《工程科学学报》：鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律

工程科学学报 Chinese Journal of Engineering 鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 张瑞洋毛宇宇李正要李东张学进 Study of the occurrence law of iron in different types of sorting tailings of Anshan-type low-grade hematite ZHANG Rui-yang.MAO Yu-yu,LI Zheng-yao,LI Dong.ZHANG Xue-jin 引用本文： 张瑞洋，毛宇宇，李正要，李东，张学进.鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律.工程科学学报，2021,43(10： 1304-1311.doi:10.13374.issn2095-9389.2020.10.28.008 ZHANG Rui-yang.MAO Yu-yu,LI Zheng-yao,LI Dong,ZHANG Xue-jin.Study of the occurrence law of iron in different types of sorting tailings of Anshan-type low-grade hematite[J].Chinese Journal of Engineering,2021,43(10):1304-1311.doi: 10.13374-issn2095-9389.2020.10.28.008 在线阅读View online:https::/doi.org10.13374.issn2095-9389.2020.10.28.008 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 赤铁矿的自载体作用及对浮选的影响 The self-carrier effect of hematite in the flotation 工程科学学报.2019,41(11)：1397htps:/doi.org/10.13374.issn2095-9389.2018.11.05.004 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 Effect of particle size on flotation separation of hematite and quartz 工程科学学报.2020,42(5：586 https::/1doi.org/10.13374斩.issn2095-9389.2019.06.06.006 变性淀粉在赤铁矿阳离子反浮选脱硅中的抑制性能 Depressing capability of modified starches in the reverse flotation of quartz from hematite with cationic collectors 工程科学学报.2017,3912：1815htps:doi.org/10.13374.issn2095-9389.2017.12.006 铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学 Non-isothermal reduction kinetics of calcium ferrite and hematite 工程科学学报.2018,40(11：1317htps:/1doi.org/10.13374.issn2095-9389.2018.11.005 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 Preparation of iron oxide red by sinking iron slag in zinc smelting hematite process 工程科学学报.2020,42(10：1325htps:oi.org10.13374.issn2095-9389.2019.10.17.005 基于优化粗粒级固体燃料赋存形态的铁矿烧结过程NO,减排 To reduce NO emission based on optimizing the existing states of coarse coke breeze during iron ore sintering process 工程科学学报.2020,42(2)：163htps:/doi.org/10.13374.issn2095-9389.2019.02.21.001

鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 张瑞洋 毛宇宇 李正要 李东 张学进 Study of the occurrence law of iron in different types of sorting tailings of Anshan-type low-grade hematite ZHANG Rui-yang, MAO Yu-yu, LI Zheng-yao, LI Dong, ZHANG Xue-jin 引用本文: 张瑞洋, 毛宇宇, 李正要, 李东, 张学进. 鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律[J]. 工程科学学报, 2021, 43(10): 1304-1311. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.28.008 ZHANG Rui-yang, MAO Yu-yu, LI Zheng-yao, LI Dong, ZHANG Xue-jin. Study of the occurrence law of iron in different types of sorting tailings of Anshan-type low-grade hematite[J]. Chinese Journal of Engineering, 2021, 43(10): 1304-1311. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.28.008 在线阅读 View online: https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.28.008 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 赤铁矿的自载体作用及对浮选的影响 The self-carrier effect of hematite in the flotation 工程科学学报. 2019, 41(11): 1397 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.11.05.004 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 Effect of particle size on flotation separation of hematite and quartz 工程科学学报. 2020, 42(5): 586 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.06.006 变性淀粉在赤铁矿阳离子反浮选脱硅中的抑制性能 Depressing capability of modified starches in the reverse flotation of quartz from hematite with cationic collectors 工程科学学报. 2017, 39(12): 1815 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.006 铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学 Non-isothermal reduction kinetics of calcium ferrite and hematite 工程科学学报. 2018, 40(11): 1317 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.11.005 利用湿法炼锌赤铁矿法沉铁渣制备铁红工艺 Preparation of iron oxide red by sinking iron slag in zinc smelting hematite process 工程科学学报. 2020, 42(10): 1325 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.17.005 基于优化粗粒级固体燃料赋存形态的铁矿烧结过程NOx减排 To reduce NOx emission based on optimizing the existing states of coarse coke breeze during iron ore sintering process 工程科学学报. 2020, 42(2): 163 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.02.21.001

工程科学学报.第43卷.第10期：1304-1311.2021年10月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.10:1304-1311,October 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.28.008;http://cje.ustb.edu.cn 鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 张瑞洋，毛宇宇，李正要四，李东，张学进 北京科技大学土木与资源工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mal:zyli0213@sina.com 摘要以齐大山铁矿选矿分厂铁尾矿为例，对重选尾矿、磁选尾矿、浮选尾矿和综合尾矿4种不同种类尾矿的工艺矿物学 性质进行对比分析，并对尾矿中铁的可回收性进行评价.研究结果表明，尾矿中铁矿物主要为赤铁矿，脉石矿物主要是石英， 有害元素S、P的含量低：尾矿中铁的金属分布率随着粒级的变化，呈两端高、中间低的规律.重选尾矿中铁矿物主要包裹在 粗颗粒脉石中，浮选尾矿中铁矿物主要赋存在细颗粒连生体中，磁选尾矿中的铁矿物粒度极细.综合尾矿粒度范围宽、粒度 分布极不均匀.采用单一重选和磁选方法对不同种类尾矿进行再选，浮选尾矿指标最佳，重选尾矿次之，综合尾矿最差，磁选 尾矿属于不可选，鞍山式贫赤铁矿分选尾矿中铁的赋存状态决定了铁的再回收潜力，可为此类分选尾矿的处理提供理论 借鉴 关键词鞍山式铁矿；赤铁矿：赋存规律：可回收性：金属分布率 分类号TD92:TD951.1 Study of the occurrence law of iron in different types of sorting tailings of Anshan-type low-grade hematite ZHANG Rui-yang,MAO Yu-yu,LI Zheng-yao,LI Dong,ZHANG Xue-jin School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:zyli0213@sina.com ABSTRACT Anshan-type low-grade hematite ore is one of the most important types of iron ore in China.It is usually separated by a combined process of gravity concentration-magnetic separation-reverse flotation.However,the tailings produced by different separation operations have different properties,and a large amount of the residual iron in the minerals cannot be recovered effectively;therefore, mixing these tailings is unscientific for most concentrators.Given this situation,this paper takes the iron tailings of the Qidashan iron ore dressing plant as an example to make a comparative analysis of the technological mineralogy of four types of tailings (i.e.,gravity tailings,magnetic tailings,flotation tailings,and mixed tailings)and evaluate the recoverability of iron in these tailings.The results show that the main iron and gangue minerals are hematite and quartz,respectively.The content of harmful elements S and P is low in the tailings.In addition,the metal distribution rate of iron in the tailings varies with the size,showing a rule of high at both ends and low in the middle.It is also found that iron minerals are mainly wrapped in coarse gangue,and iron minerals in the flotation tailings are mainly contained in fine-grained conglomerates.Although the iron minerals in the magnetic separation tailings are extremely fine,mixed tailings have a wide range of particle sizes and extremely uneven distribution.Single gravity separation and magnetic separation methods are used to reconcentrate different types of tailings,and the best index is found to exist in flotation tailings,followed by gravity tailings, and that of mixed tailings is the worst.However,recovering iron from magnetic tailings is pointless.The mineralogical characteristics of Anshan-type hematite ore tailing underlies its recovery potential of iron and provides a reference for the retreatment of similar iron ore tailings. 收稿日期：2020-10-28 基金项目：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51904020)：中央高校基本科研业务费资助项目(FRF-TP19-033A2)

鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 张瑞洋，毛宇宇，李正要苣，李    东，张学进 北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083 苣通信作者， E-mail: zyli0213@sina.com 摘    要    以齐大山铁矿选矿分厂铁尾矿为例，对重选尾矿、磁选尾矿、浮选尾矿和综合尾矿 4 种不同种类尾矿的工艺矿物学 性质进行对比分析，并对尾矿中铁的可回收性进行评价. 研究结果表明，尾矿中铁矿物主要为赤铁矿，脉石矿物主要是石英， 有害元素 S、P 的含量低；尾矿中铁的金属分布率随着粒级的变化，呈两端高、中间低的规律. 重选尾矿中铁矿物主要包裹在 粗颗粒脉石中，浮选尾矿中铁矿物主要赋存在细颗粒连生体中，磁选尾矿中的铁矿物粒度极细，综合尾矿粒度范围宽、粒度 分布极不均匀. 采用单一重选和磁选方法对不同种类尾矿进行再选，浮选尾矿指标最佳，重选尾矿次之，综合尾矿最差，磁选 尾矿属于不可选. 鞍山式贫赤铁矿分选尾矿中铁的赋存状态决定了铁的再回收潜力，可为此类分选尾矿的处理提供理论 借鉴. 关键词    鞍山式铁矿；赤铁矿；赋存规律；可回收性；金属分布率 分类号    TD92;TD951.1 Study of the occurrence law of iron in different types of sorting tailings of Anshan-type low-grade hematite ZHANG Rui-yang，MAO Yu-yu，LI Zheng-yao苣 ，LI Dong，ZHANG Xue-jin School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: zyli0213@sina.com ABSTRACT    Anshan-type low-grade hematite ore is one of the most important types of iron ore in China. It is usually separated by a combined process of gravity concentration-magnetic separation-reverse flotation. However, the tailings produced by different separation operations have different properties, and a large amount of the residual iron in the minerals cannot be recovered effectively; therefore, mixing these tailings is unscientific for most concentrators. Given this situation, this paper takes the iron tailings of the Qidashan iron ore dressing  plant  as  an  example  to  make  a  comparative  analysis  of  the  technological  mineralogy  of  four  types  of  tailings  (i.e.,  gravity tailings, magnetic tailings, flotation tailings, and mixed tailings) and evaluate the recoverability of iron in these tailings. The results show that the main iron and gangue minerals are hematite and quartz, respectively. The content of harmful elements S and P is low in the tailings. In addition, the metal distribution rate of iron in the tailings varies with the size, showing a rule of high at both ends and low in the middle. It is also found that iron minerals are mainly wrapped in coarse gangue, and iron minerals in the flotation tailings are mainly contained  in  fine-grained  conglomerates.  Although  the  iron  minerals  in  the  magnetic  separation  tailings  are  extremely  fine,  mixed tailings have a wide range of particle sizes and extremely uneven distribution. Single gravity separation and magnetic separation methods are used to reconcentrate different types of tailings, and the best index is found to exist in flotation tailings, followed by gravity tailings, and that of mixed tailings is the worst. However, recovering iron from magnetic tailings is pointless. The mineralogical characteristics of Anshan-type hematite ore tailing underlies its recovery potential of iron and provides a reference for the retreatment of similar iron ore tailings. 收稿日期: 2020−10−28 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金资助项目（51904020）；中央高校基本科研业务费资助项目（FRF-TP-19-033A2） 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期：1304−1311，2021 年 10 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 10: 1304−1311, October 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.10.28.008; http://cje.ustb.edu.cn

张瑞洋等：鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 1305· KEY WORDS Anshan-style iron ore:hematite;occurrence regularity;recyclability:metal distribution rate 鞍山式铁矿是一种沉积变质型铁矿，是自然 矿石进行了预富集，分选尾矿铁品位可降低至 界最重要的铁矿类型之一山具有以下显著特点： 6.94%,铁损失主要是因为部分所受磁性捕收力弱 (1)资源储量丰富，约占我国铁矿资源的50%叫： 的微细粒赤铁矿无法有效回收 (2)易于开采，矿床规模大，矿带延伸远，矿体埋藏 值得注意的是，鞍山式贫赤铁矿经重一磁一 不深，多数可直接露天开采：(3)组分较为单一，有 浮联合流程分选后，产出不同种类的铁尾矿，不同 用矿物主要为磁铁矿、赤铁矿和假象赤铁矿，脉石 种类尾矿性质差异性很大，适宜的再选流程必然 矿物多为石英、绿泥石、角闪石和云母等，有害元 不同.了解各种尾矿中铁的赋存特性，才能有针对 素硫、磷等含量较低，伴生组分极少可供综合利 性地制定合理回收方案.为此，本文以典型鞍山式 用；(4)分布较广，主要集中在鞍山-本溪地区、冀 贫赤铁矿一一齐大山铁矿为例，通过研究尾矿的 东地区，山东、山西、江西、甘肃、安徽等地也有 组分特征、粒度特性、有价金属分布和微观形态 分布B)这些特征使得鞍山式铁矿在铁矿资源开 等规律，分析铁矿物流失形式，探讨尾矿中有价组 发利用过程中占有极大的优势.然而，鞍山式铁矿 分的赋存规律与可回收性的关系，为现场选别指 多为贫矿，含铁品位低、嵌布粒度细且不均匀、矿 标优化提供依据，同时也为尾矿中有价元素的回 石结构复杂易泥化，使得此类矿石难以分选6] 收提供努力方向920 实践中，鞍山式贫赤铁矿的分选主要采用阶 1试验材料与方法 段磨矿、粗细分级、重选一磁选一阴离子反浮选 联合工艺9川，在生产加工成品铁精矿的同时，产 1.1矿样的制备 生了大量的铁尾矿，据统计，目前我国已堆存超 本研究中重选尾矿、磁选尾矿和反浮选尾矿 过75亿吨的铁尾矿，不同产地的鞍山式贫赤铁 样品分别取自齐大山铁矿选矿分厂重选回路排尾 矿石，由于分选流程相似，产生的铁尾矿中的铁品 处、强磁选作业排尾处及反浮选回路排尾处，综合 位基本相近，主要集中在10%左右；但尾矿中铁的 尾矿试验样取自齐大山铁矿选矿分厂的尾砂泵 损失率差异较大，最高可达38.30%，最低为19.76%31 站，取样点在现场分选原则流程中的分布如图1 可见，如果有效回收利用尾矿中的铁矿物，资源数 所示.四种尾矿相对原矿的产率分别为24.30%、 量相当可观；另一方面，查明分选过程中铁矿物损 29.74%、10.87%和64.91% 失的关键环节，对现有工艺的优化具有一定的指 1.2试验方法及检测手段 导意义 在不同种类尾矿的再选试验中，所用摇床为 鞍山式贫赤铁矿分选尾矿作为一种重要的二 XCY-73型1100mm×500mm摇床，冲程和冲次分 次资源，逐渐被人们所重视.近年来，东北大学、 别为8~18mm、280~460min;筛分作业借助 北京科技大学、鞍钢集团等科研单位对鞍山式铁 71um筛子进行；粗细分级采用FX-75型水力旋流 矿分选尾矿的再选开展了一些试验研究工作4-均 器，在给矿浓度（质量分数）为10%，给矿压力为 李瑾等的研究表明，齐大山铁矿综合尾矿中主 0.1MPa条件下进行；实验过程中所使用的弱磁选机 要铁矿物为赤褐铁矿和硅酸铁，铁矿物主要以贫 为RK/CGS-D400mm×300mm,滚筒转速为25rmin, 连生体形式存在，且铁矿物粒度微细，推荐采用磨 磁场强度为120mT,给矿浓度为20%：在浮选尾矿 矿一弱磁一强磁的预富集工艺对其处理.刘文刚 和综合尾矿的弱磁选试验中，矿样的再磨细度要 等对齐大山选矿厂浮选尾矿进行了再选试验， 求为：-45um粒级物料的质量分数为90%. 结果表明，采用正浮选一再磨一反浮选的工艺流 尾矿中的矿物组成采用荷兰PAN-alytical 程，可获得铁品位为66.17%、回收率为27.64%的 X'Pert Pro型号的X射线衍射进行定性分析.铁物 再选精矿.Tang等采用预富集一焙烧一磁选方 相定量分析委托马鞍山矿山研究院进行，主要对 法从齐大山铁矿综合尾矿中回收铁元素，可获得 尾矿中赤褐铁矿、假象伴假象赤铁矿、磁铁矿、 质量分数为92.30%的还原铁粉，回收率高达 硅酸铁、碳酸铁等含铁矿物进行定量分析.粒度 78.79%,但该工艺产生的二次尾可矿难以处理.余建 分析借助不同筛分和激光粒度分析仪(Malvern 文等采用弱磁一中磁一强磁工艺对东鞍山贫铁 mastersize2000)进行检测.采用Olympus BX51型

KEY WORDS    Anshan-style iron ore；hematite；occurrence regularity；recyclability；metal distribution rate 鞍山式铁矿是一种沉积变质型铁矿，是自然 界最重要的铁矿类型之一[1] . 具有以下显著特点： （ 1）资源储量丰富，约占我国铁矿资源的 50% [2] ； （2）易于开采，矿床规模大，矿带延伸远，矿体埋藏 不深，多数可直接露天开采；（3）组分较为单一，有 用矿物主要为磁铁矿、赤铁矿和假象赤铁矿，脉石 矿物多为石英、绿泥石、角闪石和云母等，有害元 素硫、磷等含量较低，伴生组分极少可供综合利 用；（4）分布较广，主要集中在鞍山−本溪地区、冀 东地区，山东、山西、江西、甘肃、安徽等地也有 分布[3−5] . 这些特征使得鞍山式铁矿在铁矿资源开 发利用过程中占有极大的优势. 然而，鞍山式铁矿 多为贫矿，含铁品位低、嵌布粒度细且不均匀、矿 石结构复杂易泥化，使得此类矿石难以分选[6−8] . 实践中，鞍山式贫赤铁矿的分选主要采用阶 段磨矿、粗细分级、重选—磁选—阴离子反浮选 联合工艺[9−11] ，在生产加工成品铁精矿的同时，产 生了大量的铁尾矿. 据统计，目前我国已堆存超 过 75 亿吨的铁尾矿[12] . 不同产地的鞍山式贫赤铁 矿石，由于分选流程相似，产生的铁尾矿中的铁品 位基本相近，主要集中在 10% 左右；但尾矿中铁的 损失率差异较大，最高可达 38.30%，最低为 19.76% [13] . 可见，如果有效回收利用尾矿中的铁矿物，资源数 量相当可观；另一方面，查明分选过程中铁矿物损 失的关键环节，对现有工艺的优化具有一定的指 导意义. 鞍山式贫赤铁矿分选尾矿作为一种重要的二 次资源，逐渐被人们所重视. 近年来，东北大学、 北京科技大学、鞍钢集团等科研单位对鞍山式铁 矿分选尾矿的再选开展了一些试验研究工作[14−15] . 李瑾等[16] 的研究表明，齐大山铁矿综合尾矿中主 要铁矿物为赤褐铁矿和硅酸铁，铁矿物主要以贫 连生体形式存在，且铁矿物粒度微细，推荐采用磨 矿—弱磁—强磁的预富集工艺对其处理. 刘文刚 等[17] 对齐大山选矿厂浮选尾矿进行了再选试验， 结果表明，采用正浮选—再磨—反浮选的工艺流 程，可获得铁品位为 66.17%、回收率为 27.64% 的 再选精矿. Tang 等[12] 采用预富集—焙烧—磁选方 法从齐大山铁矿综合尾矿中回收铁元素，可获得 质 量 分 数 为 92.30% 的 还 原 铁 粉 ， 回 收 率 高 达 78.79%，但该工艺产生的二次尾矿难以处理. 余建 文等[18] 采用弱磁—中磁—强磁工艺对东鞍山贫铁 矿石进行了预富集 ，分选尾矿铁品位可降低至 6.94%，铁损失主要是因为部分所受磁性捕收力弱 的微细粒赤铁矿无法有效回收. 值得注意的是，鞍山式贫赤铁矿经重—磁— 浮联合流程分选后，产出不同种类的铁尾矿，不同 种类尾矿性质差异性很大，适宜的再选流程必然 不同. 了解各种尾矿中铁的赋存特性，才能有针对 性地制定合理回收方案. 为此，本文以典型鞍山式 贫赤铁矿——齐大山铁矿为例，通过研究尾矿的 组分特征、粒度特性、有价金属分布和微观形态 等规律，分析铁矿物流失形式，探讨尾矿中有价组 分的赋存规律与可回收性的关系，为现场选别指 标优化提供依据，同时也为尾矿中有价元素的回 收提供努力方向[19−20] . 1    试验材料与方法 1.1    矿样的制备 本研究中重选尾矿、磁选尾矿和反浮选尾矿 样品分别取自齐大山铁矿选矿分厂重选回路排尾 处、强磁选作业排尾处及反浮选回路排尾处，综合 尾矿试验样取自齐大山铁矿选矿分厂的尾砂泵 站，取样点在现场分选原则流程中的分布如图 1 所示. 四种尾矿相对原矿的产率分别为 24.30%、 29.74%、10.87% 和 64.91%. 1.2    试验方法及检测手段 在不同种类尾矿的再选试验中，所用摇床为 XCY−73 型 1100 mm×500 mm 摇床，冲程和冲次分 别 为 8～ 18 mm、 280～ 460 min−1；筛分作业借助 71 μm 筛子进行；粗细分级采用 FX−75 型水力旋流 器，在给矿浓度（质量分数）为 10%，给矿压力为 0.1 MPa 条件下进行；实验过程中所使用的弱磁选机 为RK/CGS−Φ400 mm×300 mm，滚筒转速为25 r·min−1 ， 磁场强度为 120 mT，给矿浓度为 20%；在浮选尾矿 和综合尾矿的弱磁选试验中，矿样的再磨细度要 求为：−45 μm 粒级物料的质量分数为 90%. 尾 矿 中 的 矿 物 组 成 采 用 荷 兰 PAN−alytical X'Pert Pro 型号的 X 射线衍射进行定性分析. 铁物 相定量分析委托马鞍山矿山研究院进行，主要对 尾矿中赤褐铁矿、假象/半假象赤铁矿、磁铁矿、 硅酸铁、碳酸铁等含铁矿物进行定量分析. 粒度 分析借助不同筛分和激光粒度分析仪（ Malvern mastersize 2000）进行检测. 采用 Olympus BX51 型 张瑞洋等： 鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 · 1305 ·

1306 工程科学学报.第43卷，第10期 Anshan-type low-grade hematite ore Grinding Coarse-grained Size classification Fine-grained Gravity separation Magnetic separation Magnetic tailings Gravity tailings Concentrate Flotation Regrinding Flotation tailings Concentrate 图1鞍山式贫赤铁矿分选的原则流程及取样点分布 Fig.I Principle flowsheet and sampling point distribution of Anshan-type low-grade hematite 透-反射光显微镜对样品进行镜下观察，并分析铁 矿物的单体解离度 Magnetic tailings 人克克光土克变 2结果与讨论 Gravity tailings 土竟克★， 2.1尾矿的组分特征 Mixed tailing 表1为四种尾矿的化学元素分析结果.由表1 年44产产，应▲克中 可知，4种尾矿中的有价成分为Fe,脉石成分主要 Flotation tailing 史4儿来块在★中人克改 为SiO2,其次是AlO3,少量为Ca0、MgO:有害元 10 20 30 405060 7080 素P、S的含量很低，可以不考虑其不利影响.其 2a) 中，浮选尾矿全铁含量（即铁品位）最高，为 图2不同种类尾矿的XRD分析结果 19.87%,可优先考虑对该尾矿中铁矿物进行回收； Fig.2 XRD results of different tailings 磁选尾矿的铁品位最低，仅为7.51%；重选尾矿和 为进一步查明尾矿中所含铁矿物的组成，对 综合尾矿中的铁品位相近，分别为10.46%和 尾矿样品进行了铁矿物组成分析，结果如图3所 10.00%. 示.其中，硅酸盐铁矿物（硅酸铁）中铁的含量较 低，且硅含量很高，为工业不可用铁：碳酸铁矿物 表1不同种类尾矿的化学成分分析（质量分数） (菱铁矿、铁白云石等)由于含铁量低，一般也不具 Table I Chemical element analysis of the different tailings(mass fraction) % 有工业价值.从图3中可以看出，4种尾矿中所含 Sample TFe SiO2 Al2O;CaO Mgo P Mno S 赤铁矿、磁铁矿、假象赤铁矿等工业可用铁质量 Gravity tailings10.4684.270.340.370.690.0170.100.023 占比均在80%以上，硅酸铁、碳酸铁等工业不可 Magnetic tailings 7.5183.571.260.621.610.0480.120.017 用铁含量很低，说明尾矿中的铁理论上是可以回 Flotation tailings19.8765.381.630.681.710.0230.150.077 收的.浮选尾矿中铁主要赋存在赤铁矿和磁性铁 Mixed tailings10.0082.291.070.390.820.0120.0980.026 矿物中，铁的质量分数分别为9.83%和4.95%.此 外，值得注意的是，浮选尾矿中还含有质量占比为 为查明尾矿中矿物组成，对不同来源矿样进 1.71%的铁存在于假象赤铁矿中，虽仍保留磁铁矿 行了X-射线衍射分析，结果如图2所示.由图2 晶形，但通常由于其结晶粒度较细，与脉石矿物相 可知，4种尾矿中的铁矿物主要是赤铁矿，主要的 互间嵌布关系复杂，导致其在磨矿过程中单体效 脉石矿物是石英.此外，浮选尾矿中还检测出有磁 果不理想，易于损失在尾矿中叫除浮选尾矿外， 铁矿，而综合尾矿中所含有的磁铁矿未能检测 其余3种尾矿中铁矿物主要为赤铁矿，假象赤铁 出，主要由于浮选尾矿在综合尾矿中所占比例较 矿旷和磁性铁含量很低.由此可见，鞍山式贫赤铁矿 小所致. 分选流程中，赤铁矿的回收不理想，4种尾矿中残

透−反射光显微镜对样品进行镜下观察，并分析铁 矿物的单体解离度. 2    结果与讨论 2.1    尾矿的组分特征 表 1 为四种尾矿的化学元素分析结果. 由表 1 可知，4 种尾矿中的有价成分为 Fe，脉石成分主要 为 SiO2，其次是 Al2O3，少量为 CaO、MgO；有害元 素 P、S 的含量很低，可以不考虑其不利影响. 其 中 ， 浮 选 尾 矿 全 铁 含 量 （ 即 铁 品 位 ） 最 高 ， 为 19.87%，可优先考虑对该尾矿中铁矿物进行回收； 磁选尾矿的铁品位最低，仅为 7.51%；重选尾矿和 综 合 尾 矿 中 的 铁 品 位 相 近 ， 分 别 为 10.46% 和 10.00%. 表 1 不同种类尾矿的化学成分分析（质量分数） Table 1 Chemical element analysis of the different tailings (mass fraction)                                                                                            % Sample TFe SiO2 Al2O3 CaO MgO P MnO S Gravity tailings 10.46 84.27 0.34 0.37 0.69 0.017 0.10 0.023 Magnetic tailings 7.51 83.57 1.26 0.62 1.61 0.048 0.12 0.017 Flotation tailings 19.87 65.38 1.63 0.68 1.71 0.023 0.15 0.077 Mixed tailings 10.00 82.29 1.07 0.39 0.82 0.012 0.098 0.026 为查明尾矿中矿物组成，对不同来源矿样进 行了 X−射线衍射分析，结果如图 2 所示. 由图 2 可知，4 种尾矿中的铁矿物主要是赤铁矿，主要的 脉石矿物是石英. 此外，浮选尾矿中还检测出有磁 铁矿，而综合尾矿中所含有的磁铁矿未能检测 出，主要由于浮选尾矿在综合尾矿中所占比例较 小所致. 为进一步查明尾矿中所含铁矿物的组成，对 尾矿样品进行了铁矿物组成分析，结果如图 3 所 示. 其中，硅酸盐铁矿物（硅酸铁）中铁的含量较 低，且硅含量很高，为工业不可用铁；碳酸铁矿物 （菱铁矿、铁白云石等）由于含铁量低，一般也不具 有工业价值. 从图 3 中可以看出，4 种尾矿中所含 赤铁矿、磁铁矿、假象赤铁矿等工业可用铁质量 占比均在 80% 以上，硅酸铁、碳酸铁等工业不可 用铁含量很低，说明尾矿中的铁理论上是可以回 收的. 浮选尾矿中铁主要赋存在赤铁矿和磁性铁 矿物中，铁的质量分数分别为 9.83% 和 4.95%. 此 外，值得注意的是，浮选尾矿中还含有质量占比为 1.71% 的铁存在于假象赤铁矿中，虽仍保留磁铁矿 晶形，但通常由于其结晶粒度较细，与脉石矿物相 互间嵌布关系复杂，导致其在磨矿过程中单体效 果不理想，易于损失在尾矿中[21] . 除浮选尾矿外， 其余 3 种尾矿中铁矿物主要为赤铁矿，假象赤铁 矿和磁性铁含量很低. 由此可见，鞍山式贫赤铁矿 分选流程中，赤铁矿的回收不理想，4 种尾矿中残 Anshan-type low-grade hematite ore Grinding Coarse-grained Size classification Fine-grained Gravity separation Magnetic separation Gravity tailings Concentrate Magnetic tailings Flotation Flotation tailings Regrinding Concentrate 图 1    鞍山式贫赤铁矿分选的原则流程及取样点分布 Fig.1    Principle flowsheet and sampling point distribution of Anshan-type low-grade hematite 10 20 30 40 50 60 70 80 Flotation tailings Mixed tailings Gravity tailings Magnetite Magnetic tailings Quartz Relative intensity 2θ/(°) Hematite 图 2    不同种类尾矿的 XRD 分析结果 Fig.2    XRD results of different tailings · 1306 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期

张瑞洋等：鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 1307 20 Hematite 33.92%、18.81%、13.16%:-71μm粒级物料的质量 Martite 占比仅为24.30%，但这部分细粒级物料中铁矿物 ☐Magnetite 15 Iron silicate 单体解离度很高.相反的是，磁选尾矿属于细粒占 ☑Carbonate iron 优势的均匀分布，-71um粒级物料的质量占比高 10 达8627%，各粒度级别物料的质量占比较为平均： 随着粒度的增大，铁矿物的单体解离度呈下降趋 势，粒度大于43m后，铁矿物单体解离度降低至 45%以下.浮选尾矿的粒度特性与磁选尾矿相似， 也属于细粒占优势的均匀分布，-71m粒级物料 Gravity Magnetic Flotation Mixed 的质量占比为71.70%：但不同的是，浮选尾矿各粒 Type of tailings 级中铁矿物的单体解离度整体较差，特别是 图3尾矿中铁的矿物组成分析 +71m粒级的单体解离度已降至1%以下，说明 Fig.3 Mineral composition analysis of iron in different tailings 浮选尾矿中既有一部分极细级别的铁矿物，也有 留的铁矿物主要为赤铁矿 一部分极贫连生体，然而，综合尾矿粒度属于极不 铁矿石的磁性率一般用FeO/TFe(质量分数 均匀分布，即矿物的粒度范围很宽，各种粒度的矿 比)来表征，图4展示了不同种类尾矿中铁的磁性 物颗粒含量大体相近，其中-71μm和+71μm粒级 率.由图4可知，浮选尾矿的磁性率高达30.25%， 物料的质量分数各占约50%，且+71m粒级的单 说明浮选尾矿中还含有一部分磁铁矿，浮选尾矿 体解离度降至50%以下 为氧化矿和原生磁铁矿的混合矿：综合尾矿、重选 图6展示了四种尾矿不同粒度级别物料中铁 尾矿和磁选尾矿的磁性率分别为13.10%、4.97%、 的品位和金属分布情况.从图6中可以看出，4种 14.64%,说明这些尾矿中的铁矿物以氧化矿为主. 尾矿中铁的分布共同点在于：一是物料粒度越粗， 这一结果与铁物相分析的规律（图3）一致. 铁的含量越低；二是四种尾矿中铁的金属分布率 50 大体呈“U”型，即两端高、中间低的趋势，这说明 20~71um的中间粒级是鞍山式贫赤铁矿的适宜 分选粒级，现有流程对这部分粒级中的铁可以有 效回收.然而，4种尾矿也表现出了很大的差异 对于重选尾矿，各粒级随着粒度增大，铁品位 0 呈明显下降趋势，但金属分布率却呈升高趋势.值 得注意的是，重选尾矿中各粒度级别品位均在 10 10%以上，其中-20um和20~38um粒级的物料 品位分别高达34.39%和33.41%，但由于重量占 Gravity Magnetic Flotation Mixed 低，金属分布率分别仅为13.73%和17.98%.可见， Type of tailings 重选尾矿中的铁矿物主要集中在粗颗粒中，再次 图4不同种类尾矿中铁的磁性率 磨矿以使铁矿物达到单体解离，对于此类尾矿中 Fig.4 Magnetic susceptibility of iron in different tailings 铁的回收是必要的 2.2尾矿的粒度组成及有价金属分布 对于磁选尾矿，只有-20m粒级铁品位略高， 在矿石分选过程中，矿物工艺粒度决定有用 此粒级金属分布率高达83.07%；+20m粒级铁品 矿物单体解离，也是影响物料可选性的重要方面四. 位非常低，均在3%以下，这说明磁选尾矿中铁矿 图5为重选尾矿、磁选尾矿、浮选尾矿和综合尾矿 物主要集中在-20m微细粒级，对于此类尾矿，利 的工艺粒度特性及铁矿物单体解离情况.由图5 用传统方法回收铁矿物，难度非常大 可知，4种尾矿的粒度特性及各粒级单体解离情况 对于浮选尾矿，-20m粒级铁品位最高，高 差异很大.具体表现在：重选尾矿的粒径范围很 达39.10%，此粒级金属分布率为64.53%，应重点考 窄，主要集中在粗粒级，71~106、106~150、+150m 虑此粒级物料中铁的回收；此外，+71m粒级粗颗 粒级物料的质量占比分别为14.18%、36.62%和 粒的铁品位仅为6.89%，金属分布率低至6.77%，在 24.90%,相应的铁矿物单体解离度均较低，分别为 后续再选过程中宜将此粒级直接抛尾处理

留的铁矿物主要为赤铁矿. 铁矿石的磁性率一般用 FeO/TFe（质量分数 比）来表征，图 4 展示了不同种类尾矿中铁的磁性 率. 由图 4 可知，浮选尾矿的磁性率高达 30.25%， 说明浮选尾矿中还含有一部分磁铁矿，浮选尾矿 为氧化矿和原生磁铁矿的混合矿；综合尾矿、重选 尾矿和磁选尾矿的磁性率分别为 13.10%、4.97%、 14.64%，说明这些尾矿中的铁矿物以氧化矿为主. 这一结果与铁物相分析的规律（图 3）一致. 0 10 20 30 40 50 Type of tailings Magnetic susceptibility/ % Gravity Magnetic Flotation Mixed 图 4    不同种类尾矿中铁的磁性率 Fig.4    Magnetic susceptibility of iron in different tailings 2.2    尾矿的粒度组成及有价金属分布 在矿石分选过程中，矿物工艺粒度决定有用 矿物单体解离，也是影响物料可选性的重要方面[22] . 图 5 为重选尾矿、磁选尾矿、浮选尾矿和综合尾矿 的工艺粒度特性及铁矿物单体解离情况. 由图 5 可知，4 种尾矿的粒度特性及各粒级单体解离情况 差异很大. 具体表现在：重选尾矿的粒径范围很 窄，主要集中在粗粒级，71～106、106～150、+150 μm 粒级物料的质量占比分别为 14.18%、 36.62% 和 24.90%，相应的铁矿物单体解离度均较低，分别为 33.92%、18.81%、13.16%；−71 μm 粒级物料的质量 占比仅为 24.30%，但这部分细粒级物料中铁矿物 单体解离度很高. 相反的是，磁选尾矿属于细粒占 优势的均匀分布，−71 μm 粒级物料的质量占比高 达 86.27%，各粒度级别物料的质量占比较为平均； 随着粒度的增大，铁矿物的单体解离度呈下降趋 势，粒度大于 43 μm 后，铁矿物单体解离度降低至 45% 以下. 浮选尾矿的粒度特性与磁选尾矿相似， 也属于细粒占优势的均匀分布，−71 μm 粒级物料 的质量占比为 71.70%；但不同的是，浮选尾矿各粒 级中铁矿物的单体解离度整体较差 ，特别是 +71 μm 粒级的单体解离度已降至 1% 以下，说明 浮选尾矿中既有一部分极细级别的铁矿物，也有 一部分极贫连生体. 然而，综合尾矿粒度属于极不 均匀分布，即矿物的粒度范围很宽，各种粒度的矿 物颗粒含量大体相近，其中−71 μm 和+71 μm 粒级 物料的质量分数各占约 50%，且+71 μm 粒级的单 体解离度降至 50% 以下. 图 6 展示了四种尾矿不同粒度级别物料中铁 的品位和金属分布情况. 从图 6 中可以看出，4 种 尾矿中铁的分布共同点在于：一是物料粒度越粗， 铁的含量越低；二是四种尾矿中铁的金属分布率 大体呈“U”型，即两端高、中间低的趋势，这说明 20～71 μm 的中间粒级是鞍山式贫赤铁矿的适宜 分选粒级，现有流程对这部分粒级中的铁可以有 效回收. 然而，4 种尾矿也表现出了很大的差异. 对于重选尾矿，各粒级随着粒度增大，铁品位 呈明显下降趋势，但金属分布率却呈升高趋势. 值 得注意的是 ，重选尾矿中各粒度级别品位均在 10% 以上，其中−20 μm 和 20～38 μm 粒级的物料 品位分别高达 34.39% 和 33.41%，但由于重量占 低，金属分布率分别仅为 13.73% 和 17.98%. 可见， 重选尾矿中的铁矿物主要集中在粗颗粒中，再次 磨矿以使铁矿物达到单体解离，对于此类尾矿中 铁的回收是必要的. 对于磁选尾矿，只有−20 μm 粒级铁品位略高， 此粒级金属分布率高达 83.07%；+20 μm 粒级铁品 位非常低，均在 3% 以下. 这说明磁选尾矿中铁矿 物主要集中在−20 μm 微细粒级，对于此类尾矿，利 用传统方法回收铁矿物，难度非常大. 对于浮选尾矿，−20 μm 粒级铁品位最高，高 达 39.10%，此粒级金属分布率为 64.53%，应重点考 虑此粒级物料中铁的回收；此外，+71 μm 粒级粗颗 粒的铁品位仅为 6.89%，金属分布率低至 6.77%，在 后续再选过程中宜将此粒级直接抛尾处理. 0 5 10 15 20 Type of tailings Gravity Magnetic Flotation Mixed Hematite Martite Magnetite Iron silicate Carbonate iron Mass fraction of iron/ % 图 3    尾矿中铁的矿物组成分析 Fig.3    Mineral composition analysis of iron in different tailings 张瑞洋等： 鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 · 1307 ·

·1308 工程科学学报.第43卷，第10期 0 100 50 100 (a) ☐Productivity 45 (b) ☐Productivity Degree of mineral liberation 90 4 Degree of mineral liberation 80 35 35 70 60 25 2 50 4 P3o=62 um 15 吃 10 P=174m 20 10 20 10 10 0 0 0-10 >150 0-10 11 106 >150 Grain size/um Grain size/um 50 100 5 100 45 (c) ☐Productivity 90 4 (d) ☐Productivity Degree of mineral liberation -Degree of mineral liberation 90 % 5 N 3 P=150u山m 60 25 P3o=87 um 25 40 20 40 30 0 20 2 5 10 5 10 0 0 0-10 >150 Grain size/um Grain size/um 图5尾矿的粒度特性及铁矿物单体解离情况.(a)重选尾矿：(b)磁选尾矿：(c)浮选尾矿：(d)综合尾矿 Fig.5 Particle size distribution and liberation conditions of iron minerals in different tailings:(a)gravity tailings,(b)magnetic tailings,(c)flotation tailings,(d)mixed tailings 40 90 (a) -Gravity tailings (b)● ■-Gravity tailings 35 ◆-Magnetic tailings 80 ◆-Magnetic tailings 30 k一Flotation tailings -Flotation tailings -Mixed tailings 0 零-Mixed tailings 25 20 50 15 10 30 10 0 0-20 20-38 38-71 >71 0-20 20-38 38-71 Grain size/um Grain size/um 因6尾矿不同粒级中铁的分布规律.(a)铁品位：(b)金属分布率 Fig.6 Distribution of iron in tailings with different particle sizes:(a)iron grade;(b)iron distribution 对于综合尾矿，由于是前三种物料的混合，因 合尾矿的铁矿物与脉石矿物的结合关系，采用奥 此各粒级物料的品位和金属分布率差异性明显变 林巴斯BX51型透-反射光显微镜对4种尾矿进行 低.尾矿再选是物质分离的过程，通常需要尽量增 镜下观察，结果如图7所示.从图7可以看出，四 加物理间物化性质的差异性，因此，认为将重选尾 种尾矿中铁矿物粒度较细，石英粒度较粗.分别来 矿、磁选尾矿和浮选尾矿混合后更不利于再选 讲，重选尾矿的铁矿物主要以赤铁矿-石英贫连生 2.3尾矿中铁矿物的嵌布情况 体形式存在，且铁矿物多被包裹在石英颗粒中，铁 为了考察重选尾矿、磁选尾矿、浮选尾矿和综 矿物极少量以微细粒单体形式存在.然而，磁选尾

对于综合尾矿，由于是前三种物料的混合，因 此各粒级物料的品位和金属分布率差异性明显变 低. 尾矿再选是物质分离的过程，通常需要尽量增 加物理间物化性质的差异性，因此，认为将重选尾 矿、磁选尾矿和浮选尾矿混合后更不利于再选. 2.3    尾矿中铁矿物的嵌布情况 为了考察重选尾矿、磁选尾矿、浮选尾矿和综 合尾矿的铁矿物与脉石矿物的结合关系，采用奥 林巴斯 BX51 型透−反射光显微镜对 4 种尾矿进行 镜下观察，结果如图 7 所示. 从图 7 可以看出，四 种尾矿中铁矿物粒度较细，石英粒度较粗. 分别来 讲，重选尾矿的铁矿物主要以赤铁矿−石英贫连生 体形式存在，且铁矿物多被包裹在石英颗粒中，铁 矿物极少量以微细粒单体形式存在. 然而，磁选尾 (a) (b) (c) (d) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 >150 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Degree of mineral liberation/ % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Degree of mineral liberation/ % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Degree of mineral liberation/ % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Degree of mineral liberation/ % Productivity Degree of mineral liberation Productivity Degree of mineral liberation Productivity Degree of mineral liberation P80=174 μm P80=87 μm P80=150 μm 0−10 10−20 20−31 31−43 43−56 56−71 71−106 106−150 Productivity/ % 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Productivity/ % Grain size/μm >150 0−10 10−20 20−31 31−43 43−56 56−71 71−106 106−150 Grain size/μm 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Productivity/ % >150 0−10 10−20 20−31 31−43 43−56 56−71 71−106 106−150 Grain size/μm 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 >150 Productivity Degree of mineral liberation P80=62 μm 0−10 10−20 20−31 31−43 43−56 56−71 71−106 106−150 Productivity/ % Grain size/μm 图 5    尾矿的粒度特性及铁矿物单体解离情况. （a）重选尾矿；（b）磁选尾矿；（c）浮选尾矿；（d）综合尾矿 Fig.5    Particle size distribution and liberation conditions of iron minerals in different tailings: (a) gravity tailings; (b) magnetic tailings; (c) flotation tailings; (d) mixed tailings 0 5 10 15 20 25 30 35 40 >71 (a) Gravity tailings Magnetic tailings Flotation tailings Mixed tailings Gravity tailings Magnetic tailings Flotation tailings Mixed tailings 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 (b) Distribution of iron/ % 0−20 20−38 38−71 Iron grade/ % Grain size/µm 0−20 20−38 38−71 >71 Grain size/µm 图 6    尾矿不同粒级中铁的分布规律. （a）铁品位；（b）金属分布率 Fig.6    Distribution of iron in tailings with different particle sizes: (a) iron grade; (b) iron distribution · 1308 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期

张瑞洋等：鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 1309 矿铁矿物和石英的粒度均很细，铁矿物的单体颗 18 粒基本不存在，铁矿物-石英连生体和含铁矿物包 6 6 裹体也少有存在：此外，微细粒的铁矿物与脉石矿 ■8 物易于形成无规则的团聚)与其他几种尾矿相 比，浮选尾矿铁矿物最多，可以明显观察到铁矿物 10 单体颗粒的存在，铁主要存在于赤铁矿-石英毗邻 5■ 4 的富连生体中，而综合尾矿铁主要以贫连生体和 6 包裹体形式存在，细颗粒中含有少量单体铁矿物 4 ■3 2 40 45 50 5560 65 70 (a) (b) Iron grade of the concentrate/% Hematite Hematite uartz 1-gravity tailings:shaker,2-gravity tailings:screening-shaker; 3-magnetic tailings:shaker;4-flotation tailings:shaker,5-flotation tailings:classification-shaker,6flotation tailings:classification- screening-shaker;7-mixed tailings:shaker,8-mixed tailings: 200um 200μm classification-shaker;9-mixed tailings:classification-screening-shaker 图8重选对不同种类尾矿中铁的回收效果 (d) Quartz Hematite Fig.8 Effect of gravity separation on iron recovery from different tailings Quartz Hematite 粗细分级脱泥后分选指标略有提高，再增加筛分 作业后，铁精矿的品位和回收率显著提高.对于综 200um 200m 合尾矿，指标较重选尾矿和浮选尾矿均差，这是由 图7尾矿镜下观察.(a)重选尾矿：(b)磁选尾矿：(c)浮选尾矿：(d)综 于综合尾矿粒度组成复杂，粒度级别较宽，过粗和 合尾矿 过细物料的混入对分选均产生了不利影响.上述 Fig.7 Observation of tailings under microscope:(a)gravity tailings; 结果很好地验证了窄级别入选的合理性，也表 (b)magnetic tailings,(c)flotation tailings;(d)mixed tailings 明将不同种类尾矿混合后再选是不合理的 2.4尾矿中铁可回收性的差异性分析 尾矿中铁矿物赤铁矿、假象赤铁矿和磁铁矿 由于尾矿中铁矿物与石英脉石矿物密度差 均具有磁性，而尾矿中脉石矿物不具有磁性，利用 大，依据矿物按重选分选的难易程度计算公式： 二者的磁性差异，也可以选用磁选方法回收尾矿 e=51-6w (1) 中的铁.值得注意的是，在贫赤铁矿选矿实践中， 6o-6w 强磁选多数情况只能用来抛尾，并不能得到精矿 其中，e为矿物按重选分选的难易程度；心为铁矿 因此，为探索磁选回收尾矿中铁的可行性，选用弱 物相对体积质量；6o为石英相对体积质量；6，为 磁选分别对不同种类尾矿进行试验，结果如图9 水相对体积质量， 所示 尾矿中赤铁矿、假象赤铁矿和磁铁矿三种铁 从图9中可以看出，通过磁选再选，浮选尾矿 矿物相对体积质量δ以加权平均值代人计算，计 的指标最佳，综合尾矿和重选尾矿指标次之，磁选 算所得在水介质中此类尾矿采用重选回收的难易 尾矿的再选指标最差.从浮选尾矿和综合尾矿再 度e=2.61,属于易于重选级别，因此优先考虑选用 选指标来看，再磨可以显著提高尾矿再选指标，这 重选方法对不同种类尾矿进行再选试验，结果如 是因为铁尾矿中含有大量贫连生体粗颗粒和富连 图8所示 生体细颗粒：两者不同之处在于，再磨对浮选尾矿 由图8可知，除磁选尾矿外，其他三种尾矿均 再选精矿回收率提高显著，而再磨可以明显提高 可以采用重选方法获得品位高于60%的铁精矿. 综合尾矿再选精矿的铁品位.这表明综合尾矿如 对于重选尾矿，直接进行摇床分选，所得精矿品位 果直接再磨，易出现过磨，过磨产生的微细粒铁矿 较低，这是因为粗颗粒脉石和贫连生体的混入，降 物分选力很低，从而造成一部分单体解离的铁矿 低了再选精矿的质量，增加筛分作业后，可显著提 物流失.因此，避免过磨导致难选微细粒级增多， 高分选指标.而对于浮选尾矿，由于-20m微细 最大限度提高铁的回收率，是鞍山式铁矿再选过 粒级易于进入尾矿，导致精矿的回收率过低，采用 程应当重点关注的一个问题

矿铁矿物和石英的粒度均很细，铁矿物的单体颗 粒基本不存在，铁矿物−石英连生体和含铁矿物包 裹体也少有存在；此外，微细粒的铁矿物与脉石矿 物易于形成无规则的团聚[23] . 与其他几种尾矿相 比，浮选尾矿铁矿物最多，可以明显观察到铁矿物 单体颗粒的存在，铁主要存在于赤铁矿−石英毗邻 的富连生体中. 而综合尾矿铁主要以贫连生体和 包裹体形式存在，细颗粒中含有少量单体铁矿物. (a) (c) (d) (b) 200 μm 200 μm 200 μm 200 μm Hematite Hematite Hematite Hematite Quartz Quartz Quartz Quartz 图 7    尾矿镜下观察. （a）重选尾矿；（b）磁选尾矿；（c）浮选尾矿；（d）综 合尾矿 Fig.7     Observation  of  tailings  under  microscope:  (a)  gravity  tailings; (b) magnetic tailings; (c) flotation tailings; (d) mixed tailings 2.4    尾矿中铁可回收性的差异性分析 由于尾矿中铁矿物与石英脉石矿物密度差 大，依据矿物按重选分选的难易程度计算公式： e = δI −δw δQ −δw （1） 其中，e 为矿物按重选分选的难易程度；δI 为铁矿 物相对体积质量；δQ 为石英相对体积质量；δw 为 水相对体积质量. 尾矿中赤铁矿、假象赤铁矿和磁铁矿三种铁 矿物相对体积质量 δ 以加权平均值代入计算，计 算所得在水介质中此类尾矿采用重选回收的难易 度 e = 2.61，属于易于重选级别，因此优先考虑选用 重选方法对不同种类尾矿进行再选试验，结果如 图 8 所示. 由图 8 可知，除磁选尾矿外，其他三种尾矿均 可以采用重选方法获得品位高于 60% 的铁精矿. 对于重选尾矿，直接进行摇床分选，所得精矿品位 较低，这是因为粗颗粒脉石和贫连生体的混入，降 低了再选精矿的质量，增加筛分作业后，可显著提 高分选指标. 而对于浮选尾矿，由于−20 μm 微细 粒级易于进入尾矿，导致精矿的回收率过低，采用 粗细分级脱泥后分选指标略有提高，再增加筛分 作业后，铁精矿的品位和回收率显著提高. 对于综 合尾矿，指标较重选尾矿和浮选尾矿均差，这是由 于综合尾矿粒度组成复杂，粒度级别较宽，过粗和 过细物料的混入对分选均产生了不利影响. 上述 结果很好地验证了窄级别入选的合理性[24] ，也表 明将不同种类尾矿混合后再选是不合理的. 尾矿中铁矿物赤铁矿、假象赤铁矿和磁铁矿 均具有磁性，而尾矿中脉石矿物不具有磁性，利用 二者的磁性差异，也可以选用磁选方法回收尾矿 中的铁. 值得注意的是，在贫赤铁矿选矿实践中， 强磁选多数情况只能用来抛尾，并不能得到精矿. 因此，为探索磁选回收尾矿中铁的可行性，选用弱 磁选分别对不同种类尾矿进行试验，结果如图 9 所示. 从图 9 中可以看出，通过磁选再选，浮选尾矿 的指标最佳，综合尾矿和重选尾矿指标次之，磁选 尾矿的再选指标最差. 从浮选尾矿和综合尾矿再 选指标来看，再磨可以显著提高尾矿再选指标，这 是因为铁尾矿中含有大量贫连生体粗颗粒和富连 生体细颗粒；两者不同之处在于，再磨对浮选尾矿 再选精矿回收率提高显著，而再磨可以明显提高 综合尾矿再选精矿的铁品位. 这表明综合尾矿如 果直接再磨，易出现过磨，过磨产生的微细粒铁矿 物分选力很低，从而造成一部分单体解离的铁矿 物流失. 因此，避免过磨导致难选微细粒级增多， 最大限度提高铁的回收率，是鞍山式铁矿再选过 程应当重点关注的一个问题. 40 45 50 55 60 65 70 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1 2 3 4 6 7 8 9 Screening added Iron grade of the concentrate/% 5 Screening added Iron recovery of the concentrate/ % 1—gravity tailings: shaker; 2—gravity tailings: screening-shaker; 3—magnetic tailings: shaker; 4—flotation tailings: shaker; 5—flotation tailings: classification-shaker; 6—flotation tailings: classification￾screening-shaker; 7—mixed tailings: shaker; 8—mixed tailings: classification-shaker; 9—mixed tailings: classification-screening-shaker 图 8    重选对不同种类尾矿中铁的回收效果 Fig.8     Effect  of  gravity  separation  on  iron  recovery  from  different tailings 张瑞洋等： 鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 · 1309 ·

·1310 工程科学学报，第43卷，第10期 50 分粒度很细的富连生体，也有一部分粗颗粒极贫 连生体；磁选尾矿的粒度最细，且各粒级占比均 0 匀；综合尾矿粒度属于极不均匀分布，粒度范围 很宽 (3)重选尾矿中的铁矿物主要包裹在粗颗粒 Regrinding added =■6 脉石中，而浮选尾矿中铁主要赋存在细颗粒连生 ■2 体中，再磨对这两种尾矿中铁的回收是必要的，同 1 时再磨的经济性也需要考虑；此外，重选尾矿适宜 202530 3540 45 50 55 直接再磨再选，而浮选尾矿再磨前应先经分级处 Iron grade of the concentrate/% 理，及时抛除+71m粒级物料.在当前技术条件 -gravity tailings:magnetic separation,2-magnetic tailings:magnetic separation;3-flotation tailings:magnetic separation;4-flotation 下，利用传统选矿方法对磁选尾矿中的铁进行回 tailings:regrinding-magnetic separation,5-mixed tailings:magnetic 收是不经济的 separation;6-mixed tailings:regrinding-magnetic separation (4)总体来讲，对于鞍山式贫赤铁矿，将重选 图9弱磁选对不同种类尾矿中铁的回收效果 尾矿、磁选尾矿和浮选尾矿直接混合得到综合尾 Fig.9 Effect of low-intensity magnetic separation on iron recovery from 矿，再对其进行再选是不合理的，这是因为粒级两 different tailings 级分化严重，增加了再选的难度 结合图8和图9结果可以看出，对于磁选尾 矿，由于矿粒度较细，铁金属主要集中在-20μm粒 参考文献 级，无疑对金属的回收造成了很大的困难.在现阶 [1]Ju H X,Hu W T,Liu X W,et al.Reengineering and selective 段，对这种矿泥的回收仍然是个难题.但是考虑到 recovery of iron-bearing silicate minerals.Chin J Eng,2015, 磁选尾矿铁品位仅有7.51%，可不考虑金属的回 37(10):1268 收，而将其进行膏体堆存、或用于土壤改良、或用 (鞠会霞，胡文韬，刘欣伟，等.含铁硅酸盐矿物重构与选择性回 于制备尾砂再生混凝土的制备、或建筑细砂等处 收.工程科学学报，2015.37(10)：1268) 理手段或许是更好的选择P] [2]Li H M,Zhang Z J,Li L X,et al.Types and general characteristics of the BIF-related iron deposits in China.Ore Geol Rev,2014,57: 需要说明的是，本文选用单一重选和磁选方 264 法，重在说明不同种类尾矿可选性的差异.在工业 [3]Zhang Z C,Hou T,Santosh M,et al.Spatio-temporal distribution 实践中，无论是鞍山式贫赤铁矿，还是鞍山式贫赤 and tectonic settings of the major iron deposits in China:An 铁矿分选尾矿，仅采用重选或磁选的单一选别方 overview.Ore Geol Rev,2014,57:247 法所得选别指标普遍不高.对于铁尾矿的再选，目 [4]Zhang D J,Agterberg F,Cheng Q M,et al.A comparison of 前主要采用重选、磁选和浮选三者联合流程，通常 modified fuzzy weights of evidence,fuzzy weights of evidence, 以重选作为预富集手段，磁选进行抛尾，最后采用 and logistic regression for mapping mineral prospectivity.Math 浮选以获得品位较高的合格铁精矿；再磨虽能显 Geosci,2014,46(7:869 [5]Li Z J,Qiao GG,Mi X Y,et al.Energy savings during magnetite 著提高再选指标，但经济成本的问题需要重点 ore preparation in eastern Hebei Province.J China Univ Min 考虑 Technol,.2008.37(5):625 3结论 (李占金，乔国刚，米雪玉，等.冀东磁铁矿石粉碎过程节能降耗 研究.中国矿业大学学报，2008,37(5)：625) (1)尾矿组成特性分析结果表明，4种尾矿中 [6]Yin WZ,Ding Y Z.New Technology and Eguipment for Iron Ore 残余的铁矿物主要为赤铁矿，尾矿中脉石矿物主 Dressing.Beijing:Metallurgical Industry Press,2008 要是石英，有害元素S、P的含量很低.4种尾矿中 (印万忠，丁亚卓.铁矿选矿新技术与新设备.北京：治金工业出 铁的金属分布率呈两端高、中间低的规律，这说 版社.2008) 明20~71m粒级是鞍山式贫赤铁矿的最佳分选 [7]Yin J N,Lindsay M,Teng S R.Mineral prospectivity analysis for BIF iron deposits:A case study in the Anshan-Benxi area 粒级 Liaoning Province,North-East China.Ore Geol Rev,2020,120: (2)从工艺粒度和单体解离度来看，重选尾矿 102746 的粒径范围很窄，主要集中在粗粒级，但铁矿物单 [8]Yin W Z,Yang X S,Zhou D P,et al.Shear hydrophobic 体解离度较低：浮选尾矿粒度相对较细，既有一部 flocculation and flotation of ultrafine Anshan hematite using

结合图 8 和图 9 结果可以看出，对于磁选尾 矿，由于矿粒度较细，铁金属主要集中在−20 μm 粒 级，无疑对金属的回收造成了很大的困难. 在现阶 段，对这种矿泥的回收仍然是个难题. 但是考虑到 磁选尾矿铁品位仅有 7.51%，可不考虑金属的回 收，而将其进行膏体堆存、或用于土壤改良、或用 于制备尾砂再生混凝土的制备、或建筑细砂等处 理手段或许是更好的选择[25] . 需要说明的是，本文选用单一重选和磁选方 法，重在说明不同种类尾矿可选性的差异. 在工业 实践中，无论是鞍山式贫赤铁矿，还是鞍山式贫赤 铁矿分选尾矿，仅采用重选或磁选的单一选别方 法所得选别指标普遍不高. 对于铁尾矿的再选，目 前主要采用重选、磁选和浮选三者联合流程，通常 以重选作为预富集手段，磁选进行抛尾，最后采用 浮选以获得品位较高的合格铁精矿；再磨虽能显 著提高再选指标，但经济成本的问题需要重点 考虑. 3    结论 （1）尾矿组成特性分析结果表明，4 种尾矿中 残余的铁矿物主要为赤铁矿，尾矿中脉石矿物主 要是石英，有害元素 S、P 的含量很低. 4 种尾矿中 铁的金属分布率呈两端高、中间低的规律，这说 明 20～71 μm 粒级是鞍山式贫赤铁矿的最佳分选 粒级. （2）从工艺粒度和单体解离度来看，重选尾矿 的粒径范围很窄，主要集中在粗粒级，但铁矿物单 体解离度较低；浮选尾矿粒度相对较细，既有一部 分粒度很细的富连生体，也有一部分粗颗粒极贫 连生体；磁选尾矿的粒度最细，且各粒级占比均 匀；综合尾矿粒度属于极不均匀分布，粒度范围 很宽. （3）重选尾矿中的铁矿物主要包裹在粗颗粒 脉石中，而浮选尾矿中铁主要赋存在细颗粒连生 体中，再磨对这两种尾矿中铁的回收是必要的，同 时再磨的经济性也需要考虑；此外，重选尾矿适宜 直接再磨再选，而浮选尾矿再磨前应先经分级处 理，及时抛除+71 μm 粒级物料. 在当前技术条件 下，利用传统选矿方法对磁选尾矿中的铁进行回 收是不经济的. （4）总体来讲，对于鞍山式贫赤铁矿，将重选 尾矿、磁选尾矿和浮选尾矿直接混合得到综合尾 矿，再对其进行再选是不合理的，这是因为粒级两 级分化严重，增加了再选的难度. 参    考    文    献 Ju  H  X,  Hu  W  T,  Liu  X  W,  et  al.  Reengineering  and  selective recovery  of  iron-bearing  silicate  minerals. Chin J Eng,  2015, 37（10）: 1268 （鞠会霞, 胡文韬, 刘欣伟, 等. 含铁硅酸盐矿物重构与选择性回 收. 工程科学学报, 2015, 37（10）：1268） [1] Li H M, Zhang Z J, Li L X, et al. Types and general characteristics of the BIF-related iron deposits in China. Ore Geol Rev, 2014, 57: 264 [2] Zhang Z C, Hou T, Santosh M, et al. Spatio-temporal distribution and  tectonic  settings  of  the  major  iron  deposits  in  China:  An overview. Ore Geol Rev, 2014, 57: 247 [3] Zhang  D  J,  Agterberg  F,  Cheng  Q  M,  et  al.  A  comparison  of modified  fuzzy  weights  of  evidence,  fuzzy  weights  of  evidence, and  logistic  regression  for  mapping  mineral  prospectivity. Math Geosci, 2014, 46（7）: 869 [4] Li Z J, Qiao G G, Mi X Y, et al. Energy savings during magnetite ore  preparation  in  eastern  Hebei  Province. J China Univ Min Technol, 2008, 37（5）: 625 （李占金, 乔国刚, 米雪玉, 等. 冀东磁铁矿石粉碎过程节能降耗 研究. 中国矿业大学学报, 2008, 37（5）：625） [5] Yin W Z, Ding Y Z. New Technology and Equipment for Iron Ore Dressing. Beijing: Metallurgical Industry Press, 2008 （ 印万忠, 丁亚卓. 铁矿选矿新技术与新设备. 北京: 冶金工业出 版社, 2008） [6] Yin J N, Lindsay M, Teng S R. Mineral prospectivity analysis for BIF  iron  deposits:  A  case  study  in  the  Anshan-Benxi  area, Liaoning  Province,  North-East  China. Ore Geol Rev,  2020,  120: 102746 [7] Yin  W  Z,  Yang  X  S,  Zhou  D  P,  et  al.  Shear  hydrophobic flocculation  and  flotation  of  ultrafine  Anshan  hematite  using [8] 15 20 25 30 35 40 45 50 55 0 10 20 30 40 50 1 2 3 4 5 6 Regrinding added Regrinding added Iron recovery of the concentrate/ % Iron grade of the concentrate/% 1—gravity tailings: magnetic separation; 2—magnetic tailings: magnetic separation; 3—flotation tailings: magnetic separation; 4—flotation tailings: regrinding-magnetic separation; 5—mixed tailings: magnetic separation; 6—mixed tailings: regrinding-magnetic separation 图 9    弱磁选对不同种类尾矿中铁的回收效果 Fig.9    Effect of low-intensity magnetic separation on iron recovery from different tailings · 1310 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期

张瑞洋等：鞍山式贫赤铁矿不同种类分选尾矿中铁的赋存规律 ·1311 sodium oleate.Trans Nonferrous Met Soc China,2011,21(3):652 (刘文刚，魏德洲，王晓慧，等.反浮选铁尾矿正一反浮选再选研 [9]Li L X,Zhu Y L,Yuan Z T,et al.Mechanism for higher iron grade 究.金属矿山，2011(1)：147) of reverse flotation tailings of Anshan-type hematite ore. [18]Yu J W.Han Y X.Li Y J,et al.Pre-enrichment behaviors of low- Northeast Univ Nat Sci,2013,34(11):1647 grade donganshan iron ore using magnetic separation./Northeasr (李丽厘，朱玉兰，袁致涛，等.鞍山式赤铁矿石反浮选尾矿铁品 Uniy Nat Sci.2019.40(1):94 位偏高机制.东北大学学报（自然科学版），2013,34(11)：1647) (余建文，韩跃新，李艳军，等.东鞍山贫铁矿石磁选预富集行为 [10]Gao P.Ji X.Ren DZ,et al.Iron recovery from flotation middling 东北大学学报（自然科学版），2019,40(1)：94) produced in carbonates-bearing hematite ore using coal-based [19]Cao S M,Cao Y J,Ma Z L,et al.The flotation separation of fine reduction.J China Univ Min Technol,2013,42(5):812 Pyrite locked in coking coal.J China Univ Min Technol,2019 (高朋，纪新，任多振，等.含碳酸盐赤铁矿石浮选中矿深度还原 48(6):1366 试验研究.中国矿业大学学报，2013,42(5)：812) (曹世明，曹亦俊，马子龙，等.焦煤中微细粒嵌布黄铁矿的浮选 [11]Cui B Y,Wei D Z,Li T S,et al.Optimization of beneficiation 脱除研究.中国矿业大学学报，2019,48(6)：1366) technology on iron mine from qidashan.Met Mine,2016(8):75 [20]Li D,Yin W Z,Sun C B,et al.The self-carrier effect of hematite (崔宝玉，魏德洲，李天舒，等.齐大山铁矿选矿工艺优化研究 in the flotation.Chin JEng,2019,41(11):1397 金属矿山，2016(8)：75) (李东，印万忠，孙春宝，等.赤铁矿的自载体作用及对浮选的影 [12]Tang C,Li K Q,Ni W,et al.Recovering iron from iron ore tailings 响.工程科学学报，2019,41(11)：1397) and preparing concrete composite admixtures.Minerals,2019, [21]Li L X,Yin WZ,Wang Y B,et al.Effect of siderite on flotation 9(4):232 separation of martite and quartz.J Northeast Univ Nat Sci,2012, [13]Wang Y M.Tian J Y,Wang H J,et al.Beneficiation Practice of 33(3:431 Ferrous Metal Ore in China.Beijing:Science Press,2008 (李丽匣，印万忠，王宇斌，等.菱铁矿对假象赤铁矿与石英混合 (王运敏，田嘉印，王化军，等.中国黑色金属矿选矿实践.北京： 矿浮选的影响.东北大学学报（自然科学版），2012,33(3)：431) 科学出版社，2008) [22]Hu W T,Wang H J,Liu X W,et al.Monomer dissociation [14]Zhang RY.Experimental Research on Recovery of Iron Contained characteristics and selective recovery technology of micro-fine in the Separation Tailings of Anshan-Type Iron Ore [Dissertation]. iron particles.J Uniy Sci Technol Beijing,2013,35(11):1424 Shenyang:Northeastern University,2011 (张瑞洋.鞍山式铁矿石分选尾矿中铁的回收试验研究学位论 (胡文韬，王化军，刘欣伟，等.微细铁颗粒的单体解离特性和选 文1.沈阳：东北大学，2011) 择性回收工艺.北京科技大学学报，2013,35(11)：1424) [15]Fan D C.Research on Pre-Concentration and Deep Reduction of [23]Li D P,Dai W,Zhao D Y,et al.Grinding process particle size Qidashan Iron Ore Tailings and the Comprehensive Utilication of modeling method using robust RVFLN-based ensemble learning Tailings [Dissertation].Beijing:University of Science and Chin J Eng,2019,41(1):67 Technology Beijing,2018 (李德鹏，代伟，赵大勇，等.一种基于鲁棒随机向量函数链接网 (范敦城.齐大山铁尾矿预富集一深度还原提铁及尾渣综合利 络的磨矿粒度集成建模方法.工程科学学报，2019,41(1)：67) 用研究[学位论文].北京：北京科技大学，2018) [24]Li D,Li Z Y,Yin W Z,et al.Effect of particle size on flotation [16]Li J,Ni W,Fan D C,et al.Process mineralogy research on iron separation of hematite and quartz.Chin J Eng,2020,42(5):586 tailings from qidashan.Met Mine,2014(1):158 (李东，李正要，印万忠，等.粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离 (李瑾，倪文，范敦城，等.齐大山铁尾矿工艺矿物学研究.金属 的影响.工程科学学报，2020,42(5)：586) 矿山，2014(1)：158) [25]Li T,Wang S L,Xu F,et al.Study of the basic mechanical [17]Liu WG,Wei DZ,Wang X H,et al.Application of Direct-reverse properties and degradation mechanism of recycled concrete with Flotation in Reconcentration of iron ore tailings from Reverse tailings before and after carbonation.J Clean Prod,2020,259: Flotation.Met Mine,2011(1):147 120923

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