苏丹某铬铁矿选矿工艺试验

铬是一种竟争力很强的元素,被广泛地用于冶金、机械、化工、耐火材料、玻璃、水泥等各个工业领域，在现有的技术条件下尚难找到能满意替代铬的元素。铬是全球性的稀缺战略物资，世界上随着开采量的增加，铬矿石作为一种不可再生的自然资源是可耗竭的^[1-2]。因此加强对新发现铬铁矿的利用评价研究是十分必要的。为此，对苏丹加姆地区新发现的某铬铁矿石进行了可选性试验研究，提出了合理的选矿工艺流程并获得了最佳技术指标。

1 矿石性质

1.1原矿化学多元素分析

对原矿进行化学多元素分析，其结果见表1。

表1 原矿化学多元素分析结果 %

成分	cr₂o₃	fe₂o₃	feo	sio₂	mgo	cao	al₂o₃	co	ni	v₂0₅	烧失
含量	30.21	13.13	0.38	16.79	19.72	0.24	7.0	0.007	0.14	0.066	9.74

由表1可知，矿石中主要有用元素为铬，含量为30.21%，属低品位铬矿石，其他主要杂质为sio₂、mgo、al₂o₃。

1.2 矿石的矿物组成

对原矿进行矿物成分分析，其分析结果见表2。

表2 矿石的矿物成分分析结果 %

矿物

名称

铬铁矿

赤（褐）铁矿

黄铁矿

雌黄铁矿

钛铁矿

磁铁矿

绿泥石

菱镁矿

滑石

蛇纹石（蛇纹石石棉）

黑（白）云母

白云石

石英

橄榄石

含量

47.27

2.20

少量

微量

26.56

13.85

5.35

4.78

微量

极微

由表2可知，矿石中矿物主要成分为铬铁矿、绿泥石、菱镁矿、褐铁矿、滑石、蛇纹石。另外还有微量的白云石、石英、钛铁矿等。

1.3 矿石中矿物工艺性质

1.3.1 铬铁矿

铬铁矿的嵌布形式有2种，早期细粒状铬铁矿呈浸染状分布在脉石矿物中和晚期的铬铁矿呈细脉状贯入分布在脉石矿物中。而受到晚期强烈蚀变交代呈破碎状的铬铁矿约占90%左右。原有粒度较粗，呈粒状，被晚期的蚀变矿物交代，切割成细脉贯入，呈破碎结构。铬铁矿与脉石矿物紧密连生，其与脉石矿物的接触界线呈模糊曲折不规则状。

矿石中铬铁矿的粒度肉眼外粒度一般为1～2mm，最粗有3～5 mm，但其实质是集合体粒度。显微镜下观察铬铁矿为交代破碎粒度，呈破碎状，粒度粗细不均匀，形态各异，具有明显棱角状，测定原生单体粒度很困难。从各粒级产品检查中发现，-0.15mm铬铁矿的脉石连生体较少，是最易分选及获取精矿品位的粒级范围，但在-0.074mm粒级中，仍有少量铬铁矿黏连着脉石矿物，即使外观为单体，也有脉石细脉充填在铬铁矿中。所以，要使铬铁矿与脉石矿物完全解离是不可能的，在一定程度上将影响精矿产品的质量。

1.3.2脉石矿物

脉石矿物由多期的蚀变矿物组成，蚀变作用种类多，蚀变强烈，重叠呈复合型组合。蛇纹石化、滑石化、菱镁矿化、绿泥石化、赤铁矿化等分布非常普遍，蚀变矿物呈脉状相互穿插、交融、胶结。蚀变矿物的共同特点是粒度细、质软、粘性大，嵌布紧密，充填或裹结着铬铁矿，常呈2种以上矿物组成的集合体。原有橄榄石的影踪难觅，偶见细粒橄榄石被包在铬铁矿中，说明蚀变交代非常完全。

1.3.3铬铁矿结构及蚀变矿物与可选性的关系

影响铬铁矿精矿品位及回收率的因素有晚期蚀变矿物的广泛交代，形成了铬铁矿的交代破碎结构。蚀变矿物呈细脉纵横交错分布，将铬铁矿切割或肢解呈支离破碎状、粒度大小相差悬殊、形态各异的碎粒。因晚期的滑石化、菱镁矿化、蛇纹石化及绿泥石化的叠加复合型交代，蚀变矿物粒度细小，仅为几至几十微米，质地较软，固粘性大，而紧贴着铬铁矿的边缘及缝隙中衍生。蚀变交代使铬铁矿形成了内填外裹的集合体形式，提高铬铁矿纯度有一定的困难。另因蚀变矿物较软，粒度细小，在磨矿过程中易破碎、解离，因比重、硬度、磁性等物性与铬铁矿差别较大，又能比较容易获得铬铁矿精矿。但是因破碎铬铁矿的棱角分明、锋利，粒度粗细差别很大，最细粒度仅为5μm，在磨矿过程中因性脆，铬铁矿的棱角易磨损可能丢失于尾矿。综上述分析，铬铁矿的破碎粒度必需满足最大程度的单体解离，从显微镜下产品检查及化验结果表明，磨矿最粗粒度为0.15～0.2mm时，可获得较高品位的铬铁矿。

2 选矿试验研究

国内外对铬铁矿的选矿主要采用单一重选，单一磁选或重—磁联合选矿工艺流程，只有少数矿山使用全浮选法回收细粒嵌布的铬铁矿^[3-4]。因此，针对此铬铁矿工艺矿物学性质，分别采用单一磁选工艺流程、单一重选流程、重选—磁选联合工艺流程，进行对比试验研究。

2.1 单一磁选工艺

根据铬铁矿具有较高比磁化系数的性质，进行了磁选试验，全磁选工艺采用slon-100周期式脉动高梯度磁选机，试验工艺流程见图1。

原矿

磨矿磨矿

强磁选

精矿尾矿

图1 湿式强磁粗选工艺流程

2.1.1磨矿粒度试验

为考查矿物解离情况对铬铁矿选别指标的影响，进行了强磁入选粒度试验，磁选机脉动冲次为150次/s，磁场强度为1051.75ka/m。不同磨矿粒度对选别指标的影响结果见图2。

由图2可见，随磨矿粒度变细，精矿品位升高，铬回收率先升高后下降。从总体来看，当磨矿细度达到-0.074mm 50%左右时，铬回收率最高，精矿铬品位指标变化比较平缓，表明此时铬铁矿已经基本得到单体解离，故磨矿细度选择-0.074mm50%为宜。

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