褐铁矿微波还原焙烧-磁选单因素实验研究.pdf

褐铁矿微波还原焙烧⁃磁选单因素实验研究 ① 李保卫１， 韩 磊１，２， 李 解１， 王介良１， 祖 刚１， 杨仲禹１ （１．内蒙古科技大学 内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室，内蒙古 包头 ０１４０１０； ２．河北钢铁集团承钢公司提钒钢轧二厂，河北 承德 ０６７００２） 摘 要 针对褐铁矿铁品位难提高的问题，采用“微波还原焙烧⁃磁选”工艺，将褐铁矿还原成磁铁矿，弱磁选后获得高品位磁铁精 矿。 采用 ＳＥＭ 和 ＸＲＤ 检测方法，研究了褐铁矿微波焙烧过程中的矿相演变规律，同时采用单因素实验方法，重点考察了保温时间、 焙烧温度、配碳量以及磁选电流和磨矿细度对焙烧矿磁选结果的影响。 结果表明随着温度升高，褐铁矿逐渐还原为磁铁矿，加热 到 ５７０～６５０ ℃时，生成大量磁铁矿，７５０ ℃下焙烧矿烧结严重，并产生大量弱磁性的硅酸亚铁，不利于后续磁选。 单因素实验结果 及分析表明，褐铁矿微波还原焙烧⁃磁选最佳工艺条件为保温时间 ７．５ ｍｉｎ，焙烧温度６５０ ℃，配碳量１．４０％，磁选电流０．６ Ａ，磨矿细 度－０．０４４ ｍｍ。 最终获得的铁精矿品位、回收率及产率分别为 ６１．３３％、７５．１１％和 ４０．１７％，达到了炼铁生产入炉要求。 关键词 褐铁矿； 微波加热； 还原焙烧； 磁选 中图分类号 ＴＤ９２５文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１５．０５．０２６ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１５）０５－００９９－０４ Ｓｉｎｇｌｅ⁃ｆａｃｔｏｒ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｒｏａｓｔｉｎｇ⁃Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｉｍｏｎｉｔｅ ｂｙ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｈｅａｔｉｎｇ ＬＩ Ｂａｏ⁃ｗｅｉ１， ＨＡＮ Ｌｅｉ１，２， ＬＩ Ｊｉｅ１， ＷＡＮＧ Ｊｉｅ⁃ｌｉａｎｇ１， ＺＵ Ｇａｎｇ１， ＹＡＮＧ Ｚｈｏｎｇ⁃ｙｕ１ （１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｙａｎ Ｏｂｏ Ｍｕｌｔｉ⁃ｍｅｔａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ， Ｃｈｉｎａ； ２．№２ Ｖａｎａｄｉｕｍ Ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｍｉｌｌ， Ｃｈｅｎｇｄｅ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｈｅｂｅｉ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ， Ｃｈｅｎｇｄｅ ０６７００２， Ｈｅｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ｉｎ ｕｐｇｒａｄｉｎｇ ｉｒｏｎ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｌｉｍｏｎｉｔｅ， ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｏａｓｔｉｎｇ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｍａｋｅ ｌｉｍｏｎｉｔｅ ｆｉｒｓｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ｌｏｗ⁃ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｇｈ⁃ｇｒａｄｅ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ． Ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｐｈａｓｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｏａｓｔｉｎｇ ｏｆ ｌｉｍｏｎｉｔｅ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂｙ ＳＥＭ ａｎｄ ＸＲＤ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ａｎｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｅａｔ ｈｏｌｄｉｎｇ ｔｉｍｅ， ｒｏａｓｔｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｆｉｎｅｎｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｉｎｇｌｅ⁃ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｌｉｍｏｎｉｔｅ ｗａｓ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｉｓｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ａｎｄ ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｗｅｒｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒａｎｇｅｓ ｏｆ ５７０～６５０ ℃． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｓｅｒｉｏｕｓ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ｒｏａｓｔｅｄ ｏｒｅ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ａｔ ７５０ ℃， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｅｒｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｗｉｔｈ ｗｅａｋ ｍａｇｎｅｔｉｓｍ， ｂｅｉｎｇ ｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ⁃ｆａｃｔｏｒ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒｏａｓｔｉｎｇ⁃ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｍｏｎｉｔｅ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｈｅａｔ ｈｏｌｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ７．５ ｍｉｎ， ａｔ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ６５０ ℃， ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ １．４０％， ｍａｇｎｅｔｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｏｆ ０．６ Ａ， ａｎｄ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｆｉｎｅｎｅｓｓ ａｔ －０．０４４ ｍｍ， ｃａｎ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｎａｌ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ６１．３３％Ｆｅ ａｔ ｔｈｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ７５．１１％， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ４０．１７％， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｆｅｅｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｉｒｏｎｍａｋｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌｉｍｏｎｉｔｅ； ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｈｅａｔｉｎｇ； ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ⁃ｒｏａｓｔｉｎｇ； ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ 中国褐铁矿资源丰富，已探明储量约为 １２．３ 亿 吨［１］，但利用率极低。 目前对褐铁矿的开发利用主要 集中在外配褐铁矿的烧结矿生产［２－３］和褐铁矿选 矿［４－５］上。 外配褐铁矿比例增高会导致烧结矿利用系 数降低、成品率下降、转鼓指数降低、固体燃耗升高等 问题［６］；采用物理选矿（强磁选、浮选）铁精矿品位很 难达到 ６０％［７］，而利用还原焙烧使褐铁矿磁化后再进 行弱磁选，铁精矿指标相对较高［８－１０］。 ①收稿日期 ２０１５－０３－１４ 基金项目 内蒙古科技厅重大专项；内蒙古自治区高等学校科学研究项目（ＮＪＺＹ１３１３５）；白云鄂博矿多金属资源综合利用国家重点实验室 资助项目（ＢＯ－１３－００１） 作者简介 李保卫（１９６０－），男，陕西临潼人，教授，博士，主要研究方向为资源综合利用。 通讯作者 李 解（１９７２－），女，内蒙古包头人，副教授，博士，主要研究方向为微波冶金及资源综合利用。 第 ３５ 卷第 ５ 期 ２０１５ 年 １０ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３５ №５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１５ 除传统的磁化焙烧外，近年来微波还原技术也成 功应用于矿物焙烧［１１－１３］。 研究表明，微波加热能显著 促进矿物的还原反应，降低活化能，提高反应速率，也 因此提高了矿物利用效率和质量［１４］。 本文利用微波 对还原剂（活性炭）选择性加热的特性，进行褐铁矿微波 还原焙烧⁃磁选实验研究，分析焙烧过程的物相变化规 律，并采用单因素实验方法，确定最佳工艺条件。 １ 实 验 １．１ 实验设备及原料 主要实验设备包括改造的 Ｇ８０２３ＣＳＬ 型格兰仕微 波炉［１５］（额定输出功率 ８００ Ｗ，微波频率 ２ ４５０ ＭＨｚ）； ＣＴＧ－５０６０Ｙ／ Ｇ－１ 型弱磁选机；ＱＭ－ＩＳＰ（４Ｌ）行星式球 磨机；ＤＹ－２０ 台式电动压片机； ＤＺＦ６０５０ 型真空干燥 箱；ＸＴＬＺφ２６０／ φ２００ 多用真空过滤机。 实验原料褐铁矿，取自内蒙古包头周边地区，矿样 呈黄褐色，磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９０％；铁品位较 低，脉石含量非常高，Ｐ、Ｓ 等有害元素含量较高，其主 要化学成分见表１。 活性炭比表面积为１０８６．３２６ ｍ２／ ｇ， 固定碳含量 ７５．９５％，自行制备，其成分如表 ２ 所示。 表 １ 褐铁矿主要化学成分（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯＳｉＯ２ＰＳＲｅＯ ３２．８０１．５０３２．７６０．１４０．１５０．３７ ＦＫ２ＯＮａ２ＯＴｉＯ２Ｎｂ２Ｏ５其它 ０．８０１．３００．５８０．２２０．０１２９．３７ 表 ２ 活性炭主要成分／ ％ 固定碳灰分挥发分其它 ７５．９５１０．９０１１．４０１．７５ １．２ 实验流程 按一定计量比配碳，将活性炭与褐铁矿矿粉分别 在研钵内混匀、压片、１０５ ℃干燥后，装入刚玉坩埚，放 入微波炉内，氩气保护下进行微波还原焙烧，加热至设 定温度，保温一定时间后随炉冷却。 然后将焙烧矿球 磨，按粒度要求全部过筛后进行弱磁选，获得铁精矿， 测其成分及铁品位，计算铁回收率及产率。 ２ 实验结果与讨论 ２．１ 褐铁矿微波还原焙烧过程中物相变化 在配碳量 １．４％、保温时间为 ７．５ ｍｉｎ 的条件下，进 行褐铁矿微波还原焙烧。 不同温度下焙烧矿的 ＸＲＤ、 ＳＥＭ 检测结果分别如图 １～２ 所示。 Fe2O3 SiO2 Fe3O4 Fe2SiO4 ＠ ＠ ＠＠ ＠ ＠ ＠ ＠ ＠ ＠ ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ①① ①① ① ① ① ① ① ① ① ① ① ① 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 旁 令 令 令令 令 令令 令 令 令 令 令 2 / θ 30204050607080 260 ℃ 275 ℃ 300 ℃ 400 ℃ 460 ℃ 570 ℃ 650 ℃ 750 ℃ 图 １ 不同温度下焙烧矿的 ＸＲＤ 图 图 ２ 不同温度下褐铁矿微波还原焙烧后的 ＳＥＭ 照片 （ａ） ２７５ ℃； （ｂ） ４００ ℃； （ｃ） ４６０ ℃； （ｄ） ５７０ ℃； （ｅ） ６５０ ℃； （ｆ） ７５０ ℃ 由图 １ 可看出，褐铁矿中含有大量脉石（ＳｉＯ２）、褐 铁矿（Ｆｅ２Ｏ３ｎＨ２Ｏ）。 在微波还原焙烧过程中，加热到 ２６０ ℃，焙烧矿与原矿的图谱相同，矿相没有发生变化； ２７５ ℃时，产物中出现少量 Ｆｅ３Ｏ４，此时发生的反应为 ３Ｆｅ２Ｏ３ｎＨ２Ｏ＋Ｃ����２Ｆｅ３Ｏ４＋ＣＯ＋３ｎＨ２Ｏ（１） 同时也说明在微波场作用下褐铁矿还原为磁铁矿 的起始反应发生在 ２６０～２７５ ℃；随着温度升高，脉石 （ＳｉＯ２）衍射主峰减弱，磁铁矿（Ｆｅ３Ｏ４）衍射主峰加强， 当温度升至 ５７０ ℃时，褐铁矿大部分被还原为磁铁矿； 但随着温度继续升高，Ｆｅ３Ｏ４和 ＳｉＯ２衍射主峰均出现 减弱趋势，６５０ ℃下，出现少量 Ｆｅ２ＳｉＯ４，说明焙烧矿中 磁铁矿与脉石发生反应生成弱磁性的硅酸亚铁 ２Ｆｅ３Ｏ４＋ＳｉＯ２����２Ｆｅ２Ｏ３ ＋Ｆｅ ２ＳｉＯ４ （２） ００１矿 冶 工 程第 ３５ 卷 当温度升高到 ７５０ ℃时，ＳｉＯ２和 Ｆｅ３Ｏ４的衍射主 峰均迅速降低， Ｆｅ３Ｏ４过还原，生成 ＦｅＯ，但并未出现 ＦｅＯ 衍射峰，这是由于脉石与铁矿物含量相当，高温下 中间产物 ＦｅＯ 与足量的 ＳｉＯ２反应生成大量弱磁性硅 酸亚铁，造成褐铁矿微波磁化焙烧指标恶化，７５０ ℃时 发生的主反应为 Ｆｅ３Ｏ４ ＋Ｃ ����３ＦｅＯ＋ＣＯ（３） ２ＦｅＯ＋ＳｉＯ２����Ｆｅ２ＳｉＯ４（４） 由图 ２ 可知，随着温度升高，褐铁矿烧结现象越来 越严重。 ２７５ ℃时，焙烧矿矿物之间的结构较松散，此 时还原反应刚开始发生；温度升高到 ４００ ℃时，一些细 粒矿物（铁矿物、脉石等）逐渐聚集、粘结在一起，但焙 烧矿的机械强度较低，很容易分开；当温度升高到 ５７０ ℃时，焙烧矿紧密度加强，矿物表面出现细小的孔 洞，这是由于还原反应生成的 ＣＯ、ＣＯ２气体在矿物中 扩散，也说明此温度下的反应较激烈，但焙烧矿矿物结 构仍较为疏松；而 ６５０ ℃时，焙烧矿烧结程度加剧，此 温度下，脉石与铁矿物之间不仅仅是物理粘接，而且有 化学反应发生，产生少量硅酸亚铁，矿物表面及内部的 孔洞大小相差不大；加热到 ７５０ ℃，焙烧矿基本上是块 状结构，且较坚硬，破碎后发现矿物内部产生较大的孔 洞，此时大部分脉石与铁矿物反应而融合在一起。 由以上分析可知，磁化焙烧温度应控制在 ５７０ ～ ６５０ ℃较为合适，此温度段所得产物 Ｆｅ３Ｏ４含量较高， Ｆｅ２ＳｉＯ４含量低，利于后续磁选。 ２．２ 最佳工艺的确定 ２．２．１ 单因素实验 按照简单对比的实验方法，探索 影响产品质量的因素（保温时间（Ａ）、焙烧温度（Ｂ）、配 碳量（Ｃ）、磁选电流（Ｄ）、磨矿细度（Ｅ））对焙烧矿磁选 指标（品位、回收率及产率）的影响规律，确定最佳工艺。 实验对应的因素及其水平见表 ３，实验设计与结果见 表 ４。 由表 ４ 可知，在以焙烧矿磁选后的铁品位、回收 率及产率为考核指标的前提下，固定其它因素不变，只 改变保温时间，发现当保温时间为 ７．５ ｍｉｎ（Ａ２）时，其 有较高的品位（４１．１６％）和最好的回收率（６２．３０％）及 产率（５０．６５％），综合指标相比其它水平较好，因此，确 定最佳保温时间为 ７．５ ｍｉｎ；固定保温时间 ７．５ ｍｉｎ 和 其它因素不变，只改变焙烧温度，发现 ６５０ ℃（Ｂ４）时， 表 ３ 单因素实验因素与水平 水 平 因素 保温时间 ／ ｍｉｎ 焙烧温度 ／ ℃ 配碳量 ／ ％ 磁选电流 ／ Ａ 磨矿细度 ／ μｍ １１０．０４０００．８１．２－１７８ ２７．５４６０１．０１．０ －７４ ３５．０５７０１．２０．８ －６１ ４２．５６５０１．４０．６ －４４ ５０７５０１．６０．４ －３８ 表 ４ 单因素实验结果 试验 条件 磁选指标 品位／ ％回收率／ ％产率／ ％ 最优 结果 Ａ１Ｂ１Ｃ１Ｄ１Ｅ１４１．９７６１．６０４８．１４ Ａ２Ｂ１Ｃ１Ｄ１Ｅ１４１．１６６２．３０５０．６５ Ａ３Ｂ１Ｃ１Ｄ１Ｅ１４０．０２６１．７７５０．６３Ａ２ Ａ４Ｂ１Ｃ１Ｄ１Ｅ１４０．４６６１．３８４９．７６ Ａ５Ｂ１Ｃ１Ｄ１Ｅ１３９．２３５８．８０４９．１６ Ａ２Ｂ２Ｃ１Ｄ１Ｅ１４１．６２６２．８９４９．５６ Ａ２Ｂ３Ｃ１Ｄ１Ｅ１４２．０５６３．４２４９．４７ Ｂ４ Ａ２Ｂ４Ｃ１Ｄ１Ｅ１４１．６９６３．７０５０．１２ Ａ２Ｂ５Ｃ１Ｄ１Ｅ１３８．４５５９．１２５０．４３ Ａ２Ｂ４Ｃ２Ｄ１Ｅ１４１．８１６５．７１５１．５５ Ａ２Ｂ４Ｃ３Ｄ１Ｅ１４１．９８６６．６９５２．１１ Ｃ４ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ１Ｅ１４２．５３６８．３９５２．７４ Ａ２Ｂ４Ｃ５Ｄ１Ｅ１３８．８５６０．７９５１．３２ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ２Ｅ１３７．５３５９．９１５２．３６ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ３Ｅ１３９．２６６２．０７５１．８６ Ｄ４ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ４Ｅ１５８．１１７０．３９３９．７３ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ５Ｅ１５９．９６５５．１７３０．１８ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ４Ｅ２５８．７３６９．７８３８．９７ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ４Ｅ３５９．３２７３．３０４０．５３ Ｅ４ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ４Ｅ４６１．３３７５．１１４０．１７ Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ４Ｅ５５７．６１６３．６５３６．２４ 综合指标相比其它水平较好，因此，确定最佳焙烧温度 为 ６５０ ℃。 依此法逐一确定其它因素下的最优水平， 即最佳的配碳量 １．４％（Ｃ４）、磁选磁场电流 ０．６ Ａ （Ｄ４）、磨矿细度－０．０４４ ｍｍ（Ｅ４）。 根据各个因素的水平对品位、回收率及产率的影响 情况，将 ５ 大最优水平汇总，可确定最佳工艺条件为 Ａ２Ｂ４Ｃ４Ｄ４Ｅ４，即保温时间 ７．５ ｍｉｎ、焙烧温度 ６５０ ℃、配 碳量 １．４％、磁选磁场电流 ０．６ Ａ、磨矿细度－０．０４４ ｍｍ。 ２．２．２ 各因素的影响分析 依据不同焙烧条件（保温 时间、焙烧温度、配碳量）和磁选条件（磁场电流、磨矿 粒度）下的微波焙烧矿磁选结果作图，分别如图 ３～４ 所示。 由图 ３ 可知，在保温时间为 ７．５ ｍｉｎ 时，铁矿物 回收率为 ６２．３０％，且铁品位相对较好。 保温时间少于 ７．５ ｍｉｎ，反应未完全进行，褐铁矿还原程度不够；保温 时间过长，生成的磁铁矿与脉石之间出现烧结现象，影 响磁铁矿物与脉石的分离，造成磁选指标降低。 不同 温度下焙烧矿磁选后的铁品位相近，６５０ ℃ 时的铁矿 物回收率为 ６３．７０％。 焙烧温度过低时，焙烧矿欠还 原；温度过高时，还原产物中有磁性的磁铁矿（Ｆｅ３Ｏ４） 被还原为弱磁性的“浮士体”（ＦｅＯ），且“浮士体”又与 脉石（ＳｉＯ２）结合生成弱磁性的硅酸亚铁，造成铁矿物 磁选回收率大幅度降低。 配碳量对产品质量影响较 大，最佳配碳量应控制在 １．４％，此条件下铁矿物品位 及回收率分别为 ４２．５３％和 ６８．３９％。 配碳量过低，难 １０１第 ５ 期李保卫等 褐铁矿微波还原焙烧⁃磁选单因素实验研究 以达到完全还原的目的；而过高的配碳量使原矿在还 原过程中发生过还原，生成弱磁性的浮士体和硅酸亚 铁，从而降低了磁选指标。 保温时间／min 70 65 60 55 50 45 40 35 0.02.55.07.510.0 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 选矿指标／ 产率 品位 回收率 70 65 60 55 50 45 40 35 选矿指标／ 焙烧温度／℃ 400490580670760 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 产率 品位 回收率 70 65 60 55 50 45 40 35 选矿指标／ 活性炭粉用量／ 0.81.01.21.41.6 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 产率 品位 回收率 图 ３ 不同焙烧条件下焙烧矿的磁选结果 磁选电流／A 80 70 60 50 40 30 20 0.40.60.81.01.2 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回 ＠ A 回＠ A 选矿指标／ 产率 品位 回收率 选矿指标／ 磨矿细度／μm 80 70 60 50 40 30 20 40012016020080 回 回回回 回 ＠ ＠ ＠＠ ＠ A A A A A 回＠ A 产率 品位 回收率 图 ４ 不同磁选条件下焙烧矿的磁选结果 由图 ４ 可知，磁选最佳激磁电流为 ０．６ Ａ。 电流过 大时，磁场强度大，大量弱磁性矿物随着磁铁矿夹带而 出，使得铁精矿品位降低；电流过小时，磁场强度过小， 磁场无法捕捉到一些磁性相对较弱的含铁矿物，导致 铁矿物回收率和产率急剧下降。 磁选的磨矿细度以 －０．０４４ ｍｍ 为宜。 磨矿粒度过大，所生成的磁铁矿没 有与脉石解离，磁选铁品位不高；粒度过小时，磁选过 程铁矿物流失，回收率及产率降低。 ３ 结 论 １） 随着温度升高，褐铁矿被还原为磁铁矿，加热 到 ５７０～６５０ ℃时，生成大量磁铁矿，微波还原焙烧效 果较好；７５０ ℃下焙烧矿烧结严重，并产生大量弱磁性 的硅酸亚铁，磁化焙烧质量恶化。 ２） 单因素实验结果及分析表明褐铁矿微波还原 焙烧⁃磁选的最佳工艺条件为保温时间 ７．５ ｍｉｎ，焙烧 温度 ６５０ ℃，配碳量 １．４０％，磁选电流 ０．６ Ａ，磨矿细度 －０．０４４ ｍｍ。 最终获得的磁铁精矿铁品位为 ６１．３３％、 回收率为 ７５．１１％、产率为 ４０．１７％。 参考文献 ［１］ 谢兴中，王毓华． 褐铁矿选矿研究现状与思考［Ｊ］． 金属矿山， ２０１０，４０３（１）６－１０． ［２］ Ｓａｔｏｓｈｉ ＭＡＣＨＩＤＡ， Ｔａｋａｈｉｄｅ ＨＩＧＵＣＨＩ， Ｎｏｂｕｙｕｋｉ ＯＹＡＭＡ， ｅｔ ａｌ． Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｋｅ ｂｒｅｅｚｅ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｂｅｄ ｕｎｄｅｒ ｈｉｇｈ ｐｉｓｏｌｉｔｅ ｏｒｅ ｒａｔｉｏ［Ｊ］． ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００９，４９（５）６５０－６５８． ［３］ 刘东辉，吕 庆，邹雷雷，等． 褐铁矿配比对钒钛磁铁矿烧结基础 特性的影响［Ｊ］． 钢铁，２０１４，４９（４）１３－１７． ［４］ 刘兴华，罗良飞，刘 卫，等． 某低品位褐铁矿的选矿工艺研究 ［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３，３３（４）７０－７３． ［５］ 谢兴中，王毓华． 褐铁矿浮选的有效捕收剂及其机理研究［Ｊ］． 矿 冶工程，２０１１，３１（２）４９－５２． ［６］ 裴元东，赵志星，马泽军，等． 高比例褐铁矿烧结机理分析及试验 研究［Ｊ］． 烧结球团，２０１１，３６（５）１－７． ［７］ 张红新，李洪潮，张成强，等． 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