重慶某菱鐵礦石磁化焙燒—磁選試驗

蔡新偉 葛英勇 瞿 軍

(武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070)

重慶某菱鐵礦石磁化焙燒—磁選試驗

蔡新偉 葛英勇 瞿 軍

(武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070)

為了確定重慶某高度氧化的菱鐵礦資源的開發利用方案，采用磁化焙燒—磨礦—弱磁選工藝進行了選礦試驗。結果表明:在磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時間為50 min、配碳量為10%、磁化焙燒產物的磨礦細度為-200目占88%、弱磁選磁場強度為119.43 kA/m的情況下，可獲得鐵品位為58.94%、鐵回收率為76.38%的弱磁選精礦；弱磁選精礦中Al2O3、MgO、MnO的含量較高,是僅次于SiO2的影響精礦鐵品位的因素，這些雜質有待后續反浮選試驗脫除。

菱鐵礦 磁化焙燒 弱磁選

菱鐵礦是我國鐵礦石資源中的一種重要礦種[1]，已探明儲量達18.3億t，占鐵礦石總儲量的約14%。陜西大西溝菱鐵礦床儲量超過3億t，是目前國內發現的最大的菱鐵礦床[2-3]。由于菱鐵礦選冶難度較大，目前開發利用量不足總儲量的10%[4]。

在常用的菱鐵礦選礦方法中，還原焙燒—弱磁選法最常被運用[5-13]。為確定重慶某菱鐵礦資源的開發利用方案，對有代表性的礦石進行了煤基磁化焙燒—弱磁選試驗。

1 試驗原料

1.1 礦 樣

礦樣主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。

從表1可知，礦石中的主要有用元素鐵含量為36.92%，主要雜質元素為硅、鋁、鈣、鎂、錳等。

表1 礦樣主要化學成分分析結果

Table 1 The main chemical composition analysis results of the ore %

表2 礦樣鐵物相分析結果

Table 2 Iron phase analysis results of the ore %

從表2可知：礦石中的碳酸鐵僅占總鐵的52.33%，氧化鐵占總鐵的27.74%，說明該菱鐵礦氧化程度較高；硫化鐵和磁性鐵含量均較低，不可回收利用的硅酸鐵含量較高，占總鐵的18.31%，這將顯著影響礦石的鐵回收率。

礦石中的氧化鋁、氧化鎂和氧化錳含量較高，分別為11.66%、2.63%和1.05%。工藝礦物學分析表明，礦石中的鎂和錳會部分替代菱鐵礦中的鐵，形成錳菱鐵礦、鎂菱鐵礦等變種，而鋁會以類質同象形式替代菱鐵礦中的鐵，造成鐵礦物單體解離困難。

1.2 還原煤

試驗用還原煤為市售無煙煤，工業成分分析結果見表3。

表3 還原煤工業成分分析結果

Table 3 Industrial composition analysisresults of raw coal %

從表3可知，還原煤固定碳含量非常高，灰分含量僅占總含量的13.00%，表明該還原煤屬優質還原劑。

2 試驗方法

按比例稱取破碎至2～0 mm的礦石與2～0 mm的還原煤并混勻，然后置于耐火材料盒中，待湘潭湘儀儀器有限公司生產的SX-5-12箱式電阻爐爐溫達到設定溫度后置入，還原一定時間后取出、水淬冷卻、烘干，然后進行磨礦—弱磁選(弱磁選采用武漢洛克粉磨設備制造有限公司生產的RK/CXC-φ50型磁選管)，對弱磁選精礦進行分析計算。試驗流程見圖1。

圖1 磁化焙燒—弱磁選試驗流程Fig.1 Magnetic roasting-low intensitymagnetic separation process

3 試驗結果及討論

3.1 磁化焙燒條件試驗

3.1.1 磁化焙燒時間試驗

磁化焙燒時間試驗在焙燒溫度為800 ℃、配碳量(煤粉質量與煤粉+礦石質量之比)為8%、磁化焙燒產物磨礦細度為-200目占90%、弱磁選磁場強度為119.43 kA/m的情況下進行，試驗結果見圖2。

圖2 焙燒時間試驗結果Fig.2 The test results for different roasting time ◆—品位；▲—回收率

從圖2可以看出，弱磁選精礦鐵品位和鐵回收率均隨著焙燒時間的延長先快速提高后升速趨緩，當焙燒時間超過50 min 后，弱磁選精礦鐵品位和鐵回收率均小幅下降。弱磁選精礦指標隨磁化焙燒時間延長而改善與菱鐵礦分解和赤褐鐵礦還原越來越充分有關；磁化焙燒時間過長，會使部分磁鐵礦氧化成弱磁性的鐵礦物。綜合考慮，確定磁化焙燒時間為50 min。

3.1.2 焙燒溫度試驗

在確定了焙燒時間為50 min的情況下，固定配碳量為8%、磁化焙燒產物磨礦細度為-200目占90%、弱磁選磁場強度為119.43 kA/m，磁化焙燒溫度試驗結果見圖3。

圖3 焙燒溫度試驗結果Fig.3 The test results at different roasting temperature ◆—品位；▲—回收率

從圖3可以看出，隨著焙燒溫度的升高，弱磁選精礦鐵品位上升，鐵回收率先升后降。這是由于磁化焙燒溫度升高菱鐵礦分解和赤褐鐵礦還原更充分所致，但磁化焙燒溫度過高會使鐵氧化物與SiO2反應生成弱磁性的鐵橄攬石，從而影響弱磁選精礦鐵回收率。綜合考慮，確定磁化焙燒溫度為800 ℃。

3.1.3 配碳量試驗

在確定了磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時間為50 min的情況下，磁化焙燒產物磨礦細度為-200目占90%、弱磁選磁場強度為119.43 kA/m，配碳量試驗結果見圖4。

圖4 配碳量試驗結果Fig.4 The test results for different carbon charging rate ◆—品位；▲—回收率

從圖4可以看出，隨著配碳量的提高，弱磁選精礦鐵品位和鐵回收率均先上升后下降。因此確定配碳量為10%。

3.2 磨礦—弱磁選條件試驗

3.2.1 弱磁選磁場強度試驗

磁場強度是弱磁選的重要參數，因此進行弱磁選磁場強度試驗很有必要。在磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時間為50 min、配碳量為10%、磁化焙燒產物磨礦細度為-200目占90%的條件下進行弱磁選磁場強度試驗，試驗結果見圖5。

圖5 磁場強度試驗結果Fig.5 The test results at different magnetic field intensity ◆—品位；▲—回收率

從圖5可以看出，隨著磁場強度的提高，弱磁選精礦鐵品位下降、鐵回收率上升。綜合考慮，確定弱磁選磁場強度為119.43 kA/m 。

3.2.2 磨礦細度試驗

礦物的充分單體解離有利于精礦品位和回收率的提高，因此有必要對焙燒產物進行磨礦細度試驗。在磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時間為50 min、配碳量為10%、弱磁選磁場強度為119.43 kA/m的情況下進行磨礦細度試驗，試驗結果見圖6，確定細度下的弱磁選精礦主要化學成分分析結果見表4。

從圖6可以看出，隨著磨礦細度的提高，弱磁選精礦鐵品位先顯著上升后微幅下降，鐵回收率下降。綜合考慮，確定磁化焙燒產物的磨礦細度為-200目占88%，對應的精礦鐵品位為58.94%、鐵回收率為76.38%。

圖6 磨礦細度試驗結果Fig.6 The test results at different grinding fineness ◆—品位；▲—回收率表4 弱磁選精礦主要化學成分分析結果

Table 4 The main chemical component analysis results oflow intensity magnetic concentrate %

從表4可以看出，弱磁選精礦中Al2O3、MgO、MnO的含量較高，是僅次于SiO2的影響精礦鐵品位的雜質成分，反浮選工藝提質降雜試驗研究情況將另文介紹。

4 結 論

(1)重慶某菱鐵礦資源為高度氧化的菱鐵礦資源，礦石鐵品位為36.92%，碳酸鐵僅占總鐵的52.33%，氧化鐵達總鐵的27.74%，礦石中的硅酸鐵含量較高將是影響鐵回收的重要因素。

(2)采用磁化焙燒—磨礦—弱磁選工藝處理該礦石，在磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時間為50 min、配碳量為10%、磁化焙燒產物的磨礦細度為-200目占88%、弱磁選磁場強度為119.43 kA/m的情況下，可獲得鐵品位為58.94%、鐵回收率為76.38%的弱磁選精礦。

(3)弱磁選精礦中Al2O3、MgO、MnO的含量較高，是僅次于SiO2的影響精礦鐵品位的雜質成分，這些雜質的進一步脫除有待反浮選工藝完成，本文不作介紹。

[1] 朱德慶，何 威，潘 建，等.新疆某菱鐵礦磁化焙燒—磁選試驗[J].金屬礦山,2012(5):79-81. Zhu Deqing，He Wei，Pan Jian，et al.A study of magnetizing roasting-magnetic separation for Xinjiang a siderite[J].Metal Mine，2012(5):79-81.

[2] 閆樹芳,孫體昌,許 言.菱鐵礦石煤基直接還原過程中礦物的轉化行為[J].金屬礦山，2012(2):67-72. Yan Shufang,Sun Tichang,Xu Yan.Conversion behavior of minerals in the coal-based direct reduction process of the siderite ore [J].Metal Mine,2012(2):67-72.

[3] 王 昆，戴惠新.菱鐵礦選礦現狀[J].礦產綜合利用，2012(1)：6-9. Wang Kun,Dai Huixin.Mineral processing status of sederite[J].Multipurpose Utilization of Mineral Resources,2012(1)：6-9.

[4] 羅立群.菱鐵礦的選礦開發研究與發展前景[J].金屬礦山，2006(1) ：68-72. Luo Liqun.Explorative research on beneficiation of siderite and its development prospect[J].Metal Mine,2006(1) ：68-72.

[5] 羅立群,張涇生，高遠揚,等.菱鐵礦干式冷卻磁化焙燒技術研究[J].金屬礦山,2004(10) ：79-83. Luo Liqun，Zhang Jingsheng，Gao Yuanyang，et al.Research on dry cooling magnetic roasting technology for siderite ore[J].Metal Mine,2004(10) ：79-83.

[6] 張迎春，楊秀紅，王英哲，等.空氣環境下熱處理菱鐵礦的形貌特征[J].黑龍江科技學院學報，2001(1) ：41-43. Zhang Yingchun，Yang Xiuhong，Wang Yingzhe，et al.Tophography characteristics of siderite heat-treated in air condition[J].Journal of Heilongjiang Institute of Science，2001(1) ：41-43.

[7] Youssef M A，Morsi M B.Reduction roast and magnetic separation of oxidized iron ores for the production of blast furnace feed[J].Canadia Metallurgical Quarterly，1998(5):419-428.

[8] Thumhofer A,Schachinger M,Winter E,et al.Iron ore reduction in a laboratory scale fluidized bed reactor-effect of pre-reduction on final reduction degree[J].ISIJ International，2005(2)：151-158.

[9] Abdouni H，Modaressi A，Heizmann.Chemical Reaction[J].Reativity Solids，1988(5)：108-110.

[10] 閆樹芳,孫體昌，寇 玨，等.某菱鐵礦直接還原焙燒磁選工藝研究[J].金屬礦山,2011(5):89-92. Yan Shufang，Sun Tichang，Kou Jue，et al.Research on direct reduction roast and magnetic separation process of a siderite ore[J].Metal Mine,2011(5):89-92.

[11] 張新燕，李玉祥，李 輝.低品位難選菱鐵礦煤基還原試驗研究[J].硅酸鹽通報,2013(1):25-29. Zhang Xinyan,Li Yuxiang,Li Hui.Experimental study on coal-base reducing low-grade refractory siderite[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2013(1):25-29.

[12] 閆樹芳，孫體昌，許 言.煤種對嘉峪關某菱鐵礦直接還原的影響[J].中國有色金屬學報，2012(5):1462-1467. Yan Shufang,Sun Tichang,Xu Yan.Effects of coals on direct reduction roasting of siderite ore from Jiayuguan[J].The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2012(5):1462-1467.

[13] 王 成，秦 磊，胡海祥，等.云南某菱鐵礦提鐵降硫選礦試驗研究[J].礦業研究與開發，2012(1):49-52. Wang Cheng,Qin Lei,Hu Haixiang,et al.Experimental research on iron increase and desulfurization of a siderite ore from Yunnan[J].Mining Research and Development，2012(1):49-52.

(責任編輯 羅主平)

Magnetization Roasting-Magnetic Separation on a Siderite Ore from Chongqing

Cai Xinwei Ge Yingyong Qu Jun

(SchoolofResourcesandEnvironmental，WuhanUniversityofTechnology，Wuhan430070,China)

In order to confirm the utilization scheme of a highly oxidized siderite ore from Chongqing Province，the experimental study of the magnetic roasting-grinding-low intensity magnetic separation process was carried out.Under the conditions of roasting temperature at 800 ℃ for 50 min，the consumption of coal of 10%，the grind fineness of roasted product for 88% passing 200 mesh，low intensity magnetic separation of magnetic field intensity of 119.43 kA/m，low intensity magnetic concentrate with iron grade of 58.94%，and iron recovery of 76.38% were obtained.After SiO2，the high contents of MgO，MnO and Al2O3in the weak magnetic separation concentrate are the factors that affect the iron grade of concentrate.

Siderite，Magnetic roasting，Low intensity magnetic separation

2015-07-22

蔡新偉(1991—)，男，碩士研究生。通訊作者 葛英勇(1961—)，男，教授，博士，博士研究生導師。

TF046，TD924.1+2

A

1001-1250(2015)-11-066-04