袁家村铁矿为我国大型铁矿床,己探明储量12.6亿吨。该矿床具有成分复杂、矿石类型多、矿物结晶粒度细等特点,通过国家“十一五”科技支撑计划课题“微细粒复杂难选磁赤铁矿高效选矿技术研究”、国家发改委重大产业技术开发项目“太钢袁家村微细粒铁矿石选矿综合技术开发与应用”等相关项目研究,石英型赤铁矿已得到大规模开发和利用,但闪石型赤铁矿尚无适宜的选矿方法进行分选,只能以“废矿”堆存,开发利用此类型铁矿资源具有重大的现实意义。本论文针对袁家村闪石型赤铁矿的选矿分离,在系统的工艺矿物学研究基础上,分别进行了磁选、浮选以及深度还原一磁选分离研究,揭示了闪石型赤铁矿在不同工艺条件下的分选规律,并确定深度还原—磁选分离工艺是适合袁家村闪石型赤铁矿分选处理的有效手段,可实现铁资源高效回收利用。论文主要结论如下。(1)工艺矿物学研究表明,袁家村闪石型赤铁矿石平均铁品位为37.06%,主要有用矿物为赤铁矿,主要脉石矿物为石英和角闪石。脉石矿物与铁矿物结晶粒度微细、嵌布关系密切,铁矿物条带中常嵌有粒状石英和角闪石包裹体,石英和角闪石条带中也嵌有粒状铁矿物包裹体,两者紧密共生,包裹体粒度小于0.01 mm；通过显微镜线段法分析矿物粒度可知,赤铁矿-0.02 mm含量为63.96%,其中-0.01 mm为25.780%，石英的结晶粒度较粗,但角闪石-0.02 mm含量为59.96%,其中-0.01 mm为24.08%。该矿石具有“细、杂”特征,选矿难度极大。(2)磁选分离研究结果表明,当磨矿细度-0.074mm含量为85%、磁场强度为796 kA/m时,可获得精矿铁品位44.12%,尾矿铁品位21.74%,铁回收率81.66%的指标。角闪石作为主要脉石之一具有弱磁性,在强磁精矿中得以富集,富集比为1.15,此外矿物单体解离度低以及强磁分选过程中的夹杂,是造成强磁分选效率低的主要原因。(3)单矿物和人工混合矿浮选研究结果表明,在阴离子捕收剂油酸钠反浮选体系中,淀粉除了能选择性抑制赤铁矿外,对角闪石也有一定程度的抑制作用,Ca2+不仅能有效活化石英,也能活化角闪石,但对角闪石活化能力较弱,致使角闪石与赤铁矿分离困难；在阳离子捕收剂十二胺反浮选体系中,十二胺对石英、角闪石及赤铁矿均表现出一定的可浮性,三者的可浮性差异较小。综合比较赤铁矿、石英和角闪石在阴离子和阳离子反浮选体系中的可浮性,可以发现,阴离子反浮选体系中赤铁矿与石英可浮性差异(91.65个百分点)>阳离子反浮选体系中赤铁矿与石英可浮性差异(86.52个百分点)>阳离子反浮选体系中赤铁矿与角闪石可浮性差异(59.52个百分点)>阴离子反浮选体系中赤铁矿与角闪石可浮性差异(16.89个百分点)。(4)动电位检测和红外光谱分析结果表明,CaC12可在石英和角闪石表面发生吸附,从而使石英和角闪石得到活化；淀粉分子链上的羟基可以在赤铁矿和角闪石表面以氢键的形式发生吸附,而对石英几乎不发生吸附,从而使赤铁矿和角闪石得到抑制；十二胺在赤铁矿、石英和角闪石表面均能发生物理吸附,造成了三者在阳离子反浮选体系中分选精度降低。上述分析结果与单矿物可浮性研究规律一致。(5)通过对强磁精矿开展阴离子反浮选和阳离子反浮选研究,其结果与单矿物可浮性规律相吻合。浮选分离精度差、精矿铁品位低。研究结果表明采用常规选矿分离方法难以实现袁家村闪石型赤铁矿石的有效分选。造成矿物间分离困难的主要原因是矿物结晶粒度微细,难以从根本上实现矿物间的单体解离；微细粒矿物在分离过程中容易发生非选择性吸附与团聚,加剧了分离的难度；角闪石既含硅又含铁的双重属性,限制了矿物间的分选。(6)袁家村闪石型赤铁矿石深度还原—磁选分离研究结果表明,适当提高还原温度,可加快还原反应进程,有利于提高还原产物的金属化率；配煤系数越大,体系中φ(CO)增大,可提高铁氧化物向金属铁转变的热力学驱动力,但残余炭会阻碍金属铁珠的兼并与长大,同时易生成渗碳体(Fe3C),降低产物的金属化率；石灰作为添加剂可中和矿石的酸性物质,抑制了低熔点相的形成,减少液相对矿石内部微孔的堵塞,可降低气体传输阻力。采用深度还原处理该矿石,还原产物的金属化率最高可达91.20%,磁选分离后铁粉的铁品位为92.94%,回收率为89.85%,通过筛分分级可得到部分铁品位为96.18%的优质还原铁粉。(7)以动力煤为还原剂,利用深度还原—磁选分离工艺生产深度还原铁粉,是当前国内加工利用复杂难选铁矿资源的创新方法,深度还原铁粉含铁品位高(>90%),有害杂质元素低,可作为优质电炉炼钢原料。