引言

姑山赤铁矿历史悠久，曾是全国重点黑色冶金矿山之一，一直是马钢集团的重要供矿单位。姑山赤铁矿的选矿工艺自建成投产就随着国内选矿工艺技术、设备的进步开始了技术改造的进程，例如，70年代采用笼式强磁—正浮选工艺，80年代采用离心重选工艺，90年代采用阶段磨矿—脉动高梯度强磁选工艺并沿用至今^[1]。姑山赤铁精矿TFe品位约57%，SiO₂含量约12%，已远不能满足目前钢铁行业对原料的要求。

反浮选是赤铁矿石或混合铁矿石的铁精矿提铁降硅行之有效的手段^{[2, 3]}，在国内的应用已很成熟，如太钢袁家村铁矿、安徽霍邱金日盛矿业、五矿矿业李楼铁矿等都采用的是弱磁—强磁—阴离子反浮选工艺^[4-9]。对姑山赤铁矿选矿工艺的研究很多，但未见采用阴离子反浮选工艺的报道^[10-13]。

为探索反浮选对姑山赤铁精矿“提铁降硅”的可行性，本试验考虑以阴离子反浮选工艺为主，并配合细磨—强磁选，在实验室对姑山赤铁精矿进行了“提铁降硅”选矿试验研究。研究内容为后续的工作指明了方向，同时对相似矿石的选别有一定的借鉴意义。

1 试验 1.1 样品性质

试验样品为姑山赤铁矿石原矿经破碎—阶段磨矿—阶段强磁选别获得的赤铁精矿，样品磨矿细度为-43 μm含量占42%，将矿样脱水后自然风干。进行了化学多元素和铁物相分析，结果分别如表 1和表 2所示。

由表 1和表 2数据可以看出，样品中铁主要以赤铁矿的形式存在，赤铁矿分布率高达96.47%。同时可以看出，样品中的主要杂质为SiO₂，因此必须降低铁精矿中SiO₂含量才能提高铁精矿品位。姑山赤铁矿为铁硅紧密共生型石英质赤铁矿，铁矿物与脉石嵌布粒度较细。前期工艺矿物学研究结果显示，当磨矿粒度为-76 μm含量占44%时，铁矿物的单体解离度仅为49.19%，石英的单体解离度更低仅为32.50%；而当磨矿粒度升至-76 μm含量占85%时，铁矿物的单体解离度也仅为60.39%，同时石英的单体解离度仅34.14%。只有将矿石磨矿至30 μm以下时才能使矿石中细粒浸染状石英与赤铁矿完全解离，属典型难磨难选赤铁矿^[4]。

为研究样品中矿物的嵌布特征，对其进行扫描电镜鉴定，如图 1所示。可以发现，除部分单体解离外，赤铁矿与石英呈复杂的镶嵌关系，互相紧密共生，部分赤铁矿颗粒中含有较多细粒的石英包裹体，另外部分矿石中包裹有细粒磷灰石。

1.2 试验药剂

试验用pH调整剂NaOH、抑制剂淀粉、活化剂石灰、捕收剂RA915均为工业级，其中NaOH、淀粉、石灰购自南京试剂有限公司，RA915取自本钢矿业公司南芬选矿厂。

1.3 试验方法

浮选试验在XFD Ⅲ型单槽浮选机(吉林省探矿机械)中进行，浮选中所加药剂量和时间间隔见图 2所示。磁选试验由SLon-750(赣州金环磁选设备有限公司)强磁选机完成。

2 试验结果与讨论 2.1 磨矿细度试验

为考察单一反浮选流程对姑山赤铁精矿的品位提升效果，将样品磨矿至不同磨矿细度，进行阴离子反浮选试验，试验流程和试验结果分别如图 2和图 3所示。

由图 3可以看出，样品经磨矿后进行阴离子反浮选，浮选精矿品位在不同程度上均有提升。但即使磨矿粒度大于-43 μm含量90%，铁精矿TFe品位也仅能达到62.26%，而且回收率大幅降低至37.96%，这主要是由于磨矿粒度过小导致部分铁矿物泥化，影响了反浮选指标。

2.2 强磁选试验

姑山赤铁精矿细度为-0.076 mm含量85%，由图 1可知，矿石中细粒浸染状石英与赤铁矿并未完全解离，需增大磨矿细度。将样品磨矿至-43 μm含量90%、-38.5 μm含量90%和-30 μm含量90%，进行不同磨矿细度强磁选试验，试验流程图和试验结果分别如图 4和图 5所示。

由图 5数据可以发现，三个磨矿细度样品经强磁选后的精矿TFe品位分别为58.58%、59.15%和59.70%，虽然品位有所提高，但仍均小于63%，说明单一磁选流程无法获得合格铁精矿。

2.3 阴离子反浮选试验

由以上试验结果可以看出，单一浮选和单一磁选流程均无法得到合格产品，为此，将2.2节中的强磁精矿(TFe品位分别为58.58%、59.15%、59.70%)分别进行阴离子反浮选试验，试验流程为一粗一精，粗选及精选的泡沫产品合并作为浮选尾矿，试验条件和结果分别如图 2和图 6所示。

图 6与图 3结果对比可见，姑山赤铁精矿再磨后经强磁选后再进行反浮选作业，浮选指标大幅提升，三个细度样品的浮选精矿品位均在63%以上，且品位随磨矿细度的增大而呈上升趋势，在磨矿细度-30 μm含量90%时的铁精矿TFe品位可达63.85%。可见，采用强磁选—阴离子反浮选流程对于提高姑山赤铁精矿品位是可行的。

2.4 阴离子反浮选闭路试验

选取细度为-30 μm含量90%样品按照图 7流程图进行闭路试验，试验结果如表 3所示。经一粗一精三扫、中矿顺序返回浮选后，铁精矿的品位和回收率分别为63.25%和83.30%，闭路浮选仍然满足铁精矿品位在63%以上。

2.5 全流程试验

姑山赤铁精矿磨矿—强磁选—阴离子反浮选全流程数质量流程如图 8所示，最终铁精矿产率为63.28%，铁品位和回收率分别为63.25%和70.15%。

2.6 铁精矿扫描电镜分析

为了研究浮选精矿中矿物颗粒的嵌布特征，对最终铁精矿进行扫描电镜分析，分析图像如图 9所示。可以看出，矿石细度由原来-76 μm含量85%磨矿至-30 μm含量90%，经强磁—反浮选所得铁精矿中仍有部分赤铁矿与石英互包裹体，同时精矿中还包含部分菱铁矿，导致在此磨矿细度条件下的铁精矿TFe品位为63.0%左右，难以继续提高。

3 结论

(1) 姑山赤铁矿嵌布粒度极微细，精矿TFe品位要达到63.0%以上，磨矿细度需达到-30 μm含量占90%以上，有必要采用新型的超细磨矿工艺和设备。

(2) 由于细磨过程新生矿泥干扰，姑山赤铁精矿单一反浮选工艺无法得到合格铁精矿。

(3) 姑山赤铁精矿细磨后先进行强磁选，对改善后续浮选作业指标有利，但单一磁选流程的强磁选尾矿TFe品位偏高，金属流失严重。

(4) 采用细磨—强磁选—阴离子反浮选流程对姑山赤铁精矿“提铁降硅”是可行的，在最终磨矿粒度-30 μm含量占90%的条件下，可获得铁精矿TFe品位63.25%、TFe回收率70.15%的选别指标，首次在实验室将姑山赤铁精矿TFe品位提高到63.0%以上。