国外某鲕状赤铁矿可选性研究.pdf

第3 3 卷第6 期 2 0 1 3 年1 2 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 匝T A L L U R G I C A LE N G D 咂雹R Ⅱi G V 0 1 ．3 3 №6 D e c e m b e r2 0 1 3 国外某鲕状赤铁矿可选性研究① 秦彩霞 酒钢集团宏兴股份公司选烧厂，甘肃嘉峪关7 3 5 1 0 0 摘要对国外某鲕状赤铁矿进行了矿石性质研究，针对其特点，进行了焙烧．磁选工艺和强磁选工艺选矿试验，结果表明该鲡状赤 铁矿易选，选矿指标好。对比而言，焙烧一磁选工艺的选别指标优于强磁选工艺，7 5 0 ℃下，煤粉用量6 ％，焙烧5 0r n i n ，所得焙烧矿经 1 0 0k A ／m 一粗一精弱磁选，可获得精矿铁品位6 4 ．6 0 ％、回收率9 6 ．4 3 ％的指标，精矿中S i O 含量为5 ．3 3 ％，选矿比1 ．2 3 倍。 关键词鲕状赤铁矿；选矿；磁选；焙烧 中图分类号T D 9 2 文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 - 6 0 9 9 ．2 0 1 3 ．0 6 ．0 0 9 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 6 0 0 3 2 0 4 S t u d yo nB e n e f i c i a b i l i t yo fS o m eO o l i t i cH e m a t i t eO r ef r o mA b r o a d Q I NC a i x i a C o n c e n t r a t i o na n dS i n t e r i n gP l a n t ，J i u s t e e lG r o u pH o n g x i n gI r o n S t e e lC oL t d ，J ／a y u g u a n7 3 51 0 0 ，G a n s u ，C h i n a A b s t r a c t A f t e ra ni n v e s t i g a t i o no no r ep r o p e r t i e so fa no o l i t i ch e m a t i t eo r ef r o ma b r o a d ，m i n e r a lp r o c e s s i n gt e s t sw e r e c a r r i e do u ta d o p t i n gar o a s t i n g - m a g n e t i cs e p a r a t i o nf l o w s h e e ta n dah i g hi n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t i o n H I M S p r o c e s s ． R e s u l t ss h o wt h i s o o l i t i ch e m a t i t eo r e p o s s e s s e sg o o db e n e f i c i a b i l i t y ，a n di n d e x e so b t a i n e db yr o a s t i n g m a g n e t i c s e p a r a t i o na p p r o a c ha r ec o m p a r a t i v e l ys u p e r i o rt ot h a to fH I M Sp r o c e s s ．A f t e rb e i n gr o a s t e da t7 5 0o Cf o r5 0m i nw i t ha c o a ld o s a g ea s6 ％．t h eo b t a i n e dr o a s t e do r ew a ss u b j e c t e dt oap r o c e s so fo n e - r o u g h i n ga n do n e c l e a n i n gm a g n e t i c s e p a r a t i o nw i t hm a g n e t i cf i e l di n t e n s i t yo f1 0 0k A ／m ，r e s u l t i n gi nt h ec o n c e n t r a t ea r o u n d9 6 ．4 3 ％i r o ng r a d ea t6 4 ．6 0 ％ r e c o v e r y ，c o n t a i n i n g5 ．3 3 ％S i 0 2 ，w i t hac o n c e n t r a t i o nr a t i o no f1 ．2 3 ． K e yw o r d s o o l i t i ch e m a t i t e ；b e n e f i c i a t i o n ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；r o a s t i n g 鲕状赤铁矿石是目前国内外公认的最难选的铁矿 石类型之一，因此该类型铁矿石资源基本没有得到利 用，但其储量丰富，约占铁矿资源量的1 ／9 【1 - 3 ] ，随着钢 铁工业的快速发展，铁矿资源消耗速率很快，富矿资源 越来越少，自2 0 0 3 年以来，我国对进口铁矿石的依赖 程度大于5 0 ％L 4 1 。投资开发海外资源是资源战略的 重要部分，对国外该鲕状赤铁矿的利用研究具有很重 要的实际意义。 1 矿石性质 对鲕状赤铁矿原矿进行了多元素化学分析，结果 见表1 。 可见，鲕状赤铁矿铁品位5 3 ．3 7 ％，原矿中主要杂 质成分为S i O ，含量较高，为1 9 ．6 8 ％，是选矿过程中需 要脱除的对象。 借助显微镜等手段，对鲡状赤铁矿的结构构造等 表1 原矿多元素化学分析结果 质量分数 ／％ T F eF e O S i 0 2 C a O M s OA 1 2 0 3 M n O 5 3 ．3 70 ．1 21 9 ．6 80 ．0 60 ．0 92 ．3 40 ．2 0 嵌布特征进行了研究，原矿中有用铁矿物组成以赤铁 矿为主，褐铁矿次之。鲕粒粒度可分为粗、细两个粒 级，较粗的集合体嵌布粒度最大可达1m m 以上，小的 约0 ．0 6m m ，一般在0 ．0 6 ～0 ．5m m 之间。较细的部分 约占铁矿物总量的1 0 ％左右，嵌布粒度在0 ．0 3 0 ．0 6 m m 之间。褐铁矿嵌布粒度较赤铁矿细，其集合体嵌 布粒度最大0 ．8m m ，小的0 ．0 0 5m m ，一般在0 ．0 3 0 ．3 m m 之间。 原矿中脉石矿物以石英、碧玉为主，此外还有少量 的高岭土等。 ①收稿日期2 0 1 3 0 6 2 3 作者简介秦彩霞 1 9 6 5 - ，女，甘肃敦煌人，工程师，长期从事工艺矿物研究及选矿技术工作。 万方数据 第6 期秦彩霞国外某鲕状赤铁矿可选性研究 2 选矿研究 2 ．1 强磁选 由原矿矿石性质分析结果可知，原矿中主要有用 铁矿物以赤铁矿为主，少量的褐铁矿，均为弱磁性铁矿 物，首先确定采用强磁选工艺提高铁品位，降低杂质含 量。对影响强磁选别指标的主要因素磨矿粒度、磁场 强度及中矿冲洗水量分别进行了试验。 2 ．1 ．1 磨矿粒度试验在磁场强度1 ．0T 、中矿冲洗水 量2 2 ～2 5I V m i n 的条件下，进行了磨矿粒度条件试 验，结果见表2 。 表2 原矿磨矿粒度强磁选试验结果 - 0 ．0 7 4 一 精矿品位精矿产率精矿回收率尾矿品位选矿比 粒级含量／％ ／％／％／％／％ ／倍 2 9 ．36 1 ．1 54 9 ．4 75 7 ．0 l4 5 ．1 42 ．0 2 l 5 2 ．O6 1 ．2 54 8 ．2 35 5 ．6 74 5 ．4 32 ．0 7 3 6 9 ．96 3 ．1 l4 0 ．3 64 8 ．0 04 6 ．2 62 ．4 7 8 7 9 ．76 3 ．8 53 4 ．1 34 1 ．0 74 7 ．4 72 ．9 3 0 8 7 ．16 4 ．0 42 8 ．9 33 4 ．9 24 8 ．5 93 ．4 5 6 9 3 ．96 3 ．9 52 8 ．2 63 4 ．0 64 8 ．7 73 ．5 3 8 9 7 ．76 3 ．6 72 8 ．7 93 4 ．5 54 8 ．7 73 ．4 7 3 注原矿品位5 3 ．0 6 ％。 由表2 可见，随着原矿磨矿粒度变细，强磁选精矿 铁品位逐步提高，尾矿品位也在升高，产率和回收率逐 步下降。强磁选精矿铁品位都在6 1 ％以上，但铁回收 率低。为提高回收率，适宜在较粗的磨矿粒度条件下 选别该矿石。 2 ．1 ．2 磁场强度试验磨矿粒度为- 0 ．0 7 4m m 粒级占 5 0 ％左右，进行了磁场强度条件试验，结果见表3 。 表3 强磁选磁场强度试验结果 注原矿品位5 3 ．7 1 ％。 从表3 可见，提高磁场强度，强磁选精矿铁品位略 有下降，而铁回收率大幅度提高。当磁场强度从0 ．6T 提高到1 ．1T 时，精矿铁品位仅降低了0 ．7 个百分点， 回收率从1 9 ．2 9 ％提高到6 0 ．4 4 ％，提高了4 1 ．1 3 个百分 点。因此适宜选用较高的磁场强度选别该矿石。 2 ．1 ．3中矿冲洗水试验磁场强度1 ．1T ，进行了中矿 冲洗水用量条件试验，结果见4 。由表4 可见，提高中 矿冲洗水量，强磁选精矿铁品位略有提高，但幅度不 大，精矿回收率大幅度降低。因此，应采用较小的中矿 冲洗水量，选择1 0 1 5L ／m i n 较为适宜。 表4 原矿强磁选中矿冲洗水试验结果 中矿冲洗水量精矿品位精矿产率精矿回收率尾矿品位选矿比 ／ L m i n - 1 ／％／％／％／％ ／倍 9 ．86 1 ．8 I6 8 ．7 97 9 ．8 6 1 6 ．26 1 ．6 26 2 ．3 47 2 ．1 5 2 4 ．26 1 ．6 25 6 ．3 l6 5 ．1 7 3 2 ．6 6 2 1 3 64 6 。7 3 5 4 。7 3 3 4 ．3 5 1 ．4 5 3 9 ．3 71 ．6 0 4 2 ．4 4 1 ．7 8 4 5 。2 4 2 ．1 4 注原矿品位5 3 ．2 4 ％。 2 ．1 ．4 强磁选流程试验依据原矿强磁选条件试验 结果，可知一段强磁选别时，磨矿粒度对精矿铁品位和 回收率影响较大，在一定的磨矿粒度下磁场强度对回 收率影响较大。因此，强磁选流程试验时，在相同的磁 场强度和中矿冲洗水量下，选用两个不同的磨矿粒度 进行流程试验。流程试验的重点在于提高回收率。 强磁选流程为一粗两扫，粗选磁场强度1 ．0T ，第 一段扫选磁场强度1 ．1T ，第二段扫选磁选强度1 ．2T ， 强磁选中矿冲洗水量1 0 ～1 5k g ／m i n ，强磁选流程试验 结果见表5 。 表5 原矿强磁选流程试验结果 一0 ．0 7 4i n l n 原矿品位精矿指标／％ 尾矿品位选矿比 粒级含量／％ ／％ 品位产率铁回收率 ／％ ／倍 4 6 ．65 3 ．2 46 0 ．1 8 7 8 ．7 38 8 ．9 92 7 ．5 51 ．2 7 0 7 0 ．65 3 ．4 3 6 2 ．4 5 7 2 ．6 98 4 ．9 72 9 ．4 11 ．3 3 6 流程试验结果表明，原矿强磁选别指标较好，精矿 铁品位能达到6 0 ％以上，回收率高于8 4 ％。精矿中杂 质S i O 含量小于8 ％，选矿比小于1 ．4 倍。在相同的 工艺流程下，原矿的磨矿粒度较细时，精矿铁品位较 高，回收率较低。 2 ．2 焙烧磁选试验 鲕状赤铁矿原矿试样为粒度- 5m m 粉矿，无法进 行投笼焙烧试验。本次焙烧试验在试验室马弗炉中进 行。对影响焙烧矿质量的主要因素焙烧温度、焙烧时 间、还原剂用量进行了试验。 2 ．2 ．1 焙烧温度试验焙烧时间5 0r a i n ，煤粉用量 5 ％，焙烧矿在试验室用磁选管选别，磁场强度为1 0 0 k A ／m ，焙烧温度条件试验结果见表6 。依据表6 结果 可见，随着焙烧温度提高，焙烧矿铁品位在升高，弱磁 选精矿铁品位也在逐步升高，精矿回收率先提高，到 万方数据 矿冶工程 第3 3 卷 8 0 0o C 以上时又大幅度下降。焙烧温度过低 小于 7 0 0o C 时，相同的焙烧条件下，有部分弱磁性铁矿物 未能还原成磁铁矿，精矿回收率低；当焙烧温度过高 大于8 0 0 ℃ 时，部分弱磁性铁矿物过还原成F e O ，同 样降低了铁矿的回收率。焙烧温度在7 0 0 8 0 0o C 时， 焙烧效果最好。以下试验中选择焙烧温度为7 5 0 ℃。 表6 焙烧温度条件试验结果 2 ．2 ．2 焙烧时间试验固定焙烧温度7 5 0 ℃，煤粉配 比6 ％，焙烧时间条件试验结果见表7 。 表7 焙烧时间条件试验结果 由表7 可见，当焙烧时间从3 0m i n 提高到7 5m i n 时，磁选精矿铁品位从6 6 ．6 4 ％提高到6 7 ．3 0 ％，仅提高 了0 ．6 6 个百分点，磁选精矿回收率从9 6 ．2 4 ％降低到 9 4 ．1 3 ％，回收率降低了2 个百分点。在该焙烧时间区 间内，焙烧时间对精矿铁品位和回收率的影响不大。 选用焙烧时间5 0m i n 进行下一步试验。 2 ．2 ．3 煤粉用量试验不同煤粉用量条件试验结果 见表8 。 表8 煤粉用■条件试验结果 由表8 可见，焙烧时煤粉用量对焙烧矿的影响规 律为焙烧磁选精矿铁品位随煤粉用量的升高而略有 提高，回收率明显升高。但是，当煤粉用量为1 0 ％时， 精矿回收率又有所下降。焙烧煤粉用量6 ％～8 ％时， 焙烧矿的选别指标较好。 焙烧条件试验选择的适宜焙烧条件为焙烧温度 7 0 0 ～8 0 0 ℃，焙烧时间4 5 - 6 0m i n ，煤粉用量6 ％- 8 ％。 2 ．2 ．4 焙烧矿多元素化学分析在焙烧温度7 5 0 ℃， 焙烧时间5 0r a i n ，煤粉用量6 ％的条件下生产焙烧矿， 对该焙烧矿进行多元素化学分析，结果见表9 。 表9 焙烧矿多元素化学分析结果 质量分数 ／％ 与表1 对比，焙烧矿中的F e O 由原矿中的0 ．1 2 ％ 升高到1 7 ．3 6 ％，焙烧矿中T F e ／F e O 为3 2 ％，表明原矿 中的铁矿物基本转变成了磁铁矿。焙烧矿中其他元素 含量变化不大。烧减比原矿有所升高，为未充分燃烧 的煤粉残留所致。 2 ．2 ．5 焙烧矿磨矿粒度试验为了查明焙烧矿在不 同的磨矿粒度下对应的磁选指标，进行了磨矿粒度磁 选试验，磁场强度1 0 0k A ／m ，试验结果见表1 0 。 表1 0 焙烧矿磨矿粒度试验结果 注焙烧矿品位为5 4 ．0 8 ％。 由表1 0 可见，在磨矿粒度一0 ．0 7 4n l l n 粒级占 3 4 ．2 ％时，精矿铁品位能达到6 5 ．1 6 ％，回收率9 2 ．1 6 ％， 选矿比1 ．3 1 倍。进一步细磨精矿铁品位提高幅度不 明显，回收率无大的变化。选择适宜的磨矿粒度为 一0 ．0 7 4m m 粒级占4 0 ％左右。 2 ．2 ．6 焙烧矿流程试验进行了一粗一精弱磁选流 程试验，试验结果见表1 1 。 表1 1 焙烧矿流程试验结果 可见，焙烧矿在上述磨矿粒度和工艺流程下，能获 万方数据 第6 期秦彩霞国外某鲕状赤铁矿可选性研究 3 5 得精矿铁品位6 4 ．6 0 ％、回收率9 6 ．4 3 ％的选别指标，精 矿中S i O 含量5 ．3 3 ％、选矿比1 ．2 3 倍。该指标明显优 于强磁选工艺的选别指标。 2 ．3 方案比较及产品分析 强磁选和焙烧一磁选两种工艺下的最终流程试验 结果见表1 2 。焙烧矿在- 0 ．0 7 4m m 粒级占4 1 ．8 ％的 磨矿粒度下，经一粗一精弱磁选别，可获得精矿铁品位 6 4 ．6 0 ％、回收率高达9 6 ．4 3 ％的指标，选矿比1 ．2 3 倍。 原矿在一0 ．0 7 4m m 粒级占4 6 ．6 ％的磨矿粒度下，经一 粗两扫强磁选别，获得精矿铁品位6 0 ．1 8 ％、回收率 8 8 ．9 9 ％的选别指标，选矿比1 ．2 7 倍。两种工艺的选 别指标都较好，相对来说，焙烧磁选指标更优，但若在 铁矿产地建厂，受焙烧及其它环境条件的限制，较强磁 选难于实现。 表1 2 最终试验结果 工艺- 0 ．0 7 4m m 给矿品位 流程粒级含量／％ ／％ 精矿指标／％ 尾矿品位选矿比 品位S i 0 2 产率回收率 ／％ ／倍 对强磁选工艺和焙烧一磁选工艺所得精矿进行了 多元素化学分析，结果见表1 3 。 表1 3 精矿多元素化学分析结果 质量分数 ／％ 产品名称T F e F e O S i 0 2 C a O M s OA 1 2 0 3M n O 强磁选精矿1 粗 6 0 ．8 8 O ．0 67 ．7 3O ．0 60 ．0 72 ．2 20 ．2 1 强磁选精矿2 细 6 2 ．4 4 O ．0 65 ．3 30 ．0 60 ．0 92 ．1 50 ．2 2 3 结语 1 某鲕状赤铁矿铁品位较高，为5 3 ．3 7 ％，原矿中 主要杂质成分S i O 、A I 0 ，含量较高，共计2 2 ．0 4 ％，有 害元素含量均低。原矿中有用铁矿物组成主要为赤铁 矿，少部分褐铁矿。赤铁矿集合体嵌布粒度一般在 0 ．0 6 - 0 ．5m m 之间。较细的部分约占铁矿物总量的 1 0 ％左右，嵌布粒度在0 ．0 3 0 ．0 6m m 之间。褐铁矿集 合体嵌布粒度一般在0 ．0 3 0 ．3m m 之间。原矿中脉 石矿物以石英、碧玉为主，少量的高岭土等。 2 原矿磨矿粒度- 0 ．0 7 4m m 粒级占4 6 ．6 ％时，经 强磁一段粗选两段扫选流程选别，精矿铁品位 6 0 ．1 8 ％，精矿回收率8 8 ．9 9 ％，选矿比1 ．2 7 倍。原矿磨 矿粒度提高到- 0 ．0 7 4m m 粒级占7 0 ．6 ％时，一粗两扫 流程能获得铁品位6 2 ．4 5 ％、回收率8 4 ．9 7 ％的铁精矿， 选矿比1 ．3 4 倍。 3 在试验室中焙烧，焙烧温度7 0 0 ～8 0 0 ℃，焙烧 时间4 5 6 0m i n ，煤粉用量6 ％一8 ％，焙烧效果相对 较好。 4 焙烧矿在磨矿粒度- 0 ．0 7 4m m 粒级占4 1 ．8 ％ 时，经过一粗一精弱磁选流程选别，能获得精矿铁品位 6 4 ．6 0 ％、回收率9 6 ．4 3 ％的指标，精矿中S i O 含量 5 ．3 3 ％，选矿比1 ．2 3 倍。 5 依据强、弱磁选别结果，该鲕状赤铁矿易选，选 矿指标好。强、弱磁选别结果对比，焙烧．磁选工艺的 选别指标优于强磁选工艺。 鳖丝冀望塑竺篁； ； 皇 ； ； ； 坚参考文献 面涵趸瀑菊i 西厂百丽r 百五万云百石石r 百五石可丙一 [ 1 ] 张锦瑞，胡力可，梁银英，等难选鲕状赤铁矿的研究利用现状及 强磁选精矿2 细 0 ．0 6 90 ．0 1 8 2 ．6 40 ．0 1 10 ．0 7 30 ．0 8 展望[ J ] ．中国矿业，2 0 0 7 ，1 6 7 7 4 7 6 ． 焙烧磁选精矿 O ．0 6 60 ．0 1 8O ．8 00 ．1 9 70 ．0 7 1 O ．0 8[ 2 ] 郭倩，孙体昌，李永利，等．原矿粒度对鄂西高磷鲕状赤铁矿直 接还原焙烧同步脱磷的影响研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 3 1 6 0 一 以 由表1 3 可见，各精矿中主要杂质为S i 0 2 , 含量在 [ 3 ] 李永礼孙体昌，徐承焱．还原剂种类对高磷鲕状赤铁矿直接还原 5 ．3 ％～7 ．8 ％，与原矿相比有较大幅度的下降。其次为 提铁降磷的影响[ J ] 矿冶工程，2 0 1 2 4 6 6 6 9 ． A 1 2 0 3 ，含量在2 ％以上，与原矿相比变化不大。其它有[ 4 ] 倪文，贾岩，徐承焱，等．难选鲕状赤铁矿深度还原磁选实验 害元素含量很低，符合入炉标准。 研究[ J ] ．北京科技大学学报，2 0 1 0 ，3 2 3 2 8 8 2 9 1 ． 上接第3 1 页 [ 7 ] 段炼，田庆华，郭学益．我国钒资源的生产及应用研究进展[ J ] ． [ 1 1 ] 何东升，冯其明，张国范，等．含钒石煤的氧化焙烧机理[ J ] ．中国 湖南有色金属，2 0 0 6 ，2 2 6 1 7 2 0 ． 有色金属学报，2 0 0 9 ，1 9 1 1 9 5 2 0 0 ． [ 8 ]宁顺明，马荣骏．我国石煤提钒的技术开发及努力方向[ J ] ．矿冶[ 1 2 ]钱强．石煤钒矿提取五氧化二钒的技术现状[ J ] ．中国资源综 工程，2 0 1 2 5 5 7 6 1 ．合利用，2 0 0 8 ，2 6 3 1 3 1 4 ． [ 9 ]余文轩，梁冬云，戴子林．贵州省石煤型钒矿的工艺矿物学及钒的 [ 1 3 ]许国镇．石煤中钒的价态及物质组成对提钒工艺的指导作用 赋存状态研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 3 1 7 9 8 2 ． [ J ] ．煤炭加工与综合利用，1 9 8 9 5 5 - 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