某难选褐铁矿直接还原焙烧-磁选工艺研究.pdf

第3 3 卷第4 期 2 0 1 3 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 哐T A L L U R G I C A LE N G 矾E E R D i G V 0 1 ．3 3 №4 A u g u s t2 0 1 3 某难选褐铁矿直接还原焙烧磁选工艺研究① 高照国1 一，曹耀华1 一，刘红召1 一，王 威1 ’2 1 ．中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南郑州4 5 0 0 0 6 ；2 ．国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南郑州4 5 0 0 0 6 摘要对某难选褐铁矿进行了直接还原焙烧．磁选工艺研究。进行了焙烧温度、焙烧时间以及还原剂添加量的条件试验，以及焙 烧样品的多种磁选流程对比试验。在原料粒度一2m m ，焙烧温度l1 5 0 ℃，C a C O ，用量为矿量的1 5 ％，煤添加量为矿量的2 5 ％，盖 煤量为球团质量的3 3 ％，保温时间2h ，一段磨矿粒度为一0 ．0 4 5m m 粒级占9 7 ％，一次粗选场强7 9k A ／m 、两次精选场强4 5k A ／m 时，矿物焙烧金属化率9 5 ．2 4 ％，铁精矿品位8 0 ．6 1 ％，回收率8 8 ．5 8 ％。 关键词褐铁矿；直接还原焙烧；铁精矿；磁选 中图分类号T D 9 2文献标识码Ad 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 4 ．0 11 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 4 0 0 4 9 0 3 ． A p p l i c a t i o no fD i r e c tR e d u c t i o nR o a s t i n g - M a g n e t i cS e p a r a t i o nP r o c e s s i nR e c o v e r i n gR e f r a c t o r yL i m o n i t eO r e G A O Z h a o g u 0 1 一，C A OY a o h u a l 一，L I UH o n g ．z h a 0 1 一，W A N GW e i l ’2 1 ．Z h e n g z h o uI n s t i t u t eo fM u l t i p u r p o s e U t i l i z a t i o no fM i n e r a lR e s o u r c e s ，C h i n aA c a d e m yo fG e o l o g i c a l S c i e n c e s ， Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 6 ，H e n a n ，C h i n a ；2 ．N a t i o n a lE n g i n e e r i n gC e n t e rf o ，M u l t i p u r p o s eU t i l i z a t i o no fN o n m e t a l l i cM i n e r a l R e s o u r c e s ，Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 6 ，H e n a n ，C h i n a A b s t r a c t D i r e c tr e d u c t i o nr o a s t i n g m a g n e t i cs e p a r a t i o nt e c h n o l o g yW a ss t u d i e dt o r e c o v e r ar e f r a c t o r yl i m o n i t eo r e ． C o n d i t i o nt e s t so nr o a s t i n gt e m p e r a t u r e ，r o a s t i n gt i m ea n dt h ed o s a g eo fr e d u c t a n t sw e r ec o n d u c t e da n dt h er e s u l t so fa v a r i e t yo fm a g n e t i cs e p a r a t i o np r o c e s s e sf o rc o n c e n t r a t i n gr o a s t e ds a m p l e sw e r ec o m p a r e d ．W i t ht h eg r a n u l a r i t yo ff e e d o r ea s 一2m m ，m a s t i n gt e m p e r a t u r eo f11 5 0o C ，t h ed o s a g eo fc o a la n dC a C 0 3a s2 5 ％a n d1 5 ％，r e s p e c t i v e l y ，o ft h e t o t a lf e e d ，t h ea m o u n to fc o a t i n gc o a la s3 3 ％o ft h ep e l l e tw e i g h t ，t h er o a s t i n gt i m eo f2h ，w i t ht h eg r i n d i n gf i n e n e s so f 一0 ．0 4 5m l n9 7 ％，a n dt h em a g n e t i cs e p a r a t i o nf i e l di n t e n s i t yf o rr o u g h i n ga n dc l e a n i n ga s7 9k A ／ma n d4 5k A ／m ， r e s p e c t i v e l y ，e x c e l l e n tb e n e f i c i a t i o nr e s u l t sc a nb eo b t a i n e d ，w i t ht h em e t a l l i z a t i o nr a t eo fm i n e r a lm a s t i n ga m o u n t i n g 9 5 ．2 4 ％，a n dt h ei r o ng r a d ea n dr e c o v e r yo fi r o nc o n c e n t r a t er e a c h i n g8 0 ．6 1 ％a n d8 8 ．5 8 ％，r e s p e c t i v e l y ． K e yw o r d s l i m o n i t eo r e ；d i r e c tr e d u c t i o nr o a s t i n g ；i r o nc o n c e n t r a t e ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n 自然界中褐铁矿绝大部分以2 F e 0 ，3 H 0 形态 存在，呈非晶质、隐晶质或胶状体，为无定形的铁的氧 化物和氢氧化物，以针铁矿、水针铁矿为主。我国褐铁 矿储量非常大，但由于褐铁矿具有化学成分不固定、含 铁量很不稳定、水分含量变化大、碎磨过程中容易过粉 碎等特殊性质，属于极难选铁矿石。目前我国褐铁矿 资源利用率极低，大部分没有有效回收利用或根本没 有开采。褐铁矿主要用重力选矿、还原焙烧．磁选联 合、磁选一浮选联合等方法处理。5J 。本文采用直接还 原焙烧．磁选工艺，对湖南某地难选褐铁矿进行了试验 研究，重点考察焙烧制度对矿物金属化率的影响以及 磁选制度对选别效果的影响。 1 原料性质 矿石样品中的金属矿物主要有赤铁矿、褐铁矿、针 铁矿、磁铁矿、锂硬锰矿等。脉石矿物主要有高岭石、 伊利石、绢云母等。矿石的结构以隐晶质胶状结构为 主，也有结晶鳞片状结构等。样品化学分析结果见 表1 。 本文采用无烟煤作还原剂。使用前先经过干燥、 混匀、磨细至一0 ．3 8m m 粒级占9 8 ％。其成分分析结 果见表2 。添加剂C a C O 。为分析纯试剂。 ①收稿日期2 0 1 3 m 3 1 0 基金项目地质调查工作项目“细粒难选褐铁矿资源选冶关键技术研究” 1 2 1 2 0 1 1 1 2 0 2 9 9 作者简介高照国 1 9 8 0 一 ，男，山东单县人，助理研究员，主要从事金属矿资源综合利用研究工作。 万方数据 矿冶工程第3 3 卷 表1 样品化学分析结果 质量分数 ／％ 2 试验方法 将一2 Ⅱu n 的原矿样品与还原剂煤粉以及添加剂混 合造球，球团粒径1 0 ～1 5l a i n ，制得的球团在1 0 5 ℃下 烘干。焙烧试验采用石墨坩埚装料在高温箱式炉中进 行，为了保证炉内有充分的还原气氛，盖煤量为球团质 量的3 3 ％。在选定的温度下保温一段时间后，焙烧矿进 行水淬处理，球团经棒磨机磨细后，通过鼓式湿式磁选 机进行磁选试验。以焙烧后样品的铁金属化率考察焙 烧效果，以磁选精矿品位以及回收率考察磁选效果。 3 试验结果及讨论 3 ．1 焙烧试验 3 ．1 ．1 焙烧温度试验煤添加量为矿量的2 5 ％，盖 煤量为球团质量的3 3 ％，C a C O ，用量为矿量的1 5 ％， 焙烧时间4h ，焙烧后原料铁金属化率结果见图l 。 琴 ＼ 料 基 哩 妇 焙烧温度／℃ 图1焙烧温度对金属化率的影响 由图1 可以看出温度对铁金属化率影响较大，温 度升高，金属化率随之提高。当温度为11 5 0 ℃时，金 属化率达到了9 5 ％。温度再升高金属化率提高不明 显。综合考虑，选定焙烧温度为11 5 0 ℃。 3 ．1 ．2 还原剂添加量试验焙烧温度11 5 0 ℃，C a C O ， 用量为矿量的1 5 ％，盖煤量为球团质量的3 3 ％，保温 时间4h ，焙烧后原料铁金属化率结果见图2 。 还原剂用量／％ 图2 还原剂用量对铁金属化率的影响 由图2 可以看出还原剂煤用量对铁金属化率有 一定影响，煤用量为2 5 ％时，金属化率达到了9 5 ％，煤 用量大于5 0 ％后金属化率有所降低。为此，煤用量选 择2 5 ％。 3 ．1 ．3 焙烧时间试验煤添加量为矿量的2 5 ％，盖 煤量为球团质量的3 3 ％，C a C O ，用量为矿量的1 5 ％， 焙烧温度11 5 0 ℃，焙烧后原料铁金属化率结果见 图3 。 焙烧时间／h 图3 焙烧时间对铁金属化率的影响 由图3 可以看出随着焙烧时间延长，铁金属化率 提高，焙烧2h 金属化率达到9 5 ．2 4 ％，进一步延长焙 烧时间，铁金属化率逐渐降低。随着焙烧时间延长，炉 内还原性气氛下降，金属化铁部分氧化，焙烧4h 球团 内部开始出现空洞，有局部烧熔渣铁分离现象，保温时 间越长现象越明显。故此焙烧时间选择2h 。 3 ．1 ．4 直接还原焙烧工艺条件通过以上条件试验 结果，得到的焙烧工艺条件为原矿样品粒度一2m m ， 焙烧温度11 5 0 ℃，C a C O ，用量为矿量的1 5 ％，还原剂 煤添加量为矿量的2 5 ％，盖煤量为球团质量的3 3 ％， 保温时间2h 。 3 ．2 磁选流程试验 在最佳焙烧条件下制样，共进行了3 种磁选方案， 工艺流程分别见图4 ～6 ，试验结果见表3 。 万方数据 第4 期高照国等某难选褐铁矿直接还原焙一烧磁选工艺研究 焙烧矿 图4 磁选方案1 精矿中矿2 图5 磁选方案2 焙烧矿 精i 广2 图6 中矿 磁选方案3 表3 焙烧矿磁选试验结果 精矿 中矿l 方案2中矿2 尾矿 合计 8 0 ．6 l 2 2 ．4 6 3 0 ．2 7 7 ．4 9 4 6 ．9 6 7 8 ．8 2 5 5 ．3 3 2 0 ．8 6 9 ．1 0 4 8 ．4 9 精矿l 精矿2 方案3中矿 尾矿 合计 由试验结果可以看出，方案1 中矿产率相对较高， 尾矿损失量大，精矿品位7 1 ．7 0 ％，回收率8 1 ．5 3 ％。 方案2 得到的铁精矿品位8 0 ．6 1 ％，回收率8 8 ．5 8 ％， 尾矿中铁品位小于1 0 ％，损失6 ．7 8 ％。方案3 精矿品 位7 6 ．4 7 ％，回收率9 1 ．2 3 ％；但是弱磁粗选得到的精 矿1 产品，品位仅为7 8 ．8 2 ％，未能达到预期效果，后 部流程相对复杂。通过以上结果分析，确定方案2 为 最佳试验方案。 3 ．3 最终工艺流程 通过以上焙烧条件试验和磁选条件试验结果，制 定出的最优工艺流程如图7 所示。 图7 直接还原焙烧磁选工艺流程 对试验得到的铁精矿进行了元素多项分析，结果 见表4 。 T F e 8 0 ．6 l S O ．3 0 显微镜下观察，精矿中的金属铁呈球状、海绵状存 在，有的金属铁粒度在5 m 以下，且和其它矿物形成 夹杂状态，难以有效解离，制约了精矿品位的提高。 4 结论 通过对矿样的直接还原焙烧条件试验以及磁选条 件试验研究，确定了最佳焙烧及磁选工艺参数原料粒 度一2m l ／l ，焙烧温度11 5 0 ℃，C a C O ，用量为矿量的 1 5 ％，煤添加量为矿量的2 5 ％，盖煤量为球团质量的 3 3 ％，保温时间2h ，一段磨矿粒度为一0 ．0 4 5m l T l 粒级占 9 r 7 ％，一次粗选场强7 9k A ／m ，两次精选场强4 5k A ／m 。 下转第5 5 页 篓墨淌兰～薰坠二叭 瑚仍配凹∞一m州鲫鸺∞一姗兰|㈣啪一～一㈣㈣啪∞舵”∞Ⅺ一∞舭∞BⅪ瑚舵”胛∞一瑚Ⅲ∞m∞引一六弛。一诣m乱拍 万方数据 第4 期谷艳玲等起泡剂对硫化矿浮选的影响 5 5 琴 ＼ 褥 擎 匿 蔷 琴 ＼ 坦 哇 ， U 起泡剂种类 图6 硫化铜矿浮选泡沫水回收率与产率的关系 摹 ＼ 褥 擎 国 U 起泡剂种类 图7 硫化铜矿浮选精矿C u 品位与回收率的关系 起泡剂种类 图8 硫化铜矿浮选精矿S i 品位与回收率的关系 摹 ＼ 姗 擎 叵 诱 上接第5 l 页 在此工艺条件下，矿物焙烧金属化率9 5 ．2 4 ％，得到的铁 精矿产品铁品位8 0 ．6 l ％，回收率8 8 ．5 8 ％。 参考文献 [ 1 ]封志敏，宁顺明，佘宗华．磁化还原焙烧工艺处理贫锰铁矿的研 究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 9 ，2 3 3 6 5 6 8 ． [ 2 ]张红新，李洪潮，张成强，等．某易泥化褐铁矿选矿试验研究[ J ] ． 3 结论 1 石英主要通过泡沫夹带进入浮选精矿，泡沫水 回收率越高，石英回收率也越高。不同起泡剂对石英的 夹带程度不一样，试验所用4 种起泡剂对石英的夹带量 由多到少依次为B K 2 0 1 ，松醇油，M I B C ，2 一乙基己醇。 2 黄铁矿的浮选回收率与泡沫水回收率之间也 存在正相关关系，4 种起泡剂使黄铁矿回收率由高到 低依次为M I B C ，B I C 2 0 1 ，松醇油，2 一乙基己醇。 3 实际矿石浮选试验表明，泡沫水回收率高，通过 夹带进入精矿的硫化矿和脉石均增多，导致精矿产率升 高，而品位降低，因此选择合适的起泡剂，在适宜的起泡 剂浓度下，能够提高硫化矿的回收率，同时降低亲水性细 粒脉石矿物的夹带程度，从而获得较好的分选效果。 参考文献 [ 1 ] 胡为柏．浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 3 ． [ 2 ] J ．赖亚．泡沫浮选表面化学[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 7 ． [ 3 ]郑伟．我国浮选起泡剂的研究进展[ J ] ．有色金属 选矿部 分 ，2 0 0 4 i 3 7 4 0 ． [ 4 ] 张泾生，阙煊兰．矿用药剂[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 8 ． [ 5 ] S c h w a r sS ．T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nf r o t hr e c o v e r ya n df r o t hs t r u c t u r e [ D ] ．A d e l a i d e I a nW a r kR e s e a r c hI n s t i t u t e ，2 0 0 4 ． [ 6 ] W i e s eJG ，H a r r i sPJ ，B r a d s h a wDJ ．T h ee f f e c to fi n c r e a s e df r o t h e r d o s a g eo nf r o t hs t a b i l i t ya th i g hd e p r e s s a n td o s a g e s [ J ] ．M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ，2 0 1 0 ，2 3 1 l a 1 0 1 0 1 0 1 7 ． [ 7 ] K e e h l e rSA ，H i l g e n f e l d tS ，W e e k sER ，e ta 1 ．F o a md r a i n a g eO i lt h e m i c r o s c a l e Ⅱ．I m a g i n gf l o wt h r o u g hs i n g l eP l a t e a uB o r d e r s [ J ] ． J o u m a lo fC o l l o i da n dI n t e r f a c eS c i e n c e ，2 0 0 4 ，2 7 6 2 4 3 9 4 4 9 ． [ 8 ] S a e e dF ．T h es i g n i f i c a n c eo ff r o t hs t a b i l i t yi nm i n e r a ln o t a t i o n A r e v i e w [ J ] ．A d v a n c e si nC o l l o i da n dI n t e r f a c eS c i e n c e 。2 0 11 ，1 6 6 1 a 1 7 ． [ 9 ]张柯，桂夏辉，丁起鹏，等．充气法测试起泡剂的起泡性能试验 研究[ J ] ．2 0 0 9 中国选矿技术高峰论坛暨设备展示会论文集， 2 0 0 9 1 1 2 1 1 7 ． [ 1 0 ] 代敬龙，谢广元，刘姗姗，等．浮选气泡尺寸影响因素分析[ J ] ． 选煤技术。2 0 0 9 5 7 8 ． [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 矿产保护与利用，2 0 1 l 3 1 9 2 1 ． 张小云，田学达，刘树根，等．铁锰多金属矿综合利用新工艺[ J ] ． 中国有色金属学报，2 0 0 5 ，1 5 4 6 5 0 6 5 3 ． 朱德庆，翟勇，潘建．煤基直接还原一磁选超微细贫赤铁矿新 工艺[ J ] ．中南大学学报 自然科学版 ，2 0 0 8 ，3 9 6 1 1 3 2 一 1 1 3 8 ． 张汉泉，任亚峰，管俊芳．难选赤褐铁矿焙烧- 磁选试验研究[ J ] ． 中国矿业，2 0 0 6 ，1 5 5 4 4 4 8 ． 万方数据