某选铁尾矿磁化焙烧-磁选试验研究.pdf

第3 3 卷第5 期 2 0 1 3 年1 0 月 矿冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G 眦E R 心G V 0 1 ．3 3 №5 0 c t o b e r2 0 1 3 某选铁尾矿磁化焙烧一磁选试验研究① 陈泽宗，胡芳，石云良，薛生晖 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 9 1 2 摘要采用磁化焙烧一磁选工艺对某选铁尾矿进行了试验研究。通过小型静态焙烧试验确定了焙烧温度、焙烧时间、还原剂用量、 磨矿粒度、磁场强度等条件的影响，并在此基础上进行了回转窑动态焙烧条件试验和连续试验。回转窑动态连续试验结果表明在 焙烧温度7 5 0o C 、焙烧时间6 0m i n 、还原剂用量6 ％，磨矿粒度一0 ．0 4 5n l m 粒级占8 8 ．6 5 ％，弱磁选一粗一精 9 6k A ／m 的条件下，获 得了产率7 4 ．6 9 ％、品位5 9 ．4 2 ％、回收率9 3 ．8 5 ％的综合铁精矿，尾矿铁品位下降至1 0 ％以下。 关键词选铁尾矿；磁化焙烧；磁选；回转窑 中图分类号T D 9 8 1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 5 ．0 1 8 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 3 0 5 0 0 7 1 0 4 S t u d yo nM a g n e t i z i n gR o a s t i n g - M a g n e t i cS e p a r a t i o no fT a i l i n g s f r o mI r o nO r eD r e s s i n g C H E NZ e z o n g ，H UF a n g ，S H IY u n l i a n g ，X U ES h e n g h u i C h a n g s h aR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g yC oL t d ，C h a n g s h a4 10 012 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t T h ef l o w s h e e to fm a g n e t i z i n gr o a s t i n g - m a g n e t i cs e p a r a t i o nw a sa d o p t e dt ot r e a tt a i l i n g sf r o mi r o no r ed r e s s i n g f o rs t u d y ．S t a t i cr o a s t i n gt e s t sw e r ec a r r i e do u tt od e t e r m i n er o a s t i n gp a r a m e t e r si n c l u d i n gr o a s t i n gt e m p e r a t u r e ，r o a s t i n g t i m e ，r e d u c t a n td o s a g e ，g r i n d i n gf i n e n e s sa n dm a g n e t i ci n t e n s i t y ，b a s e do nw h i c hd y n a m i cr o a s t i n gt e s t sw i t hr o t a r yk i l n l e dt ot h ef o l l o w i n gr e s u l t s a f t e r6 0m i n u t e so fr o a s t i n ga tat e m p e r a t u r eo f7 5 0 ℃，w i t hc o a ld o s a g eo f6 ％a n dg r i n d i n g f i n e n e s so f 一0 ．0 4 5m m8 8 ．6 5 ％，a ni r o nc o n c e n t r a t ew i t hi r o ng r a d eo f5 9 ．4 2 ％，y i e l do f7 4 ．6 9 ％a n dr e c o v e r yo f 9 3 ．8 5 ％c a nb eo b t a i n e df r o mt h er o a s t e do r eb ya d o p t i n gap r o c e s sc o m p r i s i n go n er o u g h i n ga n do n ec l e a n i n go fl o w i n t e n s i t ym a g n e t i cs 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 f9 6k A ／m ，a n dt h ei r o ng r a d ei nt a i l i n g sc a nb er e d u c e dt o b e l o w1 0 ％． K e yw o r d s t a i l i n g sf r o mi r o no r ed r e s s i n g ；m a g n e t i z i n gr o a s t i n g ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；r o t a r yk i l n 随着国民经济持续发展，我国铁矿资源日益贫化， 且资源的总回收率与世界先进水平相比低2 0 ％左右， 大量堆存的尾矿既占用土地又污染环境≈j 。在当今 资源日益枯竭的形势下，对尾矿进行有效的开发，是矿 产资源综合利用的重要组成部分，也是有效、充分利用 矿产资源的一个重要途径。大部分选铁尾矿是以中低 品位的赤褐铁矿等为主，利用传统的选矿方法很难对 其有效分选旧。1 。经过近些年科研工作者在回收利用 低品位矿石资源及综合利用等方面的不断努力，开发 出磁化焙烧．磁选这种新型选冶结合工艺∞娟1 。本文 对已选别完强磁性矿物的选铁尾矿进行静态焙烧试验 以及回转窑动态焙烧连续试验，探讨了采用磁化焙烧一 磁选工艺从尾矿中回收铁的可行性，以期为综合利用 该类尾矿及工业化生产提供技术指导。 1 矿石性质 某铁矿选别完强磁性矿物后所得尾矿的全铁品位 为4 5 ．3 6 ％。尾矿样品中需回收的有价矿物主要为褐 铁矿和赤铁矿；为达到富集铁矿物的目的，需要选矿排 除或降低的脉石组分主要是S i O ，次为A 1 O ，，二者合 计含量为2 5 ．2 8 ％。样品的主要元素分析以及铁物相 分析结果分别见表1 和表2 。 矿石肉眼观察多显红褐色，少数为灰白色，具结构 极为松疏的土状构造。经镜下鉴定、x 射线衍射分析 表1 样品主要元素分析结果 质量分数 ／％ ①收稿日期2 0 1 3 - 0 4 一0 1 作者简介陈泽宗 1 9 7 9 - ，男，湖南娄底人，硕士，工程师，主要从事难选矿磁化焙烧实验研究及工程设计工作。 万方数据 矿冶工程 第3 3 卷 表2 铁物相分析结果 和扫描电镜分析综合研究表明，矿石中铁矿物主要是 褐铁矿，次为赤铁矿和假象赤铁矿；脉石矿物以石英和 高岭石为主。褐铁矿多为隐晶质～微晶质，集合体为 内部显微孑L 洞发育、胶状构造常见的不规则状，与脉石 混杂交生构成较为复杂的镶嵌关系，属难选铁矿石。 2 试验方法 2 ．1 试验原理 褐铁矿 2 F e O ，3 H O 加热到一定温度后开始脱 水，变成赤铁矿后，与适量的还原剂作用，将弱磁性的赤 铁矿转变为强磁性的磁铁矿 F e ，O 。 。常用还原剂有 C 、C O 和H 等。在控制还原性气氛、温度和还原时间 的情况下，赤铁矿 F e O ， 与还原剂作用的反应如下 3 F e 2 0 3 C 一2 F e 3 0 4 C O T 3 F e 2 0 3 C O } 2 F e 30 4 C 0 2T 3 F e 20 3 H 2 2 F e 30 4 H 2 O 2 ．2 试验方法 静态焙烧试验称取8 0 0g 矿样并配煤6 ％，混匀 后，放人马弗炉中焙烧至一定时间后取出直接水冷。将 焙烧矿磨矿至一定粒度后，进行弱磁选一粗一精试验。 回转窑动态连续试验回转窑动态焙烧- 磁选试验 在长沙矿冶研究院有限责任公司磁化焙烧实验室完 成，将矿石与6 ％的煤混匀，定量给入回转窑，通过调 节回转窑的转速来控制焙烧时间，焙烧产品入磨机磨 矿后，经弱磁选一粗一精试验。 试验原则流程如图1 所示。 厘芷墼芝 盈匾 弋『 精矿 尾矿 图1 原则流程 2 ．3 试验设备 磁化焙烧试验所用设备及其规格见表3 。 表3 磁化焙烧试验设备表 3 试验结果及讨论 3 ．1 静态焙烧条件试验 3 ．1 ．1 焙烧温度和焙烧时间条件试验在配煤量为 6 ％以及焙烧矿磨矿粒度为一0 ．0 4 5m m 粒级占 7 8 ．1 7 ％，弱磁选磁场强度为9 6k A ／m 的条件下考察焙 烧温度及焙烧时间的影响，试验结果如图2 所示。 焙烧温度／℃ 图2 焙烧条件试验结果 从图2 可以看出，随着焙烧温度升高，适宜的焙烧 时间跨度缩短。综合考虑精矿品位和回收率，以及回 转窑工业实施要求，确定最佳焙烧温度为7 5 0q C ，焙烧 时间为6 0m i n 。此时对应的铁精矿品位为5 8 ．8 3 ％，回 收率为9 1 ．6 8 ％。 3 ．1 ．2 还原剂用量条件试验在焙烧温度7 5 0 ℃，焙 烧时间为6 0m i n 以及焙烧矿磨矿粒度为一0 ．0 4 5m m 粒级占7 8 ．1 7 ％，弱磁选磁场强度为9 6k A ／m 的条件下 考察还原剂煤用量的影响，试验结果如图3 所示。由 图3 结果可得，随着还原剂煤用量增加，精矿回收率逐 渐上升，当煤用量为6 ％时，上升趋势不再明显，综合 考虑成本等因素，适宜的煤用量为6 ％。 3 ．1 ．3 磨矿粒度试验在焙烧温度7 5 0 ℃，焙烧时间 为6 0m i n ，还原剂用量为6 ％，磁选强度为9 6k A ／m 条 件下，进行不同磨矿粒度弱磁选试验，试验结果见 图4 。 万方数据 第5 期 陈泽宗等某选铁尾矿磁化焙烧．磁选试验研究 还原剂用量／％ 图3 还原剂用量对焙烧效果的影响 一0 ．0 4 5n u n 粒级含量／％ 图4 磨矿粒度对弱磁选效果的影晌 由图4 结果可知，随着磨矿粒度变细，精矿品位逐 渐提高，回收率呈下降趋势，适宜的磨矿粒度为一0 ．0 4 5 m m 粒级占8 8 ．6 5 ％，此时的精矿品位为5 9 ．4 8 ％，回收 率为9 0 ．7 0 ％。 3 ．1 ．4 磁场强度试验在焙烧温度7 5 0 ℃，焙烧时间 为6 0r a i n ，还原剂用量为6 ％，磨矿粒度为- 0 ．0 4 5m m 粒级占8 8 ．6 5 ％的条件下，进行了弱磁选磁场强度试 验，结果见图5 。 磁场强度／0 , a n l 。1 图5 磁场强度对弱磁选效果的影响 由图5 结果可得，随着磁场强度增大，精矿品位逐 渐降低，回收率逐渐增大。当磁场强度为3 2k A ／m 时，可获得品位为6 2 ．2 1 ％的精矿产品，但回收率仅为 2 6 ．9 2 ％；当磁场强度为9 6k A ／m 时，可获得品位为 5 9 ．0 0 ％、回收率为9 0 ．7 4 ％的精矿产品；磁场强度继续 增加时，精矿指标变化不大。因此，适宜的弱磁选磁场 强度为9 6k A ／m 。 3 ．2 回转窑动态连续试验 ． 在还原剂用量6 ％、磨矿粒度为- 0 ．0 4 5l ／l l n 粒级占 8 8 ．6 5 ％、弱磁选磁场强度9 6k A ／m 一粗一精 的条件 下，进行了回转窑焙烧温度和焙烧时间条件试验，结果 见表4 。 表4 回转窑焙烧条件试验结果 从试验现象和试验结果可知①在6 5 0 、7 0 0 、7 5 0 ℃条件下，在适宜的焙烧时间下都可以获得较好的焙 烧效果，精矿回收率都可达到9 2 ％以上。②随着焙烧 温度升高，所需要的焙烧时间将缩短。 综上所述，焙烧温度7 5 0 ℃、回转窑焙烧时间5 5 r a i n 所获得的精矿指标较好，在此条件基础上进行了 回转窑连续稳定试验。 在焙烧温度7 5 0 ℃、焙烧时间6 0r a i n 、磨矿粒度为 - 0 ．0 4 5m m 粒级占8 8 ．6 5 ％，弱磁选磁场强度9 6k A ／m 一粗一精 的条件下，进行1 2h 的回转窑焙烧稳定试 验。试验过程中每2h 取样分析，结果见表5 。表5 结 果表明，1 2h 连续试验结果良好且稳定，可以获得平 均铁品位5 9 ．4 2 ％、回收率9 3 ．8 5 ％的铁精矿产品。 万方数据 7 4 矿冶工程 第3 3 卷 表5回转窑稳定试验结果 4 结论 1 样品为选别完强磁性矿物后的尾矿，尾矿全铁 品位为4 5 ．3 6 ％。样品中可回收的有价矿物主要为褐 铁矿和少数赤铁矿，S i O 和A I 0 ，含量为1 6 ．7 4 ％和 8 ．5 4 ％，褐铁矿含量达9 1 ％j 但嵌布粒度细，且与脉石 嵌布关系复杂，为难选铁矿石。 2 通过静态焙烧及磁选条件试验确定了适宜的 试验条件，在焙烧温度7 5 0c C ，焙烧时间为6 0r a i n ，磨 矿粒度为一0 ．0 4 5m m 粒级占8 8 ．6 5 ％，弱磁选一粗一精 9 6k A ／m ，获得铁精矿产率7 3 ．8 7 ％、品位5 9 ．0 0 ％、 回收率9 0 ．7 4 ％。 3 在静态试验的基础上进行了回转窑动态试验。 试验结果表明；焙烧温度7 5 0o C 、焙烧时间5 5m i n 、还 原剂煤用量6 ％，磨矿粒度为一0 ．0 4 5m m 粒级占 8 8 ．6 5 ％，弱磁选一粗一精 9 6k A ／m ，获得产率为 7 5 ．6 5 ％、品位5 9 ．5 2 ％、回收率9 4 ．6 2 ％的铁精矿产品。 1 2h 回转窑动态焙烧矿样选矿连续试验获得了平均 产率为7 4 ．6 9 ％、平均铁品位5 9 ．4 2 ％、平均回收率 9 3 ．8 5 ％的铁精矿产品。 4 通过磁化焙烧一磁选工艺可充分利用该选铁尾 矿资源，扩大了该铁矿资源利用率，不仅解决了尾矿堆 存与环境污染问题，还具有较好的经济效益。 参考文献 李新创．对利用两种铁矿资源的思考[ J ] ．冶金经济与管理，2 0 0 3 3 1 1 1 5 ． 石云良，薛生晖，詹曙光．难选铁矿回转窑还原焙烧、分离技术研 究与应用[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 8 8 5 8 6 ． 沈慧庭，周波，黄晓毅，等．难选缅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 ，2 8 5 3 0 4 3 ． 陈江安，曾捷，龚恩民，等．褐铁矿选矿工艺的现状及发展[ J ] ． 江西理工大学学报，2 0 1 0 5 6 - 8 ． 舒伟，霍杰，王成，等．低品位褐铁矿选矿试验研究[ J ] ．现 代矿业，2 0 0 9 1 2 9 1 - 9 3 ． 薛生晖，陈启平，毛拥军，等．低品位菱褐铁矿回转窑磁化焙烧工 业试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 0 ，3 0 8 2 9 - 3 1 ． 朱德庆，赵强，邱冠周，等．安徽褐铁矿的磁化焙烧一磁选工艺 [ J ] ．北京科技大学学报，2 0 1 0 6 7 1 3 7 1 8 ． 薛生晖，陈启平，毛拥军，等．用于低品位金属矿的回转窑还原磁 化焙烧工艺中国专利，2 0 1 1 1 0 2 1 9 7 3 9 ．8 [ P ] ．2 0 1 1 ． 湖南有色金属 2 0 1 4 年征订启事 湖南有色金属 双月刊 由湖南省有色金属管理局主管、湖南有色金属研究院、湖南省有色金属学会主办，面向国 内外公开发行，是中国学术期刊 光盘版 、中国核心期刊 遴选 数据库、中文科技期刊数据库、C E P S 中文电子 期刊全文收录期刊。 主要栏目采选、冶金、材料、环保、分析、机械设备和经营管理。 读者对象有色金属工业系统从事研究、生产、设计、管理的科研人员和大专院校相关专业的师生。 广告业务承接彩色、黑白及文字广告业务，欢迎各单位或个人来函来电联系。 湖南有色金属每期定价8 ．0 0 元，全年合计6 0 ．0 0 元 包邮寄费 ，需订阅湖南有色金属的单位和个人请直接与 编辑部联系。 本刊地址湖南省长沙市芙蓉区张公岭亚大路9 9 号湖南有色金属编辑部邮编4 1 0 1 0 0 联系人陈明李亚平电话 0 7 3 1 8 5 2 3 9 5 0 4 传真 0 7 3 1 8 5 2 3 9 5 0 2 E m a i l h n b j b 2 6 3 ．n e t l 2 3 4 5 6 7 8 r}rI_l_l 万方数据