随着钢铁行业的飞速发展，铁矿资源的需求量越来越大，大量的贫铁矿、含铁尾矿和一些难处理铁矿石正在逐渐被开发利用[1]。
江西某铜矿矿石为细脉浸染型矿石，金属矿物主要为黄铁矿和黄铜矿，其次有辉铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿、磁性铁矿物等，此外，还伴生有Au、Ag、Mo、Re等元素，目前已对其中的Cu、S、Au、Ag、Mo、Re等元素通过浮选、冶金的方式进行了回收利用。除此之外，对铁的回收也在进行积极探索。
1选铜尾矿性质
对选铜尾矿进行主要化学成分分析和铁物相分析，选铜尾矿主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。
表1 选铜尾矿主要化学成分分析 %
|
成分 |
Fe |
Cu |
S |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
|
含量 |
2.47 |
0.091 |
0.062 |
67.58 |
11.1 |
1.6 |
2.01 |
由表2分析结果可知，选铜尾矿中铁含量仅为2.47%。
表2 选铜尾矿铁的物相分析 %
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铁物相 |
金属铁 |
四氧化三铁中铁 |
磁黄铁矿中铁 |
赤褐铁矿中铁 |
其他硫化铁中铁 |
硅酸铁中铁 |
合计 |
|
铁含量 |
0.051 |
0.084 |
0.034 |
0.52 |
0.17 |
1.60 |
2.46 |
|
铁占有率 |
2.07 |
3.42 |
1.38 |
21.15 |
6.91 |
65.07 |
100.00 |
由表2分析结果可知，选铜尾矿中主要铁矿物为硅酸铁矿，占全铁的65.07%，此类铁主要赋含在脉石中，目前尚无较好的回收方法[2]。其次为赤褐铁矿、磁黄铁矿、磁铁矿以及少量的金属铁（钢球磨损产生）。
2原工艺流程及选矿指标
目前江西某铜矿采用1次粗选2次精选的磁选选铁工艺对选铜尾矿进行回收铁处理，具体操作过程为将2台尾矿回收机置于选铜尾矿明渠中，所得粗精矿经砂泵泵至1050mm×1500mm永磁筒式磁选机精选，尾矿外抛，精矿再经1次开路精选得到最终铁精矿。采用此工艺流程，2010年前10个月共生产品位为54.12%的铁精矿近6000t，销售的铁精矿品位最高为61%，最低为46%。但是由于粗精矿未经过再磨，使部分连生体铁矿物被回收[3]，降低了铁精矿的品位，且铁精矿品位波动比较大，给产品质量的提高带来一定的困难。
由于选铜尾矿铁品位、选矿比以及实验室磁选条件的局限性，小型试验在对选铜尾矿进行了初步探索后，开展了对粗精矿的精选和进一步提高铁精矿品位的试验研究。
3小型试验
3.1试样样品
试验矿样为盘磁选别后的粗精矿（下称原矿）含铁20%左右。铁矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、铁粉，其次为褐铁矿，还有少量的黄铜矿、黄铁矿。其中磁铁矿呈粒状，粒径为20～70μm，大部分为单体，部分细粒磁铁矿与脉石呈1/4连生；赤铁矿呈粒状，粒径为30～150μm，一般呈单体，部分与脉石毗邻连生；铁粉呈片状，粒径为10～60μm，含量相对较低。
3.2 原矿不磨矿磁选试验
3.2.1精选给矿浓度试验
现场的粗精矿浓度只有3.57%，不利于运输、缩分及条件试验，因此在采集过程中等粗精矿澄清后抽取表层清水以浓缩样品体积。在试验前将样品浓缩至62.5%的浓度，缩分成若干份备用。
由于磁选中需要大量的冲洗水，导致粗精矿浓度仅4%左右，过稀的给矿浓度将大大降低设备有效处理能力，在实际生产中也会增加生产成本。为了了解给矿浓度对磁选指标的影响，有必要进行浓度条件试验，确定较佳的精选给矿浓度。
试验采用RK/YC型鼓形湿法永磁磁选机，磁鼓直径Φ200×150mm；磁场强度159.24kA/m，冲洗水量为24L/min左右。磁场强度与粗选指标的关系见图1。
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图1 精选给矿浓度与精选指标关系图
由图1试验结果可见，适当精选给矿浓度对精选指标的影响不是很大，给矿浓度逐渐增大的过程中铁精矿品位提高，当给矿浓度达到一定值时，精矿品位和回收率都转而下降。因此可在流程中注意冲洗水的有效利用，如适当增加冲洗水压力，降低用量。对粗精矿可视具体情况，考虑投入产出等因素再决定是否采取浓缩作业。
3.2.2精选场强试验
试验采用RK/YC型鼓形湿法永磁磁选机，磁鼓直径Φ200×150mm。冲洗水量为24L/min左右，试验样品为现场粗精矿，-200目含量为60%左右。试验结果见图2。
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图2 磁选强度试验结果
由图2试验结果可见，随着分选强度的提高，精矿品位下降明显，回收率显著升高，当磁场强度增大至119.43kA/m后，精矿品位的变化开始不明显，始终在30%左右，但回收率仍然有较大的提升（119.43kA/m时为 69.75%，238.8kA/m5时为81.96%）。因此，在粗选作业后应配置磁场强度相对较高的磁选机为粗精矿抛尾，进一步富集铁矿物，有利于铁矿物的回收和产出高品位铁精矿。55.73kA/m的磁场强度已经很弱，此时精矿品位为39.22%，单纯增加精选次数对提高精矿品位的帮助不大。
3.3 原矿磨矿弱磁选试验
3.3.1磨矿细度试验
就粗精矿开展磨矿细度试验，分选场强为95.54kA/m；冲洗水量为24L/min左右。试验结果见图3。
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图3 分选粒度的影响
由图3试验结果可见，磨矿细度越细铁精矿品位越高，但是过高的磨矿细度对回收率不利[4]。随着磨矿细度的提高，铁精矿品位显著提高，经过1次磁选铁精矿品位最高可达到55.79%。为了达到高品位铁精矿，将磨矿细度确定为-200目含量90%。
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