宣龍式鮞狀赤鐵礦石磁化焙燒—弱磁選試驗(yàn)

劉 碩 張亞輝 張 家 張艷嬌 張紅新 李洪潮

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006)

宣龍式鮞狀赤鐵礦石磁化焙燒—弱磁選試驗(yàn)

劉 碩1張亞輝1張 家1張艷嬌2張紅新2李洪潮2

(1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006)

宣龍式鮞狀赤鐵礦石鐵品位較高，達(dá)48.65%，主要鐵礦物為赤鐵礦，占總鐵的85.84%，其次是碳酸鐵，占總鐵的9.50%，磁性鐵含量較低，僅占總鐵的3.12%；脈石礦物主要為石英，磷、鋁等有害元素含量均不高。為探索該資源的高效、低耗開發(fā)利用方案，采用磁化焙燒—弱磁選工藝進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。結(jié)果表明，0.2～0 mm的煙煤與-0.074 mm占62%的試樣按質(zhì)量比12%混合，在800 ℃下焙燒45 min，焙燒產(chǎn)物磨至-0.074 mm占89.2%的情況下進(jìn)行弱磁選(磁場(chǎng)強(qiáng)度為105.6 kA/m)，可得到鐵品位為62.50%、鐵回收率為85.50%的鐵精礦。因此，磁化焙燒—弱磁選工藝適合處理宣龍式鮞狀赤鐵礦石。

鮞狀赤鐵礦 磁化焙燒 弱磁選

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鐵礦石需求量大增，而可利用的優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源卻逐漸減少，開展鮞狀赤鐵礦石的開發(fā)利用研究、尋找經(jīng)濟(jì)可行的選礦工藝流程是我國鋼鐵行業(yè)所面臨的緊要課題[1]。

宣龍式赤鐵礦主要分布于冀北張家口市的宣化、赤城、懷來等地，屬沉積型鐵礦，與寧鄉(xiāng)式鐵礦具有相同的鮞粒或腎狀結(jié)構(gòu)，共同被稱為鮞狀或腎狀赤鐵礦。所不同的是寧鄉(xiāng)式鐵礦含磷及碳酸鹽礦物較高，而宣龍式鐵礦鮞粒較大、含磷較低[2-5]。

針對(duì)宣龍式鐵礦石的特點(diǎn)，開展相應(yīng)的選礦試驗(yàn)研究，尋找有效富集鐵礦物、去除雜質(zhì)的工藝與方法，是盤活此類資源的基本前提。

1 試驗(yàn)原料

1.1 原 礦

試驗(yàn)用宣龍式鮞狀赤鐵礦石經(jīng)顎式破碎機(jī)、對(duì)輥機(jī)、球磨機(jī)碎磨至-0.074 mm占62%后備用。試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2，XRD分析結(jié)果見圖1。

表1 試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Main chemical components analysis of the raw ore %

表2 試樣鐵物相分析結(jié)果Table 2 Iron phase analysis of the raw ore %

圖1 鮞狀赤鐵礦的XRD分析

從表1可知，試樣鐵品位較高，但磷、硅和鋁含量都不高。

從表2可知，試樣中的鐵主要為赤褐鐵，占總鐵的85.84%，其次是碳酸鐵，占總鐵的9.50%，磁性鐵含量較低，僅占總鐵的3.12%。

從圖1可見，試樣中的主要礦物有赤鐵礦、菱鐵礦和石英，未見其他礦物的衍射峰。

1.2 還原劑

試驗(yàn)用還原劑為某地?zé)熋海扑椤⒏赡ブ?.2～0 mm備用。煙煤工業(yè)分析結(jié)果見表3。

表3 煙煤工業(yè)成分分析結(jié)果Table 3 Industrial component analysis of the pulverized coal %

從表3可知，煙煤中的灰分含量較低、固定碳和揮發(fā)分含量較高，因此該煙煤是一種優(yōu)質(zhì)還原劑。

2 試驗(yàn)方法

將試樣與煙煤按一定比例混合，置于KSY-12-16S型箱式電阻爐中，在一定溫度下焙燒一定時(shí)間，然后放入水中冷卻，焙燒產(chǎn)物磨至-0.074 mm占89.2%后用XCGS-73型磁選管在一定磁場(chǎng)強(qiáng)度下磁選，分析計(jì)算磁選精礦鐵品位和鐵回收率。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

鐵礦石的磁化焙燒按照焙燒氣氛的不同，可分為氧化焙燒、中性焙燒和還原焙燒，具體選用需根據(jù)礦石性質(zhì)進(jìn)行[6]。本試樣中的主要鐵礦物為赤鐵礦，為提高其可選性，宜采用還原焙燒工藝。

還原焙燒工藝參數(shù)直接影響著赤鐵礦轉(zhuǎn)化為磁鐵礦的程度，以及生成磁鐵礦的結(jié)晶狀況、晶粒大小。因此，為給后續(xù)選別創(chuàng)造有利條件，開展焙燒工藝參數(shù)研究十分必要[7]。

3.1 焙燒溫度對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

還原焙燒是一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程，涉及到氣固相的傳質(zhì)情況，這其中，溫度起著重要作用。溫度升高，反應(yīng)速度加快，反應(yīng)時(shí)間縮短。但升溫過高，鐵礦物會(huì)過還原為弱磁性的富氏體；升溫不夠，反應(yīng)進(jìn)程緩慢、還原程度也得不到保證，這些都不利于后續(xù)選別。因此，要選擇合適的焙燒溫度。

焙燒溫度對(duì)鐵精礦指標(biāo)影響試驗(yàn)的焙燒時(shí)間為45 min，煙煤與試樣的質(zhì)量比為10%，焙燒產(chǎn)物弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為105.6 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 焙燒溫度對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

從圖2可知，隨著焙燒溫度的升高，鐵精礦鐵品位上升、鐵回收率先升后降。綜合考慮，確定焙燒溫度為800 ℃。

3.2 焙燒時(shí)間對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

焙燒時(shí)間對(duì)鐵精礦指標(biāo)影響試驗(yàn)的焙燒溫度為800 ℃，煙煤與試樣的質(zhì)量比為10%，焙燒產(chǎn)物弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為105.6 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

從圖3可知，隨著焙燒時(shí)間的延長，鐵精礦鐵品位和鐵回收率均先上升后維持在高位。因此，確定焙燒時(shí)間為45 min。

3.3 煙煤與試樣質(zhì)量比對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

根據(jù)試樣成分和還原理論，試樣中的赤鐵礦還原為磁鐵礦，理論煙煤消耗量與試樣的質(zhì)量比約為3.5%。為了保證還原氣氛的持久穩(wěn)定，通常需要加大還原劑煙煤的用量。

圖3 焙燒時(shí)間對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

煙煤與試樣質(zhì)量比對(duì)鐵精礦指標(biāo)影響試驗(yàn)的焙燒溫度為800 ℃，焙燒時(shí)間為45 min，焙燒產(chǎn)物弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為105.6 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 煙煤與試樣質(zhì)量比對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

從圖5可見，隨著煙煤與試樣質(zhì)量比的提高，鐵精礦品位和回收率均呈先升后降，高點(diǎn)在煙煤與試樣質(zhì)量比為12%處。因此，確定煙煤與試樣質(zhì)量比為12%。

3.4 焙燒產(chǎn)物弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

焙燒產(chǎn)物弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵精礦指標(biāo)影響試驗(yàn)的焙燒溫度為800 ℃，焙燒時(shí)間為45 min，煙煤與試樣質(zhì)量比為12%，試驗(yàn)結(jié)果見圖5，確定條件下的弱磁選鐵精礦和尾礦的光學(xué)顯微鏡照片見圖6、圖7。

圖5 焙燒產(chǎn)物弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響

圖7 尾礦的顯微照片

從圖5可見，隨著弱磁選磁選場(chǎng)強(qiáng)的提高，鐵精礦鐵品位小幅下降、鐵回收率明顯上升。綜合考慮，確定弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為105.6 kA/m，對(duì)應(yīng)的精礦鐵品位為62.50%，鐵回收率為85.50%。

從圖6可見，弱磁選鐵精礦中主要為磁鐵礦單體顆粒，赤鐵礦和脈石主要以磁鐵礦連生體的形式存在。

從圖7可見，弱磁選尾礦中主要為石英單體，同時(shí)存在少量硅酸鐵、赤鐵礦單體。

4 結(jié) 論

(1)宣龍式鮞狀赤鐵礦石鐵品位較高，達(dá)48.65%，85.84%的鐵為赤褐鐵，其次是碳酸鐵，占總鐵的9.50%，磁性鐵含量較低，僅占總鐵的3.12%；脈石礦物主要為石英。試樣磷、硅和鋁含量均不高。

(2)0.2～0 mm的煙煤與-0.074 mm占62%的試樣按質(zhì)量比12%混合，在800 ℃下焙燒45 min，焙燒產(chǎn)物磨至-0.074 mm占89.2%的情況下進(jìn)行弱磁選(磁場(chǎng)強(qiáng)度為105.6 kA/m)，可得到鐵品位為62.50%、鐵回收率為85.50%的鐵精礦。因此，磁化焙燒—弱磁選工藝處理宣龍式鮞狀赤鐵礦石，可獲得品質(zhì)不錯(cuò)的鐵精礦。

[1] 孫志勇.鄂西鮞狀赤鐵礦磁化焙燒—金屬化焙燒工藝選礦試驗(yàn)研究[D].武漢：武漢科技大學(xué)，2010. Sun Zhiyong.Experimental Research on E'xi Oolitic Hematite with Magnetic Roasting and Metallic Roasting Processes[D].Wuhan:Wuhan University of Science and Technology,2010.

[2] 李克慶，王立寧，倪 文，等.宣龍式鐵礦焙燒還原—磁選工藝及其影響因素[J].北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2011(2)：153-156. Li Keqing,Wang Lining,Ni Wen,et al.Roasting reduction-magnetic separation technology of Xuanlong type iron ore and its relevant influencing factors[J].Journal of University of Science and Technology Beijing，2011(2)：153-156.

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(責(zé)任編輯 羅主平)

Research on Magnetizing Roasting-Low Intensity Magnetic Separation of a Xuanlong-Type Oolitic Hematite Ore

Liu Shuo1Zhang Yahui1Zhang Jia1Zhang Yanjiao2Zhang Hongxin2Li Hongchao2

(1.CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering,WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070，China；2.ZhengzhouInstituteofMultipurposeUtilizationofMineralResources,CAGS,Zhengzhou450006,China)

The iron grade of Xuanlong-type Oolitic hematite ore is up to 48.65%.Main iron mineral is hematite,accounting for 85.84% of the total iron,followed by iron carbonate,representing 9.50%.The content of magnetic iron is low,only 3.12%.Gangue minerals are quartz with trace of harmful elements,phosphorus,aluminum,etc..In order to explore efficient,low-consumption development and utilization of the resources,the process of magnetic roasting-low intensity magnetic separation was selected.The results showed that the mass ratio of sample with 0.2 ～ 0 mm bituminous coal and -0.074 mm accounted for 62% as 12%,roasted at 800 ℃ for 45 min,ground the roasted products to 89.2% -0.074 mm,and through the process of low intensity magnetic separation (magnetic field intensity 105.6 kA/m),iron concentrate with iron grade of 62.50% and recovery of 85.50% was obtained.Therefore,the process of magnetic roasting-low intensity magnetic separation is the suitable process to deal with Xuanlong-type oolitic hematite.

Oolitic hematite ore,Magnetizing roasting,Low intensity magnetic separation

2015-03-01

劉 碩(1991—)，男，碩士研究生。通訊作者 張亞輝(1966—)，男，教授，博士研究生導(dǎo)師。

TD925.7,TD924.1+2

A

1001-1250(2015)-05-077-04