龍煙鮞狀赤鐵礦石選礦試驗研究

郭秀平 龐玉榮 田江濤 龐雪敏

(河北省地礦中心實驗室)

有學者認為，我國大力開發鮞狀赤鐵礦是打破現階段國際鐵礦石價格話語權堅冰的重要措施之一。

學界在研制新型還原焙燒設備、開發新的高效工藝方面做了大量的工作。王成行等［1］對云南某地復雜鮞狀赤鐵礦石進行了系統的磁化焙燒—磁選試驗，在焙燒溫度為850℃下獲得了鐵品位為58.40%、鐵回收率為87.86%的鐵精礦;沈慧庭等［2］采用磁化焙燒—磁選工藝處理廣西某鮞狀赤鐵礦石，以無煙煤為還原劑，在850℃時焙燒45 min，最終獲得了鐵品位為61.60%、鐵回收率為65.00%的鐵精礦;祁超英等［3］對鄂西鮞狀赤鐵礦進行了還原焙燒機理研究，確定的焙燒溫度為800～900℃;左倩等［4］對鄂西寧鄉式鮞狀赤鐵礦石進行了磁化焙燒—弱磁選試驗，確定的焙燒溫度為750℃，保溫時間為1 h，最終獲得了鐵品位為60.12%、鐵回收率為77.42%的弱磁選精礦;劉若華等［5］著重對湖北某難選鮞狀赤鐵礦石進行了還原焙燒條件研究，確定的焙燒溫度為850℃;白麗梅等［6］著重對張家口地區的鮞狀赤鐵礦石進行了還原焙燒條件研究，確定的焙燒溫度為850℃;關翔［7］著重對難選赤褐鐵礦還原焙燒條件進行了研究，確定的焙燒溫度800℃。這些鮞狀赤鐵礦石適宜的磁化還原焙燒均在750～900℃之間，因此，鮞狀赤鐵礦石低溫焙燒是可行的。

1 礦石性質

試驗原料為宣龍式鮞狀赤鐵礦石，采自龍煙礦區。巖礦鑒定結果表明，礦石主要鐵礦物為隱晶質赤鐵礦，粒度在0.005～0.001 mm之間，是構成鮞粒的主要成分，少數以膠結物形式分布于鮞粒及石英碎屑粒間。鮞粒由核心和同心紋層組成，核心一般為石英碎屑，也有由赤鐵礦、菱鐵礦等組成的復合核心。電子探針分析表明，相鄰紋層中的SiO2與 FeO顯示出明顯的負相關關系，紋層厚度一般在0.01～0.005 mm之間，易泥化。

礦石主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。

表1 礦石主要化學成分分析結果 %

表2 礦石鐵物相分析結果 %

從表1可以看出，礦石中有用元素為鐵，有害元素S、P含量較低，其他元素沒有綜合回收價值。

從表2可以看出，礦石中的鐵主要以赤鐵礦的形式存在，占總鐵量的96.19%，碳酸鐵少量，其他形式的鐵含量甚微。

2 試驗設備與試驗方法

2.1 試驗設備

試驗設備主要有自制焙燒爐、XMB－?200×240型棒磨機、XCRS－74型?300×270筒式磁選機、CXZ－10型磁選柱。

2.2 試驗方法

在焙燒爐中加入1 kg粒度為2～0 mm試驗試樣，加熱到一定溫度后通入還原性氣體焦爐煤氣(H2、CO的體積含量分別為55%、10%)，流量為100 L/h，反應一定時間后停止通氣，還原產物水冷后濕式棒磨、筒式磁選機弱磁選、弱磁粗精礦再磨、磁選柱精選。

3 試驗結果與討論

3.1 還原焙燒—一段磨選試驗

試驗流程見圖1。

圖1 還原焙燒—一段磨選試驗流程

3.1.1 還原焙燒時間試驗

還原焙燒時間試驗的焙燒溫度為500℃，焙燒產物磨礦細度為－0.074 mm占71%，弱磁粗選磁場強度為120 kA/m，試驗結果見圖2。

圖2 還原焙燒時間試驗結果

從圖2可以看出，隨著還原時間的延長，弱磁選粗精礦鐵品位先顯著上升后小幅下降，鐵回收率變化不大。綜合考慮，確定后續試驗的還原焙燒時間為1 h。

3.1.2 還原焙燒溫度試驗

還原焙燒溫度試驗的焙燒時間為1 h，焙燒產物磨礦細度為－0.074 mm占71%，弱磁粗選磁場強度為120 kA/m，試驗結果見圖3。

圖3 還原焙燒溫度試驗結果

從圖3可以看出，隨著還原溫度的升高，弱磁粗選精礦鐵品位呈先快后慢的上升趨勢，鐵回收率呈先上升后下降趨勢。綜合考慮，確定后續試驗的還原焙燒溫度為550℃。

3.1.3 焙燒產物一段磨礦細度試驗

焙燒產物一段磨礦細度試驗的焙燒溫度為550℃，焙燒時間為 1 h，弱磁粗選磁場強度為 120 kA/m，試驗結果見圖4。

圖4 焙燒產物一段磨礦細度試驗結果

從圖4可以看出，隨著磨礦細度的提高，弱磁粗精礦鐵品位上升、回收率降低。綜合考慮，確定后續試驗的焙燒產物一段磨礦細度為－0.074 mm占40%。

3.1.4 弱磁粗選磁場強度試驗

弱磁粗選磁場強度試驗的焙燒產物一段磨礦細度為－0.074 mm占40%，試驗結果見圖5。

圖5 弱磁選磁場強度試驗結果

從圖5可以看出，隨著弱磁粗選磁場強度的提高，弱磁粗精礦鐵品位下降，鐵回收率上升。綜合考慮，確定筒式磁選機弱磁選磁場強度為120 kA/m。

3.2 弱磁粗精礦產品分析

利用磁化焙燒礦矯頑力強、易形成磁團聚的特點，弱磁粗選選擇筒式磁選機在較高磁場強度下對微細粒磁鐵礦物進行回收，確保弱磁粗選的鐵回收率。弱磁粗精礦顯微鏡下分析及能譜分析表明，粗精礦中既夾雜有非磁性顆粒，同時也夾雜有一定量程度不等的連生體。粗精礦顯微鏡照片見圖6。

圖6 弱磁粗精礦SEM照片

從圖6可以看出，標號A、B、C的顆粒為浸染少量硅鋁質雜質的磁鐵礦顆粒，標號D、E的顆粒是脈石礦物量極高的貧連生體。因此，要提高弱磁粗精礦鐵品位需進行再磨再選。

3.3 弱磁粗精礦再磨再選試驗

探索試驗結果表明，弱磁精選宜用磁選柱。因此，弱磁粗精礦再磨再選試驗的弱磁選設備為磁選柱，試驗流程見圖7。

圖7 弱磁粗精礦再磨再選試驗流程

3.3.1 磁選柱上升水用量試驗

磁選柱上升水量試驗的再磨細度為 －0.074 mm占77.6%，磁場強度為8.8 kA/m，磁場變化周期為4 s，試驗結果見圖8。

圖8 磁選柱上升水用量試驗結果

從圖8可以看出，隨著磁選柱上升水量的增加，精礦鐵品位提高，鐵回收率下降。綜合考慮，確定后續試驗的磁選柱上升水量為160 ml/s。

3.3.2 磁選柱磁場強度試驗

磁選柱磁場強度試驗的再磨細度為 －0.074 mm占77.6%，上升水量為160 mL/s，磁場變化周期為4 s，試驗結果見圖9。

圖9 磁選柱磁場強度試驗結果

從圖9可以看出，隨著磁場強度的提高，精礦鐵品位下降，鐵回收率上升。綜合考慮，確定后續試驗的磁選柱磁場強度為8.8 kA/m。

3.3.3 粗精礦再磨細度試驗

粗精礦再磨細度試驗的磁選柱上升水量為160 mL/s，磁場強度為8.8 kA/m，磁場變化周期為4 s，試驗結果見圖10。

圖10 粗精礦再磨細度試驗結果

從圖10可以看出，隨著再磨細度的提高，精礦鐵品位上升，鐵回收率下降。綜合考慮，確定粗精礦再磨細度為－0.074 mm占80.6%。

3.4 全流程試驗結果

在條件試驗和精選次數試驗的基礎上，進行了全流程試驗。試驗流程見圖11，試驗結果見表3。

圖11 選礦試驗全流程

表3 全磁選流程試驗結果 %

從表3可以看出，采用圖11所示的流程處理該礦石，可以獲得鐵品位為 62.46%、回收率為83.56%的鐵精礦。

4 結語

(1)龍煙礦區宣龍式鮞狀赤鐵礦石主要鐵礦物為隱晶質赤鐵礦，粒度在0.005～0.001 mm之間，是構成鮞粒的主要成分;礦石中的鐵主要以赤鐵礦的形式存在，占總鐵量的96.19%，有害元素S、P含量低;礦石易泥化。

(2)礦石采用還原焙燒—磨礦—弱磁粗選—粗精礦再磨—弱磁精選流程處理，可獲得鐵品位為62.46%、回收率83.56%的鐵精礦。

(3)試驗確定的工藝流程簡潔、能耗低、可操作性強，是該類鮞狀赤鐵礦開發利用的合理工藝。

［1］ 王成行，童 雄，孫吉鵬.某鮞狀赤鐵礦磁化焙燒—磁選試驗研究［J］.金屬礦山，2009(5):57-59.

［2］ 沈慧庭，周 波，黃曉毅，等.難選鮞狀赤鐵礦焙燒—磁選和直接還原工藝的探討［J］.礦冶工程，2008(10):31-33.

［3］ 祁超英，余永富，等.鄂西鮞狀赤鐵礦還原焙燒機理及分選有效途徑探析［J］.金屬礦山，2010(10):58-59.

［4］ 左 倩，王 一，田 賦，等.鄂西某鮞狀赤鐵礦焙燒磁選試驗研究［J］.金屬礦山，2008(8):37-39.

［5］ 劉若華，孫 偉，李珊梅，等.湖北某難選鮞狀赤鐵礦還原焙燒—磁選試驗［J］.金屬礦山，2011(9):117-119.

［6］ 白麗梅，劉麗娜，李 萌，等.對張家口地區鮞狀赤鐵礦還原焙燒磁選研究［J］.中國礦業，2009(3):85-86

［7］ 關 翔.對難選赤褐鐵礦焙燒—磁選探索性試驗研究［J］.中國礦業，2012(1):82-86.