淘洗磁选机在鲕状赤铁矿提铁降杂中的应用.pdf

淘洗磁选机在鲕状赤铁矿提铁降杂中的应用 ① 张汉泉， 高王杰， 蔡 祥， 殷佳琪， 谢 蕾， 余 洪 （武汉工程大学 兴发矿业学院，湖北 武汉 430205） 摘 要 对广西某鲕状高磷赤铁矿进行了提铁降杂试验研究。 采用磁化焙烧-磨矿-磁选-淘洗磁选流程，可得到精矿 TFe 品位 61.16％、回收率 82.13％、P 含量 0.385％、K2O＋Na2O 含量 0.305％的优良指标，有害杂质含量显著降低。 淘洗磁选可有效提高铁精矿 品位并降低各非磁性矿物及碱金属含量。 关键词 鲕状赤铁矿； 人工磁铁矿； 淘洗磁选机； 脱磷； 钾； 钠 中图分类号 TD925文献标识码 Adoi10.3969／ j.issn.0253-6099.2019.03.009 文章编号 0253-6099（2019）03-0037-03 Application of Elutriation Magnetic Separator in Upgrading Iron Concentrate of Oolitic Hematite by Reducing Impurities ZHANG Han-quan， GAO Wang-jie， CAI Xiang， YIN Jia-qi， XIE Lei， YU Hong （Xingfa School of Mining Engineering， Wuhan Institute of Technology， Wuhan 430205， Hubei， China） Abstract In beneficiation of a high phosphorus oolitic hematite from Guangxi Zhuang Autonomous Region， a study aiming to upgrade its iron content by removing impurities was carried out. By using a magnetic roasting-grinding-magnetic separation-elutriation magnetic separation flowsheet， iron concentrate with TFe grade and recovery of 61.16％ and 82.13％， respectively， was obtained， while the P content and K2O ＋ Na2O content were reduced to 0.385％ and 0.305％， respectively， showing that the harmful impurities could be effectively removed. It is concluded that elputriation magnetic separation can effectively improve the grade of iron concentrate and reduce the content of various non-magnetic minerals and alkali metals. Key words oolitic hematite； artificial magnetite； elutriation magnetic separator； dephosphorization； potassium； sodium 广西柳钢屯秋铁矿属于典型的高磷鲕状赤铁矿， 铁矿物嵌布粒度极细，K、Na、P 等杂质含量较高，赋存 状态复杂，属极难选铁矿石类型之一[1]。 近年来，选 冶技术的不断进步使该类型铁矿资源的经济合理开发 利用成了可能，磁化焙烧-磁选是处理此类弱磁性铁矿 石的有效选矿方法之一[2-4]。 磁化焙烧产生的磁铁矿 与自然界中开采出来的天然磁铁矿相比，在理化性质 上有很大差别，如密度、磁性、表面性质、晶体结构和化 学反应活性等，通常被称为人工磁铁矿。 人工磁铁矿 磁性弱、剩磁和矫顽力大、磁团聚现象严重，磁选分离 效果不理想[5-6]。 除了先进的磁化还原工艺及装备 外，人工磁铁矿的磁力分选除杂新装备的开发也成为 目前研究热点之一。 全自动淘洗磁选机作为高效精选 设备，已经成功应用在马钢罗河铁矿、大昌矿业、首钢 水厂、研山铁矿、苍山铁矿、扬州泰富等提铁降杂工程 中[7-10]。 本文对柳钢屯秋鲕状高磷赤铁矿进行磁化焙 烧-磁选-淘洗探索试验，进行人工磁铁矿的脱磷降杂 工艺研究，探索技术可行、经济合理、工业运行可靠的 工艺流程。 1 原矿性质 柳钢屯秋鲕状高磷赤铁矿化学多元素分析结果见 表 1，铁物相分析结果见表 2。 由表 1～2 可以看出矿 石 TFe／ FeO 比为 21.19，大于 3.5，为氧化铁矿石；矿石 中的主要脉石成分为 SiO2、Al2O3。 有害杂质硫的含量 较低，磷含量高达 1.06％，碱金属 K2O＋Na2O 含量超过 ①收稿日期 2019-01-11 基金项目 国家自然科学基金（51474161）；湖北省教育厅科学技术研究项目（B2017055） 作者简介 张汉泉（1971-），男，湖北浠水人，博士，教授，主要研究方向为矿物加工、造块理论与工艺。 通讯作者 余 洪（1986-），男，四川达州人，博士，主要研究方向为化学选矿。 第 39 卷第 3 期 2019 年 06 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.39 №3 June 2019 万方数据 冶炼标准（小于 0.25％），是要脱除的主要组分。 表 1 屯秋赤铁矿主要化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ TFeFeOPSiO2Al2O3CaOMgO 47.052.221.0617.645.123.460.68 MnKNaSAs烧失 0.1370.510.0350.1440.004 83.01 表 2 屯秋赤铁矿铁物相分析结果 物相含量／ ％分布率／ ％ 磁铁矿中铁0.0120.02 赤（褐）铁矿中铁45.3394.85 碳酸盐中铁1.453.03 硫化物中铁0.0840.20 硅酸盐中铁0.911.90 合计47.79100.00 2 淘洗磁选机工作原理 淘洗磁选机采用“磁悬浮”技术，铁矿石颗粒在连 续背景磁场及励磁、消磁磁场作用下以磁链形式悬浮 下行，磁性矿粒在高磁场区域“团聚”，在低磁场区域 “分散”。 通过交替“团聚”“分散”，在重力和水的作 用下实现磁性物质与非磁性物质的分离，磁性较弱的 连生体在背景磁场力及水的冲力切割作用下淘洗进入 尾矿中。 淘洗磁选机设备结构示意见图 1。 给料 给料槽 溢流面 溢流口 操作平台 安装平台 电动阀门 精矿槽 给水管 接控制柜 图 1 淘洗磁选机设备结构示意 3 试验结果与讨论 3.1 动态磁化焙烧试验 通过条件试验，确定了最佳试验参数为焙烧带温度 800～850 ℃，原矿配加 15％煤粉，动态窑用 1.55 r／ min 的 转速焙烧（焙烧时间60 min），煤气流量 1.0 L／ min。 通过 动态窑连续不间断焙烧，窑况稳定后每隔 2 h 取一次 样，取样时间 10 min，对焙烧矿通过磨矿后进行弱磁 选，磁选场强 68.5 kA／ m，连续试验结果见表 3。 表 3 动态磁化焙烧连续试验结果 取样 次数 产品 名称 产率 ／ ％ TFe 品位 ／ ％ TFe 回收率 ／ ％ 磁精矿71.8058.0188.53 第 1 次磁尾矿28.2019.1411.47 合计100.0047.05100.00 磁精矿71.4658.5988.90 第 2 次磁尾矿28.5418.3111.10 合计100.0047.09100.00 磁精矿72.2258.2188.81 第 3 次磁尾矿27.7819.0711.19 合计100.0047.34100.00 通过动态磁化焙烧-磁选，可得到TFe 品位58.67％、 回收率不低于 88.00％的粗精矿，精矿化学多元素分析 结果见表 4。 通过与表 1 对照分析可以看出，磁选粗 精矿铁品位较高，为 58.67％，经磁选后硫、磷含量及 K2O＋Na2O 含量有所降低，脉石矿物含量显著降低。 表 4 粗精矿主要化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ TFeSPSiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2O 58.670.1220.6598.145.321.570.1730.3480.067 3.2 淘洗机精选试验 淘洗磁选机可有效解决弱磁选过程中的机械夹杂 问题[11]。 采用最佳的磁化焙烧-磁选流程得到的磁精 矿，TFe 品位在58.50％左右，粒度为-0.045 mm 粒级含 量 59.41％。 将试样细磨至-0.045 mm 粒级占 86.57％， 经湿式圆筒磁选机分选后，精矿铁品位无明显提高，无 分选效果。 细磨后的样品浓缩后进行淘洗磁选机试验， 由于淘洗磁选机最重要的两个因素为给水流量、磁场强 度，故试验以此为变化进行了 4 组试验，结果见表 5。 表 5 淘洗磁选条件试验结果 给水流量 ／ （Lh -1 ） 磁场强度 ／ （kAm -1 ） 产品 名称 产率 ／ ％ TFe 品位 ／ ％ 回收率 ／ ％ 90092 精矿87.9560.3090.68 尾矿12.0545.209.32 合计100.0058.48100.00 80092 精矿88.8261.0692.63 尾矿11.1838.617.37 合计100.0058.55100.00 70092 精矿91.4460.6294.81 尾矿8.5635.405.19 合计100.0058.46100.00 800104 精矿92.8960.4195.94 尾矿7.1133.404.06 合计100.0058.49100.00 83矿 冶 工 程第 39 卷 万方数据 由表 5 可知，从抛尾的角度看，尾矿产率随着给水 流量增加而增加，但是尾矿品位亦逐渐增加，当给水流 量大于 800 L／ h 时，尾矿品位增加趋势明显，说明此时 部分细粒的、磁性较弱的精矿随水流上升进入尾矿，分 选效果变差；磁场增强，尾矿产率减少，品位降低，虽然 磁场增强，精矿回收率大，但由于尾矿产率下降过大， 不利于去除试样中的连生体，影响除杂效果。 综合各 项指标，选择给水流量800 L／ h、磁场强度92 kA／ m（峰 值）为最佳条件，此时铁精矿 TFe 品位 61.06％，作业回 收率 92.63％。 3.3 磁化焙烧-磁选-淘洗磁选全流程试验 还原剂煤粉配比12％，焙烧温度800 ℃，焙烧时间 120 min，一段磨矿细度-0.074 mm 粒级含量 64.91％， 粗选磁场强度 80 kA／ m；二段磨矿细度-0.045 mm 粒 级含量 52.01％，精选磁场强度 56 kA／ m；三段磨矿细度 -0.045 mm 粒级含量 86.57％，淘洗磁场强度 92 kA／ m， 试验数质量流程见图 2。 原矿 磁选 粗选 磁选 精选 淘洗 磁选 精矿综合尾矿 磨矿-0.074 mm占47.38％ 磨矿-0.045 mm占52.01％ TFe品位％ 产率％;回收率％ 图例 47.25 100.00;100.00 13.89 15.89;4.67 53.55 84.11;95.33 磨矿-0.045 mm占86.57％ 58.67 71.04;88.21 61.16 63.45;82.13 38.68 7.59;6.21 28.35 36.55;17.87 31.15 13.07;8.62 80 kA/m 56 kA/m 92 kA/m 图 2 焙烧矿磁选-淘洗磁选数质量流程 由图 2 可知，焙烧矿经磁选-淘洗磁选流程，最终 所得到的精矿产率为 63.45％，TFe 品位 61.16％，综合 铁回收率 82.13％，P 含量 0.385％，K2O＋Na2O 含量 0.305％，含量显著降低。 综合尾矿产率 36.55％、TFe 品位 28.35％，铁损失率 17.87％。 4 结 论 1） 动态磁化焙烧条件试验确定柳钢矿样最佳焙烧 条件为焙烧温度 800 ℃，焙烧时间 60 min。 焙烧矿磨 矿细度-0.038 mm 粒级含量 94.10％，经 68.5 kA／ m 弱磁 选，可得 TFe 品位 58.67％、回收率不低于 88.00％、P 含 量 0.659％、K2O＋Na2O 含量 0.415％的粗精矿。 2） 磁化焙烧-磁选粗精矿细磨后增加一段淘洗机 磁选精选作业，采用焙烧矿磨矿-磁选-淘洗磁选流程， 可以得到精矿 TFe 品位 61.16％、回收率 82.13％、P 含 量 0.385％、K2O＋Na2O 含量 0.305％的优良指标，有害 杂质含量显著降低。 参考文献 [1] 蒋次林. 广西屯秋鲕状赤铁矿直接还原生产海绵铁探讨[J]. 现 代矿业， 2014，30（6）183-184. [2] Ponomar V P， Dudchenko N O， Brik A B. Reduction roasting of hem- atite to magnetite using carbohydrates[J]. International Journal of Mineral Processing， 2017，16421-25. [3] Jianwen Yu， Yuexin Han， Peng Gao， et al. Recovery of boron from high boron iron concentrate using reduction roasting and magnetic separation[J]. International Journal of Iron and Steel Research， 2017，24（2）131-137. [4] 解 琳. 国外某褐铁矿预洗矿-磁化焙烧-弱磁选工艺研究[J]. 矿 冶工程， 2018（2）51-54. [5] 王建英，张新龙，张铁柱. 固阳褐铁矿磁化焙烧-磁选扩大实验研 究[J]. 矿冶工程， 2017（4）82-85. [6] 张汉泉，高王杰，蔡 祥. 硫酸渣磁化焙烧过程中铁的转化规律及 分离试验研究[J]. 矿冶工程， 2018（4）41-44. [7] 周 咏. 全自动淘洗磁选机在研山铁矿的应用[J]. 现代矿业， 2017（11）177-178. [8] 李 刚. 水厂铁矿选矿工艺流程的改进[J]. 现代矿业， 2016（10） 69-71. [9] 杨海龙，马嘉伟，包士雷. 全自动淘洗磁选机在提铁降杂工程中的 应用[J]. 矿业工程， 2016，14（3）33-35. [10] 姚 耿，司不知，刘 彬. 全自动淘洗磁选机在中钢苍山铁矿的 应用[J]. 现代矿业， 2015（6）192-193. [11] 吴新义，蔡顺贵，丁开振. 马钢罗河铁矿磁选铁精矿降硫试验[J]. 金属矿山， 2017（11）75-77. 引用本文 张汉泉，高王杰，蔡 祥，等. 淘洗磁选机在鲕状赤铁矿提铁 降杂中的应用[J]. 矿冶工程， 2019，39（3）37-39. 93第 3 期张汉泉等 淘洗磁选机在鲕状赤铁矿提铁降杂中的应用 万方数据