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国外某高铝赤褐铁矿选矿试验研究 ① 秦彩霞， 秦丽娜 （甘肃省难选铁矿石资源利用重点实验室，酒钢技术中心，甘肃 嘉峪关 ７３５１００） 摘 要 对国外某高铝赤褐铁矿进行了选矿试验研究。 采用还原磁化焙烧⁃磁选工艺，可获得精矿铁品位 ５８．２６％、铁回收率 ８０．５３％ 的试验指标；采用钠化还原磁化焙烧⁃磁选工艺，可获得精矿铁品位 ６３．４８％、回收率 ９５．４５％的试验指标。 探索了在富集铁的同时富 集镍、降低铁精矿中 Ａｌ２Ｏ３含量的可行性。 关键词 褐铁矿； 赤铁矿； 高铝铁矿； 还原焙烧； 钠化焙烧； 磁选 中图分类号 ＴＤ９５１文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１７．０６．０１４ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１７）０６－００５７－０３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ａｎ Ｏｖｅｒｓｅａｓ Ｈｉｇｈ⁃Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｈｅｍａｔｉｔｅ⁃Ｌｉｍｏｎｉｔｅ Ｏｒｅ ＱＩＮ Ｃａｉ⁃ｘｉａ， ＱＩＮ Ｌｉ⁃ｎａ （Ｇａｎｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｉｒｏｎ Ｏｒｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ＪＩＳＣＯ，Ｊｉａｙｕｇｕａｎ ７３５１００， Ｇａｎｓｕ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ⁃ａｌｕｍｉｎｕｍ ｈｅｍａｔｉｔｅ⁃ｌｉｍｏｎｉｔｅ ｏｒｅ ｆｒｏｍ ａｂｒｏａｄ． Ｔｅｓｔ ｗｉｔｈ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｏａｓｔｉｎｇ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｙｉｅｌｄｅｄ ａ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ ５８．２６％ Ｆｅ ｇｒａｄｅ ａｔ ８０．５３％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ， ｗｈｉｌｅ ｔｅｓｔ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｔｓ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ９５．４５％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｏ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ６３．４８％ Ｆｅ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｆｏｒ ｎｉｃｋｅｌ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｌ２Ｏ３ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｓ ｗｈｉｌｓｔ ｅｎｒｉｃｈｉｎｇ ｉｒｏｎ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌｉｍｏｎｉｔｅ； ｈｅｍａｔｉｔｅ； ｈｉｇｈ⁃ａｌｕｍｉｎｕｍ ｉｒｏｎ ｏｒｅ； ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｏａｓｔｉｎｇ； ｓｏｄｉｕｍ ｓａｌｔ ｒｏａｓｔｉｎｇ； ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ 我国铁矿石资源丰而不富，约 ９７％为贫矿，部分 还含有不利于高炉冶炼的铝等，特别是安徽、广西、贵 州等地的铁矿石铝含量较高［１］。 近几年来，印度、印 度尼西亚、巴西等地的高铝铁矿石逐渐进入中国市 场［２］。 这些矿石大多品位不高，还含有一定量的铝， 众所周知，Ａｌ２Ｏ３含量较高的铁矿原料使得高炉炉渣 黏度增加、高炉脱碳脱硫能力下降［３－５］。 本文针对国外某含铝赤褐铁矿，在考察其有益有害 组分及赋存状态的基础上，通过采用还原磁化焙烧⁃弱 磁选、钠化还原磁化焙烧⁃磁选试验，依据试验结果分析 其可选性，同时探索该铁矿石铁铝分离、镍富集的效果 及可行性，为该铁矿石的开发利用提供经济技术依据。 １ 矿石性质 国外某含铝赤褐铁矿化学多元素及铁物相分析结 果分别见表 １～２。 表 １ 原矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＳＦｅＦｅＯＡｌ２Ｏ３ＳｉＯ２ＮｉＯＣｒ２Ｏ３ＣａＯＭｇＯＳ ４６．７３５．２０８．９５５．１２１．０７３．２８０．０９０．８７０．１７１ ＰＭｎＯ Ｋ２ＯＮａ２Ｏ ＺｎＯ ＴｉＯ２Ｖ２Ｏ５ Ｉｇ ０．０３０．２６７０．０１０．０１１０．０３９０．１２６０．０７７１３．０２ 表 ２ 原矿铁物相分析结果 铁物相含量／ ％分布率／ ％ 赤、褐铁中铁３９．９４８３．２２ 磁性铁中铁３．６３７．５６ 碳酸铁中铁１．２９５２．７０ 硫化铁中铁１．６５３．４４ 硅酸铁中铁１．４８３．０８ 合计４７．９９５１００．００ 化学多元素及物相分析结果表明，该铁矿中可溶 铁总含量为 ４６．７３％。 铁主要以赤、褐铁矿的形式存 ①收稿日期 ２０１７－０５－１１ 作者简介 秦彩霞（１９６５－），女，甘肃敦煌人，工程师，长期从事工艺矿物学及选矿技术研究工作。 第 ３７ 卷第 ６ 期 ２０１７ 年 １２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥTＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３７ №６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１７ 万方数据 在，其次为磁性铁，碳酸铁、硫化铁、硅酸铁含量较低。 铁矿中有益元素有镍、铬、钛、钒，有害元素主要是 Ａｌ２Ｏ３和 ＳｉＯ２。 对原矿进行显微镜下矿物组成分析，结果表明该 矿物中有用矿物以褐铁矿为主，赤铁矿、假相赤铁矿 （磁赤铁矿）次之。 脉石以高岭土类粘土矿物及其他 铝硅酸盐类矿物为主，另可见少量黄铁矿、黄铜矿等硫 化矿物。 未见镍的独立矿物存在。 矿物组成见表 ３。 表 ３ 原矿主要矿物组成（质量分数） ／ ％ 褐铁矿 针铁矿 赤铁矿 假像赤铁矿 磁铁矿铬铁矿菱铁矿高岭土其它 ６０１５６４２９４ ２ 试验结果分析 ２．１ 弱磁⁃强磁试验 由矿石性质分析结果可知，该矿石中绝大多数为 弱磁性矿物，但也含有少量强磁性矿物，为避免堵塞强 磁选机齿板，因而采用弱磁⁃强磁联合选别工艺进行试 验，原则流程见图 １，不同磨矿细度条件下的弱磁⁃强 磁试验结果见表 ４。 给矿 强磁 粗选 精矿 强磁 扫选 尾矿 弱磁 选 磨矿 1.2 T 0.8 T 0.18 T 图 １ 弱磁⁃强磁联合选别原则流程 表 ４ 弱磁⁃强磁流程试验结果 磨矿细度 精矿产率 ／ ％ 精矿品位／ ％ ＳＦｅＡｌ２Ｏ３ＮｉＯ 尾矿铁品位 ／ ％ 回收率 ／ ％ －０．０７４ ｍｍ ７４％５３．３８４８．０７８．７２ １．２３４６．６２５４．９２ －０．０７４ ｍｍ ８４％４７．９７４８．１５８．４７ １．２３４５．４２４９．４３ －０．０７４ ｍｍ ９２％ （－０．０５０ ｍｍ ７７％） ４６．６０４８．４７８．５８１．２４４５．２１４８．３４ －０．０５０ ｍｍ ９０％４４．１２４８．２１９．０２ １．２７４５．５６４５．５２ 结果表明，该矿样采用弱磁⁃强磁工艺选别，磨矿 细度从－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ７４％提高到－０．０５０ ｍｍ 粒级 占 ９０％，铁回收率呈下降趋势，且最高也仅有 ５４．９２％； 精矿铁品位较原矿铁品位上升不到 ０．５ 个百分点，精 矿中 Ａｌ２Ｏ３、ＮｉＯ 含量与原矿相比没有大的变化。 可见， 该铁矿通过磁选工艺无法将含铝与含铁矿物有效分离。 ２．２ 还原焙烧⁃磁选试验 将原矿进行了还原磁化焙烧⁃磁选试验研究。 焙 烧试验在马弗炉中进行，磁选管选别条件为细度 －０．１２５ ｍｍ 粒级占 １００％，磁场强度 ０．１５ Ｔ，冲洗水量 １ ３５０ ｍＬ／ ｍｉｎ，选别时间 ３ ｍｉｎ。 各焙烧条件试验结果 分别见表 ５～７。 表 ５ 焙烧温度条件试验结果 焙烧温度 ／ ℃ 精矿指标／ ％ 产率品位回收率 尾矿铁品位 ／ ％ 选矿 比 ５５０７８．１０５５．３０８２．４２４２．０７１．２８０ ６００８６．１０５５．３４９０．９２３４．２２１．１６１ ６５０８６．２１５６．１３９２．３４２９．１１１．１６０ ７００８６．０１５６．０３９１．９６３０．１１１．１６３ ７５０８５．１５５６．５０９１．８１２８．９２１．１７４ 注磁选管给矿品位 ５２．４０％，还原剂用量 ４％，焙烧时间 ４０ ｍｉｎ。 表 ６ 焙烧时间条件试验结果 焙烧时间 ／ ｍｉｎ 精矿指标／ ％ 产率品位回收率 尾矿铁品位 ／ ％ 选矿 比 ３０８５．９６５６．４５９１．９０３０．４８１．１６３ ４０８７．１４５６．３６９３．０１２８．７０１．１４８ ５０８６．４０５６．５０９２．４５２９．３２１．１５７ 注磁选管给矿品位 ５２．８０％，还原剂用量 ４％，焙烧温度 ６５０ ℃。 表 ７ 还原剂用量条件试验结果 还原剂用量 ／ ％ 精矿指标／ ％ 产率品位回收率 尾矿铁品位 ／ ％ 选矿 比 ２．５８３．１７５６．７８８９．４１３３．２５１．２０２ ４．０８６．８６５６．６８９３．２１２７．３０１．１５１ ５．５８６．６６５６．７８９３．１６２７．１０１．１５４ 注磁选管给矿品位 ５２．８２％，焙烧温度 ６５０ ℃，焙烧时间 ４０ ｍｉｎ。 综合分析焙烧试验结果，可见该铁矿石在焙烧温 度 ６５０ ℃、煤粉用量 ４％、焙烧时间 ４０ ｍｉｎ 条件下焙烧 效果较好，磁选管选别可获得精矿品位５６．３６％、回收 率 ９３．０１％、尾矿品位 ２８．７０％的指标。 最佳条件下的还原焙烧⁃磁选数质量流程见图 ２。 矿样经还原焙烧、三段磨矿、三段弱磁选，可取得精矿铁 品位５８．２６％、铁回收率８０．５３％的指标，但精矿中 Ａｌ２Ｏ３、 ＮｉＯ 含量分别为 １０．０２％、１．１８％。 可见，褐铁矿经磁化 焙烧相变为磁铁矿后，仍难以达到铁铝分离的目的。 ２．３ 钠化焙烧探索试验 为进一步探索提铁降铝的可行性，进行了钠化焙 烧探索试验，添加 １２％的碳酸钠，１ １００ ℃下在马弗炉 中还原铁矿石。 磁选管选别条件细度－０．１２５ ｍｍ 粒级 占 １００％，磁场强度 ０．１５ Ｔ，冲洗水量 １ ３５０ ｍＬ／ ｍｉｎ，选 别时间 ３ ｍｉｎ。 不同煤粉用量条件下的钠化还原焙烧⁃ 磁选结果见表 ８。 ８５矿 冶 工 程第 ３７ 卷 万方数据 原矿 弱磁 选 精矿 弱 磁选 尾矿 弱磁 选 磁化 焙烧 100.00 ; 46.73 100.00;8.95;1.07 89.81;52.03 100.00;/;/ 图例 产率 ;铁品位 TFe回收率 ; Al2O3回收率; NiO回收率 烧损10.19 磨矿-0.074 mm占95 76.23;55.57 90.65;/;/ 13.58;32.16 9.35;/;/ 70.95;57.06 86.63;/;/ 85.11;35.56 4.02;/;/ 6.36;44.86 6.10;/;/ 25.22;36.08 19.47;/;/ 64.59;58.26 80.53;10.02;1.18 磨矿-0.037 mm占92 图 ２ 还原焙烧⁃弱磁选试验流程 表 ８ 钠化还原焙烧⁃磁选试验结果 煤粉用量 ／ ％ 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％ ＴＦｅＡｌ２Ｏ３ＮｉＯ 铁回收率 ／ ％ 精矿７７．８０５９．６２９．０１１．５１８５．３５ １５尾矿２２．２０３５．８４１５．１４０．６１１４．６５ 原矿１００．００５４．３４１０．３７１．３１１００．００ 精矿８６．２１６３．４８８．９８１．５７９５．４５ ２０尾矿１３．７９１８．９４１８．１９１．９３４．５５ 原矿１００．００５７．３４１０．２５１．６２１００．００ 试验结果表明，１１００ ℃下、煤粉用量２０％时，钠化 还原可获得精矿铁品位 ６３．４８％、Ａｌ２Ｏ３含量 ８．９８％、回 收率 ９５．４５％的指标，相比磁化焙烧，精矿品位提高了 ７．１ 个百分点，回收率提高了 ２．３ 个百分点，Ａｌ２Ｏ３含量 由 １０．０２％下降到 ８．９８％，并未有明显下降，说明钠化 还原磁化焙烧对该铁矿脱铝效果不理想。 ３ 结 语 １） 某含铝赤褐铁矿中可溶铁总含量为 ４６．７３％， 有益元素有镍、铬、钛、钒，有害元素主要是 Ａｌ２Ｏ３和 ＳｉＯ２。 铁矿物的有用矿物以褐铁矿为主，赤铁矿、假相 赤铁矿次之。 ２） 采用弱磁⁃强磁联合工艺、还原焙烧⁃磁选工艺 以及钠化还原⁃磁选工艺，均可使铁含量有一定富集， 但脱除造渣元素铝、硅效果不理想，ＮｉＯ、Ｃｒ２Ｏ３在精、 尾矿中平均分配，分选效果也不理想。 ３） 矿样属高铝褐铁矿，烧失后铁品位可达到 ５２％ 以上，选矿达不到脱铝富镍的效果，可选性不理想，该 铁矿资源利用可考虑无需进行选矿，推荐作为烧结矿 原料直接进入烧结工序，配以其它高质量的资源使用。 参考文献 ［１］ 李光辉，刘牡丹，姜 涛，等． 高铝铁矿石工艺矿物学特征及铝铁 分离技术［Ｊ］． 中南大学学报（自然科学版）， ２００９，４０（５）１１６５－ １１７１． ［２］ 张作良． 高铝铁矿石气基直接还原基础研究［Ｄ］． 沈阳东北大学 材料与冶金学院，２０１４． ［３］ 朱 超，杨 彪，龚志军，等． 褐铁矿粉磁化焙烧的实验与模拟研 究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１５（５）１０３－１０６． ［４］ 唐立靖，唐 云，梁居明． 高铝高硅褐铁矿钠化焙烧⁃磁选试验研 究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１５（２）１１７－１１９． ［５］ 沈峰满，郑海燕，姜 鑫，等． 高炉炼铁工艺中 Ａｌ２Ｏ３的影响及适 宜 ｗ（ＭｇＯ） ／ ｗ（Ａｌ２Ｏ３）的探讨［Ｊ］． 钢铁， ２０１４，４９（１）１－６． 引用本文 秦彩霞， 秦丽娜． 国外某高铝赤褐铁矿选矿试验研究［Ｊ］． 矿 冶工程， ２０１７，３７（６）５７－５９． �������������������������������������������������������������������������������������������������� （上接第 ５６ 页） 参考文献 ［１］ 常 艳，杜晓慧，张百忍． 国外低品位铜矿分布与利用技术现状［Ｊ］． 中国地质调查， ２０１６，３（３）６２－６６． ［２］ 游 峰． 低品位铜矿资源开发利用与选矿工艺的优化与实践［Ｊ］． 科技创新与应用， ２０１６（３２）１２６． ［３］ 张文翰，李志春． 某高硫铜锌多金属矿综合回收试验研究［Ｊ］． 矿 冶工程， ２０１５（１）６４－６７． ［４］ 郭玉武，陈昌才，魏党生，等． 四川某伴生铜铅锌硫铁矿综合回收 选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１５（３）５８－６２． ［５］ 陈从喜． 中国铜矿资源的综合利用与绿色矿业［Ｊ］． 国土资源情 报， ２０１０（９）３１－３４． ［６］ 黄万抚，王群迎． 某难选铜硫矿石选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１５，３５（６）５４－５６． 引用本文 曹玉川． 某硫化铜矿浮选工艺对比试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１７，３７（６）５４－５６． ９５第 ６ 期秦彩霞等 国外某高铝赤褐铁矿选矿试验研究 万方数据