某菱铁矿磁化焙烧 磁选工艺试验研究.pdf

某菱铁矿磁化焙烧⁃磁选工艺试验研究 ① 毛拥军， 张 茂， 陈沪飞 （长沙矿冶研究院 环保技术研究所，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 为了更好地利用菱铁矿资源，对云南某铁品位为 ４０．８４％的难选菱铁矿石进行了磁化焙烧⁃磁选工艺试验研究，在不添加还 原剂的条件下，在焙烧温度 ８００ ℃、焙烧时间 6０ min 时得到焙烧矿，焙烧矿经磁选后获得了铁精矿产率 6１．２５％、品位 6４．6５％、回收 率 ９6．９6％的指标。 可为高效利用菱铁矿资源的工艺设计提供依据。 关键词 菱铁矿； 磁化焙烧； 磁选； 选冶联合 中图分类号 TD９２７文献标识码 Adoi１０．３９6９／ j．issn．０２５３－6０９９．２０１９．０１．０２０ 文章编号 ０２５３－6０９９（２０１９）０１－００７９－０３ Experimental Study of Magnetic Roasting⁃Magnetic Separation for Some Siderite MAO Kong⁃jun， ZHANG Mao， CHEN Hu⁃fei （Laboratory of Environmental Technology， Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd， Changsha ４１００１２， Hunan， China） Abstract For making full use of siderite resources， an experimental study was carried out for processing a kind of refractory siderite grading ４０．８４％ Fe from Kunnan Province by adopting a process composed of magnetic roasting and magnetic separation． Without any reducing agent， the roasted ore that was obtained after roasting at ８００ ℃ for 6０ min was then subjected to a magnetic separation， resulted in an iron concentrate grading 6４．6５％ Fe at ９6．９6％ recovery， with a yield of 6１．２５％， which can be of reference in the design of processing technique for highly efficient utilization of siderite resources． Key words siderite； magnetic roasting； magnetic separation； a combination of beneficiation and metallurgy 随着钢铁工业的发展，国内铁矿石消耗量逐年增 加，然而国内铁矿石富矿短缺，贫矿难以满足生产要 求，严重制约了我国工业化进程［１－２］。 我国菱铁矿资 源较丰富，已探明储量为 １８．３４ 亿吨，占铁矿石探明储 量的 ３．４％，另有保有储量 １８．２１ 亿吨。 菱铁矿理论铁 品位较低，最高为 ４８．２８％［３－４］，采用常规选矿方法（如 重选、磁选、浮选）所得铁精矿品位很难达到 ４５％以 上，但经过焙烧后由于碳酸盐分解，可大幅度提高铁品 位［５－７］。 为了更好地利用菱铁矿资源，本文对云南某 菱铁矿进行了磁化焙烧⁃磁选工艺试验研究，可获得铁 品位 6４．6５％、回收率 ９6．９6％的铁精矿。 １ 试 验 １．１ 试验原料 云南某菱铁矿矿石化学成分分析结果如表 １ 所 示，铁物相分析结果如表 ２ 所示。 表 １ 矿石化学成分分析结果质量分数） ／ ％ TFeFeOFe２O３SiO２Al２O３CaOMgOMnOK２O ４０．８４４８．０８４．９66．４１１．３6０．９０１．９５３．6００．３１ Na２OCuSPAsTCC有机Ig ０．０７３０．２００．6２０．０２２０．０6１８．6４０．１８３１．6０ 表 ２ 矿石铁物相分析结果 铁物相含量／ ％分布率／ ％ 碳酸铁中铁３6．８２９０．１6 硫化铁中铁０．４９１．２０ 磁铁矿中铁０．１８０．４４ 赤褐铁中铁２．４７6．０５ 硅酸铁中铁０．８８２．１５ 合计４０．８４１００．００ ①收稿日期 ２０１８－０８－２０ 基金项目 国家科技支撑计划课题（２０１５BAB０３B００） 作者简介 毛拥军（１９6５－），男，湖南武冈人，高级工程师，主要从事冶金窑炉装备、工程及固废处理研究工作。 第 ３９ 卷第 １ 期 ２０１９ 年 ０２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol．３９ №１ February ２０１９ 万方数据 由表１～２ 可以看出① 矿石中可供选矿回收的主 要元素铁含量为 ４０．８４％，矿石 TFe／ FeO 比为 ０．８５，碱 性系数（CaO＋MgO） ／ （SiO２ ＋Al ２O３）＝ ０．３6，属酸性原生 铁矿石。 ② 主要脉石为 SiO２，其次为 Al２O３、MgO、CaO 和少量 K２O、Na２O，其总量为 １１％。 有害元素磷含量 低，对矿石质量影响不大。 但含有一定量的硫，需要在 选别过程中适当降低。 ③ 铁主要赋存在碳酸盐中，其 次分布在赤（褐）铁矿中。 作为碳酸铁为主的矿石，含 铁 ４０．８４％属高品位矿石。 综合化学成分特点，可以认为区内矿石属低磷的 菱铁矿矿石。 镜下鉴定、X 射线衍射分析和扫描电镜分析结果表 明，该矿石中铁矿物主要为菱铁矿，其次有少量褐铁矿。 金属硫化物以黄铁矿为主，这些硫化物存在于菱铁矿矿 石中。 锰矿物为硬锰矿，产出在褐铁矿矿石中。 脉石矿 物总量不多，主要为石英，其次有绢云母和方解石、白云 石，其它尚见绿泥石、锆石和磷灰石等零星分布。 菱铁矿是主要目的铁矿物，构成矿石中其他矿物的 嵌布基底。 矿物结晶较好，晶粒为大小不一的自形～半 自形粒状，晶粒大小 ０．０５～１．０ mm 不等。 矿物多以密 集集合体状态出现，粗粒集合体大小可达 １０ mm 以 上，一般为 ０．５～８．０ mm。 少量矿物产生氧化，边缘有 铁质物（褐铁矿）析出。 部分集合体中有后期方解石 或钙菱铁矿脉穿插。 菱铁矿集合体大多十分密集，嵌 布脉石很少，但仍有部分集合体中嵌布有细粒石英及 黄铁矿等矿物。 极少量的菱铁矿产生较明显的褐铁矿 化并与脉石呈紧密的嵌布关系。 １．２ 试验设备 试验设备包括 XPZ－２００x７５ 型破碎机（鹤壁市先 烽仪器仪表有限公司），SX２－８－１３ 型厢式电阻炉（长 沙华信合金机电有限公司制造），XMQ 型系列球磨机 （南昌海峰矿机设备有限公司）， XMB － Φ２００ ２４０ 棒 磨机（武汉探矿机械床），RK／ CXG－Φ５０ 磁选管（武汉 洛克粉磨设备制造有限公司）等。 １．３ 试验方法 将来样破碎到－３ mm，在焙烧温度 ７００～８５０ ℃、 焙烧时间 ２０～８０ min、还原剂用量 ０～８％条件下进行磁 化焙烧条件试验，焙烧矿经水冷并分别磨至－０．０７５ mm 粒级含量 ４０％ ～ ９０％后分样、计量，同时在磁场强度 ０．０８～０．２ T 时进行磁选试验，对所得精矿、尾矿计量， 分析铁成分，确定最佳磁化焙烧⁃磁选工艺条件。 ２ 试验结果及讨论 ２．１ 磁化焙烧试验 ２．１．１ 焙烧温度与焙烧时间试验 根据磁化焙烧一般规律，焙烧温度高时，焙烧时间 可缩短，温度低时需延长焙烧时间。 焙烧试验矿样粒 度－３ mm，矿样 ５００ g，在不使用配煤的条件下进行焙 烧，焙烧矿磨至－０．０７５ mm 粒级占 ７５％左右，在磁场强 度 ０．１6 T 条件下对焙烧矿进行磁选管磁选，焙烧温度 和焙烧时间对磁化焙烧⁃磁选效果的影响见表 ３。 表 ３ 焙烧条件试验结果 焙烧温度 ／ ℃ 焙烧时间 ／ min 精矿产率 ／ ％ Fe 品位／ ％ 焙烧矿精矿尾矿 精矿回收率 ／ ％ ２０７０．９１５１．6０５９．１８ ３３．１４８１．３２ ７００ ４０８２．９6５７．０８6３．３３ ２6．6５９２．０５ 6０８１．８７５6．４７6３．７４ ２３．6１９２．４２ ８０８３．９４５７．１８6３．８２ ２２．４８９３．6９ ２０７6．１９５４．０９6１．５５ ３０．２３８6．6９ ７５０ ４０８２．３３５6．6１6３．０４ ２6．6５９１．6８ 6０８３．７０５6．２１6３．２２ ２１．２１９４．１４ ８０８５．７１５6．８７6３．０6 １９．７２９５．０５ ２０７８．０７５４．７２6１．３４ ３１．１７８７．５１ ８００ ４０８５．１９５6．０１6２．１７ ２０．6１９４．５５ 6０８８．３５５８．０66３．５５ １6．４５９6．７０ ８０８９．０４５８．３１6３．０6 １９．７6９6．２９ ２０８７．１０５７．6２6２．５３ ２４．５０９４．５１ ８５０ ４０８９．９6５９．２０6３．１８ ２３．５５９6．００ 6０９１．１４５８．6２6２．１９ ２１．９３９6．6９ ８０８９．１6５6．１４6０．４３ ２０．８７９５．９７ 从表 ３ 可知，７００ ℃下，随着焙烧时间延长，磁选精 矿产率及品位均增加，当焙烧时间为 ８０ min 时，可得到 较好的焙烧矿；７５０ ℃下，焙烧时间为 6０ min 时可得到 较好的焙烧矿；８００ ℃下，焙烧时间为 6０ min 时可得到 较好的焙烧矿；８５０ ℃下，焙烧时间为 ４０ min 时可得到 较好的焙烧矿。 可见，焙烧温度 ７５０～８００ ℃、焙烧时 间 6０ min 为最佳磁化条件。 为确保磁化效果，本文选 用焙烧温度 ８００ ℃、焙烧时间 6０ min。 ２．１．２ 还原剂用量试验 根据物相分析结果，该矿样中赤褐铁矿中铁占全 铁 6％左右，为考查这部分铁的还原情况，在焙烧温度 ８００ ℃、焙烧时间 6０ min 条件下进行了还原剂煤用量 试验，结果见表 ４。 表 ４ 还原剂用量试验结果 还原剂用量 ／ ％ 精矿产率 ／ ％ Fe 品位／ ％ 焙烧矿精矿尾矿 精矿回收率 ／ ％ ０８８．３５５８．０66３．５５１6．４５９6．７０ ４７３．７6５２．6０6３．０５２３．２３８８．４１ 6７３．５０５１．３８6１．５８２３．０８８８．１０ ８４２．４２４９．４３6３．３４３９．１９５４．３6 表 ４ 结果表明，随着还原剂煤用量增加，精矿品位 ０８矿 冶 工 程第 ３９ 卷 万方数据 变化不大，但精矿产率、回收率明显降低。 这是因为菱 铁矿分解过程中产生的 CO 气体足以还原矿样中的少 量赤褐铁矿，还原剂的加入反而抑制了菱铁矿的分解， 因此该菱铁矿磁化焙烧无需加入还原剂。 ２．２ 焙烧矿磁选试验 ２．２．１ 磨矿细度试验 对焙烧温度 ８００ ℃、焙烧时间 6０ min 条件下所得 焙烧矿进行了磁选条件试验。 磁场强度 ０．１6 T 时，焙 烧矿磨矿细度试验结果见表 ５。 结果表明，磨矿细度 从－０．０７５ mm 粒级占 ４０％增加到 ９０％，磁选精矿铁品 位略有升高，精矿产率略有降低。 因此，针对磁选而 言，该焙烧矿的磨矿细度对磁选结果影响不明显。 磨 矿细度－０．０７５ mm 粒级占 ７１％时的磁选指标较好。 表 ５ 磨矿细度试验结果 －０．０７５ mm 粒级含量／ ％ 精矿产率 ／ ％ Fe 品位／ ％ 精矿尾矿焙烧矿 精矿回收率 ／ ％ ４０９４．４１6３．6１１７．１０５９．6１９７．５４ ５２９１．０８6４．０２１6．８２５９．８１９７．４８ 6０９１．０９6４．０９１８．6９6０．０４９７．２３ ７１９１．０３6４．００１８．５９５９．９３９７．２２ ８０９０．４５6４．０９１８．6０５９．７５９７．０３ ９０８９．９３6４．１８１７．５９５９．４９９７．０２ ２．２．２ 磁场强度试验 磨矿粒度－０．０７５ mm 粒级占 ７１％时，对焙烧矿进 行了磁场强度条件试验，结果见表 6。 表 6 磁场强度试验结果 磁场强度 ／ T 精矿产率 ／ ％ Fe 品位／ ％ 精矿尾矿焙烧矿 精矿回收率 ／ ％ ０．０８９０．００6５．３２１５．０３6０．２９９７．５１ ０．１２９１．９５6４．6８１１．１３6０．３７９８．５２ ０．１6９２．３０6４．３6１１．１０6０．２6９８．５８ ０．２０９１．９２6４．6０１１．５８6０．３２９８．４５ 结果表明，焙烧矿磁选管选别时，场强只要大于 ０．１２ T 均可取得精矿品位 6４％以上、回收率保持在 ９８％ 左右的良好指标。 选择磁场强度为 ０．１２ T。 ２．３ 选冶联合流程试验 在条件试验基础上进行了磁化焙烧⁃磁选流程试 验，试验流程见图 １，结果见表 ７。 焙烧温度 ８００ ℃、焙 烧时间 6０ min 所得焙烧矿在磨矿细度－０．０７５ mm 粒级 占 ７１％条件进行一粗一精磁选（磁场强度为 ０．１２ T），获 得了铁精矿产率 6１．２５％、TFe 品位 6４．6５％和回收率 ９6．９6％的指标。 原矿-3 mm 磁选 精选 铁精矿尾矿 磁选 粗选 焙 烧 磨矿 烧失 焙烧矿 -0.075 mm占71 图 １ 选冶联合工艺流程 表 ７ 选冶联合流程试验结果 产品名称产率／ ％Fe 品位／ ％回收率／ ％ 铁精矿6１．２５6４．6５９6．９6 尾矿５．９２１５．２０２．２０ 烧失３２．０５ 焙烧矿6７．９５6０．１０１００．００ 原矿１００．００４０．８４１００．００ ３ 结 论 １） 矿石中可供选矿回收的主要元素铁含量为 ４０．８４％，TFe／ FeO 比为 ０．８５，碱度 ０．３6，属酸性原生铁 矿石。 矿石中铁主要分布在碳酸盐中，少量以褐铁矿 形式存在，二者占总铁的比例分别为 ９０．１6％和 6．０５％。 全部回收这部分铁矿物，铁回收率可达 ９6．２１％。 ２） 采用磁化焙烧⁃磁选工艺流程，在焙烧温度 ８００ ℃、焙烧时间 6０ min 条件下所得焙烧矿经一粗一精 磁选（磁场强度 ０．１２ T），可获得铁精矿产率 6１．２５％、 TFe 品位 6４．6５％、回收率 ９6．９6％的指标。 参考文献 ［１］ 褚 永，李玉平． 国际铁矿石资源市场均衡价格探讨［J］． 金属矿 山， ２００８（２）１３－１５． ［２］ 张兵豪，史长亮，张义顺，等． 低品位菱铁矿焙烧⁃磁选试验研究［J］． 材料导报， ２０１５，２９（S２）１２９－１３２． ［３］ 孙炳泉． 近年我国复杂难选铁矿石选矿技术进展［J］． 金属矿山， ２００6（３）１１－１３． ［４］ 刘明宝，印万忠，韩跃新． 菱铁矿选矿研究现状及其应用［J］． 中 国非金属矿工业导刊， ２００７，6４（S）１４－１５． ［５］ 陈 雯． 贫细杂难选铁矿石选矿技术进展［J］． 金属矿山， ２０１０ （５）５５－５９． ［6］ 薛生晖，陈启平，毛拥军． 低品位菱褐铁矿回转窑磁化焙烧工业试 验研究［J］． 矿冶工程， ２０１０，３０（８）２９－３２． ［７］ 赵天平，王明国，李忠烈，等． 云南某低品位菱铁矿选矿试验研 究［J］． 矿产保护与利用， ２０１５，6（３）３８－４０． 引用本文 毛拥军，张 茂，陈沪飞． 某菱铁矿磁化焙烧⁃磁选工艺试验 研究［J］． 矿冶工程， ２０１９，３９（１）７９－８１． １８第 １ 期毛拥军等 某菱铁矿磁化焙烧⁃磁选工艺试验研究 万方数据