大西沟铁矿是我国最大的菱铁矿基地,该矿石集低品位、微细粒嵌布、矿种复杂难选等特征于一身。本文以大西沟铁矿石为原料,开展强磁预选—磁化焙烧—磁选选别新工艺及机理研究,为其高效开发利用开辟了新途径。大西沟铁矿石TFe品位为26.08%,其中铁主要以菱铁矿和褐铁矿形式存在,分布率分别为68.88%和22.31%,脉石矿物主要为石英和白云母,与有用矿物紧密共生,在铁矿物中常分布细粒石英和细小片状白云母,导致有用矿物难以达到单体解离,是影响选别指标的主要因素。大西沟铁矿石通过两段强磁预选试验研究,可获得精矿TFe品位28.47%,回收率96.78%的分选指标,其抛尾产率为8.10%。该矿石经过强磁预选后,TFe品位提高2.39个百分点,有用铁矿物菱铁矿、褐铁矿和磁铁矿主要富集在强磁精矿中,而硫化铁和硅酸铁则主要损失在尾矿中,同时部分脉石矿物和矿泥被抛出。磁选尾矿的TFe品位为8.11%,矿石中有用铁矿物常被石英和白云母所包裹,导致部分铁矿物损失在尾矿中。大西沟铁矿石通过强磁预选—磁化焙烧—磁选试验研究,可获得精矿TFe品位59.29%、回收率87.50%的优异指标,与大西沟铁矿石直接磁化焙烧—磁选试验所获得精矿TFe品位为57.09%、铁回收率为89.87%的结果相比,虽然回收率降低了 2.37个百分点,但精矿铁品位提高了 2.2个百分点。两种焙烧产品性质相似,矿物组成较简单,矿物种类较少,铁矿物主要为磁铁矿,脉石矿物主要为石英和白云母,表明矿石中的铁矿物菱铁矿和褐铁矿经焙烧后转变为磁铁矿,脉石矿物则变化不大。磁性分析结果显示,通过焙烧后矿石的单位质量磁距和比磁化系数显著提高,后续可通过弱磁选对焙烧产品进行有效分离。在光学显微镜下发现焙烧产品中磁铁矿单体解离度较低,与脉石矿物连生体含量较高,因而在弱磁选工艺之前还需对其进行细磨。菱铁矿在磁化焙烧过程中的机理研究表明,菱铁矿在中性气氛下磁化焙烧,反应开始进行即分解产生FeO,但FeO是一个中间的过渡相并且在短时间内容易继续转化为Fe304,主要按式FeC03=1/3Fe304+2/3C02+1/3CO发生反应。菱铁矿热解温度由410℃左右开始,在510℃左右热解速率最大,至600℃左右热解结束。在一定范围内增加升温速率,有利于菱铁矿的热解反应在较短的时间内达到较高的反应速率,缩短反应完成所需要的时间。非等温动力学结果表明,在不同升温速率下,菱铁矿热解反应的机理函数均为F1,即随机成核与随后长大机理模型,且随着升温速率的增加,表观活化能和指前因子均随之减小。焙烧前后物相及磁性转变结果表明,经磁化焙烧后菱铁矿转变为磁铁矿,单位质量磁距及比磁化系数均显著增强。以上研究能为进一步开发利用大西沟铁矿石提供依据,同时对处理类似复杂难选铁矿石具有良好的借鉴意义。