南方某鐵礦選鐵尾礦回收石榴子石的試驗研究

褚力新

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌330038）

自然界中廣泛分布著石榴子石礦物，石榴子石是一組物理性質和結晶習性相同的石榴石族礦物的統稱，屬于等軸晶系島狀結構硅酸鹽礦物。石榴子石用途廣泛：利用其硬度大、磨削能力強的特點，可以作為磨料礦物使用；利用石榴子石的顆?，F狀等自然性能，可以在過濾領域、水力切割、建筑、道路、涂料、高分子材料填料等方面使用。國內對石榴子石的試驗研究較少，其工業應用更不常見。本文主要介紹對南方某選鐵尾礦中回收石榴子石進行的研究。該項研究，已成功應用于生成實踐。

1 試樣工藝礦物學研究

1.1 試樣化學多元素分析

本次回收石榴子石的原料為某礦選鐵后的尾礦，其化學多元素分析結果見表1。

表1 試樣化學多元素分析結果 %

從表1分析數據可知，試樣中主要化學成分為SiO2、CaO2、Fe2O3、Al2O3。

1.2 礦物組成及相對含量

試樣中礦物組成主要由方解石、石榴子石、角閃石、透輝石及石英等構成，其他礦物含量較低。試樣中的礦物組成及相對含量見表2。

1.3 石榴子石的粒級分布

為查明尾礦中石榴子石的粒級分布，對該尾礦進行了篩析和水析，并分析了石榴子石的含量，石榴子石粒級分布測定結果見表3。

表2 礦物組成及相對含量 %

表3 石榴子石粒級分布測定結果

從表3可知：1）石榴子石在+0.25 mm粒級分布較少，石榴子石質量分數較低為9.83%，分布率為6.77%。且從鏡下觀察可知，該粒級石榴子石連生體較多，較難提高石榴子石的含量，可以進行適當拋尾。2）-0.045 mm粒級所占比例較多，產率高達42.10%，石榴子石分布率為49.04%。通過對該粒級產品的鏡下觀察可知，該粒級產品泥化嚴重，該粒級對石榴子石的回收將會變得極其困難。

1.4 嵌布特性

依據鏡下物質組成查定，可知：1）石榴子石主要為鈣鐵石榴子石，占了全部石榴子石的70%，另外30%為鈣鋁石榴子石。石榴子石主要分布在細粒級，-0.045 mm粒級分布率接近50%，且在粗粒級（+0.25 mm）石榴子石連生體較多。2）礦石中主要脈石礦物為方解石、角閃石、輝石，且部分方解石內包裹有磁鐵礦。3）礦物中含有少量的黃鐵礦，質量分數約占1%。

2 石榴子石回收試驗

經過初步的探索發現，全粒級進行重選和磁選，不同粒級礦物之間的相互干擾較大，決定對該試驗樣進行分級后對每個粒級分別進行重選、浮選及磁選試驗。根據物質成分分析可知，+0.25 mm粒級石榴子石連生體較多，不利于選別，且在原礦中的分布率不高，可以進行先行拋尾。

2.1 重選試驗

試驗樣中的石榴子石和其它脈石礦物存在一定的比重差，理論上用重選可以有效地回收石榴子石。該礦分別進行了螺旋溜槽和搖床的重選試驗，螺旋溜槽試驗流程圖見圖1，搖床試驗流程圖見圖2。全粒級螺旋溜槽試驗結果見表4。

圖1 螺旋溜槽試驗流程

圖2 搖床試驗流程

表4 全粒級螺旋溜槽試驗結果 %

從表4可知，從全粒級試驗指標來說，粗精礦K1產率為19.83%，石榴子石質量分數為48.30%，石榴子石回收率為40.45%；粗精礦K2產率為8.43%，石榴子石質量分數為38.40%，石榴子石回收率為13.74%。

粗精礦K1和粗精礦K2的產品進行鏡下觀察，發現粗精礦中的主要脈石礦物為角閃石和輝石，還有少量的黃鐵礦，由于角閃石和輝石的比重和石榴石相差較小，可能對后面的精選造成一定的困難。

表5 全粒級搖床試驗結果 %

從表5可知，從全粒級試驗指標來說，搖床試驗效果較好，粗精礦石榴子石質量分數為64.98%,但回收率較低，只有28.90%，可以增加掃選來降低尾礦中石榴子石的含量。

2.2 浮選試驗

石榴子石屬硅酸鹽類礦物，通常采用胺類捕收劑進行浮選，試驗流程圖如下圖3，試驗結果見表6。

圖3 浮選試驗流程

表6 浮選試驗結果 %

從表6可知，該試驗樣在十二胺的浮選體系中浮選效果很差，粗精礦產率為17.27%，粗精礦石榴子石質量分數為28.30%，石榴子石回收率為21.63%，原因主要為：1）試驗樣泥質較多，不僅極大地消耗了浮選藥劑，還對目的礦物表面有一定的污染作用；2）試驗樣中與石榴石表面化學性質相近的礦物太多，主要為角閃石，浮選過程不能很好地抑制角閃石的上浮，導致精礦含量難以提高。

2.3 磁選試驗

由于石榴石為弱磁性礦物，在強磁條件下能與一部分脈石礦物分開，在高梯度磁選機上針對各粒級分別進行了磁場強度試驗，試驗流程圖見圖4，全粒級不同磁場強度磁選試驗結果見表7。

圖4 磁選試驗流程

從表7可知，磁選效果較差，粗精礦石榴子石質量分數最高（磁場場強為0.4 T時）也才達到35.21%，且回收率只有45.26%。究其原因，從礦性上來看，石榴子石與主要脈石礦物角閃石和輝石的比磁化系數相差較小，且由于單體解離的關系，一部分磁鐵礦鑲嵌在方解石內部，造成了磁選難以得到高含量的石榴子石精礦。

表7 全粒級磁場強度試驗結果 %

對以上各種流程的分選效果進行綜合對比：1）螺旋溜槽有不錯的分選效果，且具有設備簡單、占地小、處理量大等優點；但較難得到高品級產品，比較適合作為前期拋尾的粗選作業。2）搖床的分選效果較好，可以得到較高的石榴子石粗精礦，但搖床回收率相對較低，且搖床在現場的缺點也很明顯，占地面積大且處理量小，因此比較適合后期進行石榴子石的精選作業。3）由于該試驗樣泥化現象較為嚴重，且原礦中角閃石與石榴子石表面化學性質相似，較難抑制，所以不適宜采用浮選作業。4）單純地進行磁選回收石榴子石，磁選效果并不理想。

2.4 分級—螺旋溜槽—磁選聯合工藝流程試驗

為了提高石榴子石的回收率，探索了螺旋溜槽—磁選試驗，試驗流程見圖5。將第一段螺旋溜槽精礦和中礦合并作為粗精礦K1，尾礦進行第二段螺旋溜槽試驗，得到粗精礦K2和最終螺旋溜槽尾礦，然后對粗精礦K1和K2分別進行磁選試驗，試驗結果見表8。

圖5 分級—螺旋溜槽—磁選試驗

表8 分級—螺溜—磁選試驗結果 %

從表8可知，對于提高石榴子石精礦的含量來說，重選為主要手段，而磁選作為精選對石榴子石的含量提高較小，很難得到合格的石榴子石精礦產品。磁選后精礦石榴子石質量分數只有52.06%，且石榴子石回收率也只有48.90%，可以看出磁選作為精選效果較差，螺旋溜槽很難達到同時提高粗精礦石榴子石含量和回收率的效果，造成該流程很難得到高含量和高回收率的精礦產品。

3 石榴子石連選試驗

現場按照推薦的全重選工藝試驗流程進行探索，但效果較差，精礦品位和回收率都較低。于是咨詢相關設備單位進行了螺溜的試驗，效果也較差，而磁選—重選流程相對較好，因此修改工藝流程見圖6。試驗原礦石榴子石品位22.49%，獲得精礦產率為5.25%，精礦品位為79.94%，石榴子石回收率為18.66%。

圖6 擴大連選工藝流程

4 石榴子石半工業試驗

在連選試驗的探索基礎上，對工藝流程局部調整優化后進行半工業試驗，增加預先磁選拋尾、取消跳汰作業，調整后的工藝流程為：一段預先磁選拋尾，一粗兩精一掃磁選得到磁選精礦，掃選精礦作為鐵磁性礦物堆存另處理，磁選精礦經過篩分，篩上物料經磨礦后進入中礦搖床，篩中和篩下物料進行分別搖床粗選，粗選和中選搖床精礦經兩次搖床精選得到最終石榴石精礦。半工業試驗指標。石榴子石精礦的化學多元素分析結果見表9～表10，洗別工藝流程見圖7。石榴子石精礦的密度為3.81 g/cm3，莫式硬度為6.8。

表9 半工業試驗指標 %

表10 石榴子石精礦化學多元素分析結果 %

圖7 半工業試驗工藝流程

5 結語

1）南方某鐵礦選鐵尾礦主要由 SiO2、CaO2、Fe2O3、Al2O3等組成，礦物組成主要由方解石、石榴子石、角閃石、透輝石及石英等構成，有回收價值的礦物有石榴子石。

2）根據尾礦物質成分研究、小型試驗、擴大連選試驗以及半工業試驗，確定采用預先磁選拋尾、磁選—重選的聯合流程回收石榴子石，可從該尾礦中回收較好的石榴子石。