宣龍式鮞狀赤鐵礦石磁化焙燒—弱磁選試驗

劉 碩 張亞輝 張 家 張艷嬌 張紅新 李洪潮

(1.武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070；2.中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所，河南 鄭州 450006)

宣龍式鮞狀赤鐵礦石磁化焙燒—弱磁選試驗

劉 碩1張亞輝1張 家1張艷嬌2張紅新2李洪潮2

(1.武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070；2.中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所，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、低耗開發利用方案，采用磁化焙燒—弱磁選工藝進行了選礦試驗研究。結果表明，0.2～0 mm的煙煤與-0.074 mm占62%的試樣按質量比12%混合，在800 ℃下焙燒45 min，焙燒產物磨至-0.074 mm占89.2%的情況下進行弱磁選(磁場強度為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

隨著我國經濟的高速發展，鐵礦石需求量大增，而可利用的優質鐵礦石資源卻逐漸減少，開展鮞狀赤鐵礦石的開發利用研究、尋找經濟可行的選礦工藝流程是我國鋼鐵行業所面臨的緊要課題[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，與寧鄉式鐵礦具有相同的鮞?；蚰I狀結構，共同被稱為鮞狀或腎狀赤鐵礦。所不同的是寧鄉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]。

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

1 試驗原料

1.1 原 礦

試驗用宣龍式鮞狀赤鐵礦石經顎式破碎機、對輥機、球磨機碎磨至-0.074 mm占62%后備用。試樣主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2，XRD分析結果見圖1。

表1 試樣主要化學成分分析結果Table 1 Main chemical components analysis of the raw ore %

表2 試樣鐵物相分析結果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

試驗用還原劑為某地煙煤，破碎、干磨至0.2～0 mm備用。煙煤工業分析結果見表3。

表3 煙煤工業成分分析結果Table 3 Industrial component analysis of the pulverized coal %

從表3可知，煙煤中的灰分含量較低、固定碳和揮發分含量較高，因此該煙煤是一種優質還原劑。

2 試驗方法

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間，然后放入水中冷卻，焙燒產物磨至-0.074 mm占89.2%后用XCGS-73型磁選管在一定磁場強度下磁選，分析計算磁選精礦鐵品位和鐵回收率。

3 試驗結果與討論

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，具體選用需根據礦石性質進行[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。

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

3.1 焙燒溫度對鐵精礦指標的影響

還原焙燒是一個化學反應過程，涉及到氣固相的傳質情況，這其中，溫度起著重要作用。溫度升高，反應速度加快，反應時間縮短。但升溫過高，鐵礦物會過還原為弱磁性的富氏體；升溫不夠，反應進程緩慢、還原程度也得不到保證，這些都不利于后續選別。因此，要選擇合適的焙燒溫度。

焙燒溫度對鐵精礦指標影響試驗的焙燒時間為45 min，煙煤與試樣的質量比為10%，焙燒產物弱磁選磁場強度為105.6 kA/m，試驗結果見圖2。

圖2 焙燒溫度對鐵精礦指標的影響

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 焙燒時間對鐵精礦指標的影響

焙燒時間對鐵精礦指標影響試驗的焙燒溫度為800 ℃，煙煤與試樣的質量比為10%，焙燒產物弱磁選磁場強度為105.6 kA/m，試驗結果見圖3。

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

3.3 煙煤與試樣質量比對鐵精礦指標的影響

根據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量比約為3.5%。為了保證還原氣氛的持久穩定，通常需要加大還原劑煙煤的用量。

圖3 焙燒時間對鐵精礦指標的影響

煙煤與試樣質量比對鐵精礦指標影響試驗的焙燒溫度為800 ℃，焙燒時間為45 min，焙燒產物弱磁選磁場強度為105.6 kA/m，試驗結果見圖4。

圖4 煙煤與試樣質量比對鐵精礦指標的影響

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

3.4 焙燒產物弱磁選磁場強度對鐵精礦指標的影響

焙燒產物弱磁選磁場強度對鐵精礦指標影響試驗的焙燒溫度為800 ℃，焙燒時間為45 min，煙煤與試樣質量比為12%，試驗結果見圖5，確定條件下的弱磁選鐵精礦和尾礦的光學顯微鏡照片見圖6、圖7。

圖5 焙燒產物弱磁選磁場強度對鐵精礦指標的影響

圖7 尾礦的顯微照片

從圖5可見，隨著弱磁選磁選場強的提高，鐵精礦鐵品位小幅下降、鐵回收率明顯上升。綜合考慮，確定弱磁選磁場強度為105.6 kA/m，對應的精礦鐵品位為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，同時存在少量硅酸鐵、赤鐵礦單體。

4 結 論

(1)宣龍式鮞狀赤鐵礦石鐵品位較高，達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%的試樣按質量比12%混合，在800 ℃下焙燒45 min，焙燒產物磨至-0.074 mm占89.2%的情況下進行弱磁選(磁場強度為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，可獲得品質不錯的鐵精礦。

[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研究[D].武漢：武漢科技大學，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].北京科技大學學報，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.

[3] 張漢泉,任亞峰,管俊芳.難選赤褐鐵礦焙燒—磁選試驗研究[J].中國礦業，2006(5)：44-48. Zhang Hanquan,Ren Yafeng,Guan Junfang.Experimental study on magnetic roasting-separation of refractory hematite limonite[J].China Mining Magazine,2006(5)：44-48.

[4] 王守敬,卞孝東,張艷嬌,等.宣龍式鮞狀赤鐵礦石工藝礦物學研究[J].金屬礦山，2013(10)：76-79. Wang Shoujing，Bian Xiaodong，Zhang Yanjiao,et al.Study on process mineralogy of Xuanlong Type Oolitic Hematite[J].Metal Mine,2013(10)：76-79.

[5] 郭秀平，龐玉榮，田江濤，等.龍煙鮞狀赤鐵礦石選礦試驗研究[J].金屬礦山，2013(3)：82-85. Guo Xiuping，Pang Yurong，Tian Jiangtao，et al.Experimental study of the beneficiation of Longyan oolitic hematite ore[J].Metal Mine,2013(3)：82-85.

[6] 張亞輝，張 家，張艷嬌，等.鮞狀赤鐵礦“磁化焙燒—晶粒長大—磁選”新工藝研究[J].武漢理工大學學報，2013(3):116-119. Zhang Yahui,Zhang Jia,Zhang Yanjiao,et al.Magnetizing roasting-grain growth-magnetic separation process for oolitic hematite ore dressing[J].Journal of Wuhan University of Technology，2013(3):116-119.

(責任編輯 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，博士研究生導師。

TD925.7,TD924.1+2

A

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