率由98.64%下降至97.36%，SiO2含量先降后升，在-0.030 mm占93.0%时达到最低值0.35%。综合考虑，确定三段磨矿细度为-0.030 mm占93.0%，对应的精选3精矿铁品位为70.50%，铁作业回收率为97.51%，SiO2含量为0.35%，达到设定的产品质量目标（铁品位大于70.00%，SiO2含量不高于0.35%）。

2.4　全流程试验

试验全流程见图4，结果见表6，精矿主要化学成分分析结果见表7，XRD分析结果见图5。

由表6、表7可知，矿石采用图4所示的流程处理，可获得铁品位为70.50%、含硅0.35%、铁回收率为67.58%的含REO、Nb2O5的超级铁精矿。

由表7、图5可知，该超级精矿中REO、Nb2O5代表这些矿物为氟碳铈矿和铌铁矿。

这些稀土元素在固相烧结和高温冶金中能起到细化晶粒的调质作用。因此，该超级铁精矿可作为制备直接还原铁的原料。

3　结论

（1）白云鄂博铁矿石铁品位为30.70%，SiO2含量为12.70%，主要有用矿物磁铁矿含量为37.46%，83.06%的铁以磁铁矿的形式存在，稀土矿物少量；脉石矿物以碳酸盐矿物、闪石、辉石及萤石为主，其次为石英、长石及黑云母等。

（2）矿石采用3个阶段磨矿—弱磁选工艺处理，其中一段磨矿细度为-0.074 mm占98.1%，弱磁粗选磁选强度为200 kA/m；二段磨矿细度为-0.038 mm占93.9%，弱磁精选1、弱磁精选2的磁选强度分别为90 kA/m和70 kA/m；三段磨矿细度为-0.030 mm占93.0%，弱磁精选3磁选强度为60 kA/m，最终获得铁品位为70.50%、铁回收率67.58%、SiO2含量为0.35%的含微量稀土元素Nb、RE的超级铁精矿，可作为制备直接还原铁的原料。