新疆某菱铁矿磁化焙烧-磁选工艺试验研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 匮T IIU R G I C A LE N G ；I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 新疆某菱铁矿磁化焙烧- 磁选工艺试验研究① 张志华 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要对新疆某铁品位3 8 ．3 8 ％的菱铁矿进行了工艺矿物学研究，并进行了磁化焙烧一磁选的工艺试验研究。在焙烧温度7 5 0 ℃ 下焙烧6 0m i n , 焙烧矿磨矿细度为一0 ．0 7 4m m 粒级占6 2 ％时，采用一粗一精常规弱磁选流程获得了铁精矿产率5 9 ．1 2 ％，铁品位 6 2 ．8 8 ％，铁回收率9 6 ．8 6 ％，尾矿铁品位下降到8 ．7 8 ％。 关键词菱铁矿；磁化焙烧；磁选 中图分类号T D 9 2 7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 4 ．0 8 ．0 6 6 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 2 4 4 - 0 3 菱铁矿是一种广泛存在于自然界的低品位铁矿 石。我国菱铁矿资源丰富，储量居世界前列。现已探 明总储量达1 8 ．3 4 亿吨，占铁矿石探明储量的3 ．4 ％， 另有保有储量1 8 ．2 l 亿吨J 。随着近年来我国钢铁工 业的飞速发展，对铁矿石量的需求逐年猛增。进口铁 矿石无限制的涨价，国内易选铁矿资源的连年减少，致 使我国钢铁企业利润空间连续收窄，发展举步维艰。 经过近些年科研工作者旧1 不断地努力，开发出磁化焙 烧．磁选新型选冶结合工艺，为我国储量大、难选的菱 铁矿提供了新的选矿工艺路线。由长沙矿冶研究 院∞一川开发的大型回转窑磁化焙烧技术与成套装置在 处理低品位菱、褐铁矿的工业生产取得完满成功，同时 在此过程中应用了多项先进技术，产品品质高，生产顺 利，获得了很好的经济效益和社会效益。本文采用该 技术，针对新疆某菱铁矿进行了工艺试验研究。 1 矿石性质 1 ．1 矿石的化学成分 新疆某菱铁矿的化学多元素分析结果见表1 ，铁 矿物的化学物相分析结果见表2 ，使用的煤主要成分 见表3 。由表1 、2 可知，样品中可回收的主要金属组 分铁的含量为3 8 ．3 8 ％。其余有价金属含量较低，综合 表1 样品多元素分析结果 质量分数 ／％ 表2 样品的化学物相分析结果 6 ．9 42 6 ．0 62 5 ．3 54 1 ．6 50 ．8 42 1 ．9 4 利用价值不大。铁主要赋存于碳酸盐矿物中，分 布率为7 2 ．4 0 ％，其次分布在赤 褐 铁矿中，分布率为 2 4 ．5 6 ％，另外含极少量的磁铁矿。可以初步确定该矿 石属含硫低磷的酸性菱铁矿矿石。 1 ．2 矿物组成及含量 肉眼观察，样品为淡黄色。经镜下鉴定、x 射线衍 射分析 见图1 ，和扫描电镜综合研究表明矿石的矿 物组成较为简单，铁矿物主要是菱铁矿，占矿物总量的 6 8 ．5 ％；其次为褐铁矿，占矿物总量1 5 ．5 ％。脉石矿物 总量约占1 6 ％，主要为石英，其次有绢云母和方解石、 白云石，其它尚见绿泥石、锆石和磷灰石等零星分布。 该矿以菱铁矿为主，菱铁矿矿石呈黄灰色，问杂白色 石英，多具致密块状构造，少量具碎屑状构造。少量为地 表褐铁矿矿石，褐铁矿矿石呈红褐色，具多孔状构造，部 分矿石结构较为松散。总体评价，该矿菱铁矿组分含量 高，有害元素含量少，为少见的优质菱铁矿资源。 ①收稿日期2 0 1 4 - 0 6 2 1 作者简介张志华 1 9 8 7 - ，男，安徽合肥人，硕士，工程师，主要从事金属氧化物还原焙烧及有色冶金新工艺技术研究。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 张志华新疆某菱铁矿磁化焙烧磁选工艺试验研究 2 0 ／ 。 图1 原矿X 衍射分析结果 2 试验方法及设备 该矿石主要以菱铁矿为主，含少量赤 褐 铁矿， 采用常规的物理选矿方法难以获得较好的选矿指标。 本试验采用磁化焙烧一磁选工艺对该菱铁矿进行研究。 主要设备包括箱式电阻炉 S X 2 1 2 1 0 ；棒磨 机 X M B - 中2 0 0 x 2 4 0 ；湿式弱磁筒式磁选机 中4 0 0 3 0 0 ；脱磁器 D Q I I ；恒温干燥箱 1 0 1 3 ；电子天 平 A C S - A 。 3 试验结果及讨论 3 ．1 配煤量试验 由于该矿石中除主要成分菱铁矿之外，含部分赤 褐 铁矿，因此进行了添加煤做还原剂的对比试验， 焙烧温度8 0 0 ℃，焙烧时间4 0m i n ，试验效果通过对焙 烧矿进行弱磁选进行评价，控制磁场强度为0 ．1 8T ，所 用原矿和煤样粒度均为2 ～0m m ，磁选给矿粒度为 一0 ．0 7 4m m 粒级占7 5 ％，试验结果如表4 所示。 表4 是否添加还原剂试验结果 配煤量精矿产率 ，％，％ 铁品位／％ 堕垡笙星笙堑笙 5 4 ．1 31 3 ．0 36 4 ．5 6 5 0 ．9 82 8 ．5 8 6 5 ．4 l 回收率 ／％ 07 9 ．7 6 36 0 ．8 2 9 5 ．1 3 7 8 ．0 4 从表4 中的结果来看，添加还原剂的情况下，仅仅 只是提高了精矿的品位，而且提高有限，但是大大降低 了精矿的产率和铁的回收率，因此该矿在焙烧过程中 无需添加还原剂。 3 ．2 焙烧条件试验 固定磨矿粒度 - 0 ．0 7 4I n l T l 粒级占7 5 ％ 和磁选机 选别场强 0 ．1 8T ，分别考察了原矿 2 ～0m m 在不同 焙烧温度与不同焙烧时间下焙烧矿选别指标的变化情 况，其结果见表5 。表5 数据表明当焙烧温度为6 5 0 ℃，焙烧时间6 0m i n 时，铁精矿产率和回收率分别为 7 9 ．1 2 ％和9 5 ．1 5 ％，铁精矿品位为6 3 ．7 8 ％，尾矿铁损失 率为4 ．8 5 ％。随着焙烧时间的延长，铁精矿产率、铁品 位和回收率逐渐增加，而损失在尾矿中的铁逐渐减少。 表5 不同焙烧温度下的焙烧时间试验结果 当焙烧温度为7 0 0o C ，焙烧时间6 0m i n 时，铁精 矿产率为7 9 ．5 8 ％，铁精矿品位为6 3 ．4 1 ％，铁回收率 9 5 ．8 0 ％的良好指标，同时尾矿中铁损失率低至4 ．2 0 ％。 当焙烧温度为7 5 0o C ，焙烧时间6 0m i n 时，铁精矿 产率为8 0 ．1 6 ％，铁精矿品位为6 3 ．4 4 ％，回收率增加至 9 6 ．5 3 ％；尾矿中铁的损失率低至3 ．4 7 ％，焙烧效果较好。 当焙烧温度增加至8 0 0 ℃时，各时间下的铁精矿品 位相对于焙烧温度为7 5 0 ℃、时间6 0m i n 时的铁精矿品 位平均增加0 ．7 个百分点，而铁精矿产率和回收率均有 不同程度的下降，尾矿中铁的损失率相应增加，属铁矿 石磁化焙烧时典型的过还原现象。表明在8 0 0 ℃焙烧， 产生了非磁性的浮氏体，磁选后致使部分铁组分进入尾 矿，导致尾矿中铁品位增加，铁的损失率变大。 当焙烧温度增加至8 5 0 ℃时，焙烧时间6 0m i n 时， 铁精矿产率降低为7 6 ．6 3 ％，铁精矿品位为6 4 ．2 1 ％，铁 精矿回收率为9 2 ．2 7 ％，尾矿中铁损失率增加到7 ．0 3 ％， 过还原现象较明显。 综合分析该矿石在焙烧温度为7 0 0 7 5 0 ℃，焙 烧时间为5 0 ～6 0m i n 的范围内可获得良好的选别指 标。因此，在焙烧温度7 5 0 ℃，焙烧时间为6 0m i n 条 件下开展进一步试验。 3 ．3 焙烧矿磁选条件试验 按照确定好的焙烧工艺条件批量生产一批焙烧 矿，进行相应的磁选条件试验。 3 ．3 ．1 磨矿细度试验 为了寻找该矿石适宜的磨矿细度，在磁选机场强 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 为O ．1 8T 的条件下，进行磨矿细度试验，试验结果见 表6 。表6 数据表明随着磨矿细度的增加，铁精矿品 位从6 1 ．9 4 ％提高到6 3 ．9 0 ％，而回收率则从9 7 ．1 9 ％降 至9 6 ．6 3 ％。当磨矿细度控制在一0 ．0 7 4m m 粒级占 6 2 ％时，可获得铁精矿产率8 0 ％，铁品位6 3 ．4 7 ％，铁回 收率9 6 ．7 7 ％指标。磨矿细度的增加对产品指标影响 较小，综合分析，该矿石控制磨矿细度为一0 ．0 7 4m m 粒 级占6 2 ％左右便可获得良好选别指标。 表6 磨矿细度试验结果 3 ．3 ．2 磁选磁场强度试验 在磨矿细度为- 0 ．0 7 4m m 粒级占6 2 ％的条件下， 采用湿式弱磁磁选机进行了粗选场强试验，其结果见 表7 。表7 数据表明一方面随着磁场强度的增强，铁 回收率逐渐增加，铁品位有所降低；另一方面粗选场强 变化对铁精矿中杂质硫的含量没有影响，其品位均在 0 ．3 8 ％左右，而硫回收率随磁场强度的增强而增加，主 要是由于焙烧产物中强磁矿物磁黄铁矿的存在，经磨 细磁选较难与磁铁矿分离而进入铁精矿。考虑到金属 铁组分的充分回收，选取粗选场强为0 ．1 8T 。 表7 粗选场强试验结果 3 ．3 ．3 弱磁1 次精选磁场强度试验 为考察弱磁精选作业中磁场强度对选别指标的影 响，采用弱磁磁选机针对粗选精矿进行精选场强条件 试验，试验结果见表8 。 表8 精选场强试验结果 当磁场强度在0 ．1 2 0 ．1 6T 范围内，铁精矿指标变 化不大，杂质硫品位在O ．3 5 ％～o ．3 7 ％。在磁场强度为 O ．1 6T 时，铁精矿产率为9 7 ．0 0 ％，铁品位为6 3 ．2 9 ％，铁 回收率9 9 ．0 7 ％，尾矿中铁的品位为1 9 ．2 ％，损失率降 低为0 ．9 3 ％，故一次精选场强选为0 ．1 6T 。 3 ．4 全流程试验 按照条件试验得出的最佳工艺参数，进行了静态焙 烧条件下焙烧矿的一粗一精磁选全流程试验。数质量 流程图见图2 。最终产品指标铁精矿产率5 9 ．1 2 ％，铁 品位6 2 ．8 8 ％，铁回收率9 6 ．8 6 ％；尾矿产率1 3 ．7 2 ％，铁 品位8 ．7 8 ％，铁损失率3 ．1 4 ％；烧失量2 7 ．1 6 ％。 原矿 ．2 r a m 图例主 铁精矿尾矿 图2 全流程数质量流程 4 结语 1 该菱铁矿中菱铁矿组分含量高，杂质含量低， 为少见的优质菱铁矿资源。 2 在焙烧温度7 5 0 ℃下焙烧6 0m i n ，焙烧矿磨矿 细度为一0 ．0 7 4m m 粒级占6 2 ％时，采用一粗一精常规 弱磁选流程获得了铁精矿产率5 9 ．1 2 ％，铁品位6 2 ．8 8 ％， 铁回收率9 6 ．8 6 ％，尾矿铁品位下降到8 ．7 8 ％的良好 指标。 参考文献 [ 1 ]庞永莉．菱铁矿流态化磁化焙烧技术的开发与研究[ D ] ．西安建 筑科技大学，2 0 0 6 ． [ 2 ]罗立群，张泾生，高远扬，等．菱铁矿干式冷却磁化焙烧技术研究 [ J ] ．金属矿山，2 0 0 4 1 0 2 8 3 5 ． [ 3 ] 王秋林，余永富，陈雯．低品位菱铁矿回转窑焙烧的正交试验研 究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 5 ，2 5 2 2 3 2 4 ． [ 4 ] 罗良飞，陈雯，严小虎，等．大西沟菱铁矿煤基回转窑磁化焙烧半 工业试验[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 6 ，2 6 2 7 1 7 3 ． [ 5 ]薛生晖，张胜广，毛拥军，等．菱褐铁矿回转窑磁化焙烧工艺技术 研究[ C ] ∥第八届中国钢铁年会论文集，2 0 1 1 ． [ 6 ]张胜广，薛生晖，毛拥军，等．中低品位菱、褐铁矿回转窑磁化焙烧 工艺技术与装备[ J ] ．金属矿山，2 0 1 1 增刊 2 3 7 2 4 0 ． [ 7 ]薛生晖，张志华，郭永楠，等．菱褐铁矿回转窑磁化焙烧技术研究 现状[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 增刊 4 2 4 5 ． 万方数据