磁化焙烧对鄂西铁矿磨矿性能的影响.pdf

第3 2 卷第5 期 2 0 1 2 年1 0 月 矿冶工程 ～ⅡN 矾GA N DM 【E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R l N G V 0 1 ．3 2 №5 0 c t o b e r2 0 1 2 磁化焙烧对鄂西铁矿磨矿性能的影响① 颜亚梅1 ，李茂林1 ’2 ，崔瑞1 ，郭娜娜1 ，张仁丙1 1 ．武汉科技大学冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北武汉4 3 0 0 8 1 ；2 ．长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要对鄂西铁矿的磨矿性能进行了研究，通过测定矿物的可磨度来考察其焙烧前后的磨矿性能，结果显示经过焙烧处理后， 矿石的可磨性变差。对粒度分布、孔隙率等分析发现焙烧后，矿石的细粒级部分减少，孔隙率降低，结构更为致密。焙烧工艺不仅 会改变矿物的磁性，也会使得鄂西铁矿变得更为难磨，而更难磨的主要原因是结构致密化。 关键词鄂西铁矿；磁化焙烧；可磨性；孔隙率 中图分类号’Ⅱ 9 2 1 文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 5 0 0 3 4 0 3 I n n u e n c eo fM a g n e t i z i n gR o a s t i n gP a r a m e t e r so nG r i n d a b i l i t y o f0 0 l i t i cH e m a t i t e Y A NY a ．m e i l ，L IM a o l i n l ”，C U IR u i l ，G U ON a n a l ，Z H A N GR e n ．b i n 9 1 1 ．酾，k 6 0 m f o ∥妒助％i e m 耽i f 沅f 加0 厂胁￡口Z Z u 嚼c 口Z 胁n e m fR 黜o u r c e s 口n dA g g f o 脱m f i o n ∥肌城P M i w e ， 贶 o 凡‰溉瑙妙Q 厂J s c i e w eo n d 死c 加2 0 9 ，，，耽危口n4 3 0 0 81 ，肌6 e i ，吼i n 口；2 ．劬o ，秽玩R ∞e 口r c ‰疵M 把矿胁n i n g o ，矗 知￡a 朋M g ，，C o 厶d ，C 口呼 n4 1 0 0 1 2 ，日“n o n ，C h i n o A b s t r a c t T h eg 打n d a b i l i t yo f0 0 1 i t i ch e m a t i t ew a ss t u d i e d ，a n dt h eg r i n d i n gp e I f 0 瑚a n c eo fo o l i t i ch e m a t i t eb e f o r ea n d 撕e rr o a s t i n gw e r ee x p l o r e db yc o m p 撕n gt h e i rg r i n d a b i l i t yd e g r e e ．T h er e s u l ts h o w st h a tt h e 酊n d 出l i t yo ft h er o a s t e d o o l i t i ch e m a t i t ed e c r e a s e d ，a n dt h ea n a l y s i so fp a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o na n dp o I D s i t ys h o w e da f t e rr o a s t i n g ，o r ew i t h i nt h e f i n e rs i z ef h c t i o nd e c r e a s e d ，w i t hp o r o s i t yr a t ed e c r e a s e da sw e l l ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h ei n n e r s t l l J c t u r eo ft h i so r ew a s d e n s i f i e d ． I tc a nb ec o n c l u d e dt h a t ，t h i sm a g n e t i z i n gm a s t i n gt r e a t m e n tn o to n l yc h a n g e dt h em a g n e t i s m ，b u ta l s om a d e t h eo o l i t i ch e m a t i t em o r ed i m c u l tf o rg r i n d i n g ，w h i c hm a yb ea t t r i b u t e dt ot h ec o n d e n s e ds t m c t u r e ． K e yw o r d s o o l i t i ch e m a t i t e ；m a g n e t i z i n gr o a s t i n g ；g r i n d a b i l i t y ；p o m s i t y 鲕状赤铁矿作为难选矿石之一，因其典型的鲕状、 肾状结构，矿物嵌布粒度极细、原矿性质复杂等特点， 长期以来被认为是不能利用的“呆矿”。目前对于这 部分难选矿石，因磨矿很难达到单体解离，常用的处理 方法是磁化焙烧，通过焙烧将其中的非磁性物质转变 为磁性物质，进而通过磁选进行选别一o 。磁化焙烧 除了能改变铁矿的磁性。5 。6 』，将三价铁还原为亚铁外， 铁矿可磨性也发生了变化。本文研究了鄂西铁矿磁化 焙烧前后的磨矿性能，并探讨了可磨性变化的主要 原因。 1 焙烧前后矿样可磨性的测定 根据前人经验，将焙烧条件确定为焙烧温度8 5 0 ℃、焙烧时间3 ．0h 、褐煤用量6 ％、粒度3 一Om m 、自 然冷却。然后分别对原矿、焙烧矿进行可磨度测定试 验及相关检测分析。 试验以绝对可磨度一1 表示矿物的可磨性，采用单 位容积生产能力法进行测定。根据测定要求，矿样粒 度应控制在一3 一2 0 ．1 5m m 范围内，本试验取 一3 O ．1 5m m ，在固定的磨矿条件下，分别对原矿和 焙烧矿磨矿产品用标准筛筛析，绘制出磨矿时间与筛 下累积产率的关系曲线，根据曲线确定达到所要求的 粒度时的磨矿时间r 。 对于磨矿产品的处理，试验先将其烘干，取等量的 两份，分别用7 4 m 和3 8 斗m 的标准筛筛析，而磨矿 时间范围的确定是以一7 4 恤m 粒级占8 0 ％为依据，3 8 仙m 粒级只作为磨矿后重复考察，保证磨矿趋势的一 致性，且通过7 4 斗m 粒级和3 8 斗m 粒级两方面对比来 比较原矿、焙烧矿可磨度的高低，因此，试验分别以 一7 4 斗m 粒级占8 0 ％和一3 8 斗m 粒级占4 0 ％作为磨 ①收稿日期2 叭2 旬4 - 3 0 作者简介颜亚梅 1 9 9 0 一 ，女，湖北潜江人，硕士研究生，主要研究方向为复杂难选铁矿选矿。 通讯作者李茂林 1 9 6 3 一 ，男，湖南长沙人，教授，博士，博士研究生导师，长期从事微细粒磨矿与分级工艺及设备研究工作。 万方数据 第5 期颜亚梅等磁化焙烧对鄂西铁矿磨矿性能的影响 矿粒度来衡量，根据试验作出的鄂西原矿、焙烧矿的磨 矿曲线如图1 和图2 所示。 1 0 0 9 0 8 0 7 0 基6 0 褂5 0 镟4 0 3 0 2 0 1 0 0 时间／m i n 图1 原矿磨矿曲线 时间／l I t 【n 图2 焙烧矿磨矿曲线 由图1 和图2 可以看出，不管是鄂西原矿还是焙 烧矿，一7 4 斗m 和一3 8 斗m 磨矿曲线走势一致，此外， 由图1 可以确定原矿磨到一7 4 m 粒级占8 0 ％所需时 间7 k ％ 1 1 ．7 7m i n ，一3 8 灿m 粒级占4 0 ％的时间死o ％ 9 ．9 9m i n 。由图2 可确定焙烧矿的‰％ 1 3 ．8 7 m i n ，乃。％ 1 6 ．6 8m i n 。数据显示，不论是以7 4 斗m 还 是3 8 恤m 粒级考察，当达到所要求的磨矿粒度时，焙 烧矿耗时更长，这也说明，在经过焙烧处理之后，焙烧 矿可磨性变差。 2 影响可磨性变化的原因探索 基于焙烧后鄂西铁矿可磨性变差这一试验结果， 本文对鄂西原矿和焙烧矿进行了相关检测试验，包括 多元素分析，粒度检测以及孔隙率检测，以求找到影响 焙烧前后可磨性变化的内部原因。 2 ．1 多元素分析检测 对焙烧前后的矿样分别进行了多元素化验分析， 分析结果见表1 。 表1元素分析结果 质量分数 ／％ 原矿 焙烧矿 由表l 可知，焙烧前后，除了亚铁的含量发生了明 显的变化，其他成分基本上保持不变，根据还原度的计 算公式旧’可以求得鄂西铁矿的还原度为4 0 ．2 ％。而在 理想还原焙烧的情况下，焙烧矿还原度为4 2 ．8 ％，此时 还原效果最好，说明本试验中赤铁矿基本得到还原。 R 甓舢。％ 式中R 为还原度，％；阱，。为焙烧矿中全铁的含量，％； 职。。为焙烧矿中F e 0 的含量，％。 2 ．2 粒度检测 对进入焙烧前的鄂西原矿及焙烧后未经处理的焙 烧矿分别进行了粒度测定，测试结果如图3 所示。 粒级／m m 图3 粒度分析 由图3 可知，经焙烧处理后，两者的粗粒级部分含 量基本相同，而焙烧矿细粒级部分略微减少，以P 8 。来 衡量，原矿P 。。 1 ．1m m ，焙烧矿P 8 0 1 ．2 3m m 。试验 猜测，在焙烧过程中，细颗粒闯会有粘结现象发生，使 得结构更致密化。 2 ．3 孑L 隙率检测 采用低温氮吸附法对焙烧前后的矿样进行了比表 面积及孔隙分布的测定，表2 为原矿、焙烧矿在不同孔 径范围内相应的孑L 体积及其百分含量。 表2 孔体积- 孔径分布 根据孔半径的大小，可将孔隙分为微孔 孔径 器一熹一 旦㈣唧∞j|詈三| 啪一一暑一 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 5 0n m 3 大类，按此分类，原矿、焙烧矿结构中多为中孔和大 孑L 。而对比两者孔体积，由表2 可知，原矿孔隙总体积 是焙烧矿的近两倍。 由以上分析可知，总体而言，焙烧后孔隙率降低， 而对于各个孔径下的孔隙大小对比则如图4 ～5 所示。 图4 孔体积- 孔径关系 图5 体积累积含量曲线 由图4 可知，在孔径小于1 0 0n m 时，焙烧矿的孔 体积均小于原矿，在孔径大于1 0 0n m 后，两者体积基 本一致；由图5 也可以发现，在整个粒度范围内，原矿 的孔隙总体积始终大于焙烧矿。因此，两图再次说明 焙烧处理使得鄂西铁矿孔隙率降低，结构致密化。 3 结语 鄂西原矿与焙烧矿的可磨度试验结果显示，经过 焙烧处理后，矿石的可磨性变差。粒度、孔隙率相关检 测分析结果显示焙烧后，鄂西铁矿细粒级减少、孔隙 率降低、结构致密化，成分上除F e O ，被还原成F e ，O 。 外，其余成分变化不大。所以，本文认为，焙烧不仅仅 是将弱磁性矿物还原为强磁性矿物，同时也改变了矿 物的磨矿性能，使得焙烧之后变得更难磨，之所以难 磨，应归结于铁矿磁化焙烧之后矿石结构致密化。 参考文献 李永利，孙体昌，杨慧芬，等．高磷鲡状赤铁矿直接还原同步脱磷 研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 1 2 6 8 7 0 ． 黄红军，胡岳华，杨帆，等．某复杂难选红铁矿磁化焙烧一磁选工 艺及机理研究[ J ] ，矿冶工程，2 0 1 0 6 3 8 4 1 ． 沈慧庭，周波，黄晓毅，等．难选鲕状赤铁矿焙烧一磁选和直接还 原工艺的探讨[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 8 5 3 0 一3 4 ． 谢建宏，崔长征，宛鹤．新疆某难选复合铁矿选矿试验研究 [ J ] ，矿冶工程，2 0 0 9 5 3 3 3 5 ， 黄红，罗立群．细粒铁物料闪速磁化焙烧前后的性质表征[ J ] ． 矿冶工程，2 0 1 l 2 6 1 6 4 ． 秦跷萌，孙体昌，邹安华，等．粒度对低品位铁矿石煤基直接还原 的影响[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 l 4 9 5 9 9 ． 许时．矿石可选性研究[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 ． 杨林鲡状赤铁矿分选行为及磁化焙烧的基础研究[ D ] ．长 沙中南大学资源加工与生物工程学院，2 0 1 0 ． 上接第3 3 页 [ 9 ] P a r k e rA ，P a u lR ．P o w e rG ．E l e c t I o c h e m i s t r yo ft h eo x i d a t l v el e a c h l “g o fc o p p e rf m mc h a l c o p y r i 【e [ J ] ．J o u m a lo fE l e c t r o a n a l y t i c a lc h e m i s t r y ，1 9 8 l ，1 1 8 3 0 5 3 1 6 [ 1 0 ] 任浏祚，覃文庆，王军．等．黄铜矿细菌浸出过程中的多因素 影响[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 8 ，2 8 4 6 1 6 5 ． [ 1 1 ] 张德诚，朱莉，罗学刚．低温卜氧化亚铁硫杆菌浸出黄铜矿 [ J ] ．化工进展，2 ∞8 ，2 7 1 i 2 5 一i 3 0 ． [ 1 2 ]张卫民，谷士飞，于荣．永平低品位原生硫化铜矿石细菌浸出 条件研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 6 2 4 l 一4 4 ． [ 1 3 ]张雁生，覃文庆，王军，等，中温嗜酸硫杆菌浸出低品位硫化 铜矿【J ] ．矿冶工程，2 0 0 7 ，2 7 4 2 5 2 7 ． [ 1 4 ]刘新星，吴永宏，王国华，等．中高温混合菌浸出永平低品位铜矿 石的研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 1 6 9 ～7 2 ． [ 1 5 ] [ 1 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] [ 1 9 ] 赖绍师，覃文庆，杨聪仁，等．高砷原生硫化铜矿细菌浸出试验研 究[ J ] ．矿冶工程，2 叭l 3 5 5 5 8 ． 刘伟芳，王洪江，张旭，等．某硫化铜矿尾矿碱性细菌浸出试验 研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 l l 3 8 9 9 2 ． s c h i p p e r sA ，S a r I dw ．B a c t 甜a ll e a c h i n g0 fI n e l a ls u m d e sp m c 。e d sb y t w 0i n d i r e c tm e c h a J l i s l l l sv i at h i o s L d f a l eo rv i ap o l y s u l 6 d e sa n ds u h r [ J ] ． A p p i i e da 玎dE n v { 贼硼e n 蹦M i c r o b i 。l 。∥，】9 9 9 ，6 5 1 31 9 3 2 l ， Z h o uH ，Z h a n gL ，G u oY ，e ta l 、1 n v e s t i g a t i o n so fA t t a c h e da n dU n ． a L t a c h e dC e l l s d u r i n gB i o l e a c h i n go fC h a l c o p y r i t e w i t hA c i d i a r I u s M a n z a e n s i sa t 6 5 ℃[ J ] ．A d v a n c e dM a t e r ia 】sR e s e a r c h ，2 0 0 9 ，7 1 3 7 7 3 8 0 ． 李宏煦，王淀佐，陈景河，等．细菌浸矿作用分析[ J ] ．有色金属， 2 0 0 3 ，5 5 3 6 8 7 1 ． Ti]{1J 1 J l 心 口 M 陋 № 口隅 万方数据