貴州某褐鐵礦磁化焙燒—磁選試驗

丁寶成 楊大兵 宛士軍 王 雄

(1.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢430081；2.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點實驗室，湖北 武漢430081)

貴州某褐鐵礦磁化焙燒—磁選試驗

丁寶成1,2楊大兵1,2宛士軍1,2王 雄1,2

(1.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢430081；2.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點實驗室，湖北 武漢430081)

貴州某褐鐵礦石為低硫磷褐鐵礦石，鐵品位為47.14%，鐵礦物主要有褐鐵礦，纖鐵礦、硬錳礦、軟錳礦、黃鐵礦少量，褐鐵礦呈不規(guī)則膠狀、土狀分布，與脈石礦物共生關(guān)系密切，磨礦過程不僅難以實現(xiàn)有用礦物與脈石礦物的有效分離，而且容易泥化，因而直接強磁選或重選均難以獲得理想的分選指標(biāo)。為解決該褐鐵礦石資源的開發(fā)利用問題，采用磁化焙燒—磁選工藝對該礦石進行了選礦試驗。結(jié)果表明，在無煙煤(2～0 mm)與礦樣(3～0 mm)質(zhì)量比為5%，焙燒溫度為850 ℃，保溫時間為40 min，焙燒產(chǎn)物的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占97.5%，中磁選磁場強度為218.95 kA/m情況下，可獲得鐵品位為66.23%、鐵回收率為97.53%的鐵精礦。

褐鐵礦 磁化焙燒 磁選

褐鐵礦在我國分布廣泛，資源儲量很大，已探明儲量為12.3億t。在我國鐵礦資源供需矛盾日益突出的今天，找到合適的褐鐵礦選別方法，對我國鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)、平穩(wěn)發(fā)展具有十分重要的意義。

化學(xué)成分不穩(wěn)定、含水量不固定、磨礦過程中容易過粉碎、選別難度大等都是褐鐵礦的基本特征。目前褐鐵礦選別主要采用重選、強磁選、磁化焙燒—弱(中)磁選等工藝。其中，磁化焙燒—弱(中)磁選是選別褐鐵礦的較有效方法。本試驗將采用該方法對貴州某褐鐵礦進行選礦工藝研究。

1 試驗原料

1.1 礦 樣

試驗所用礦樣呈紅褐色，松散土狀。礦石中的主要鐵礦物為褐鐵礦，其他金屬礦物纖鐵礦、硬錳礦、軟錳礦、黃鐵礦等少量，偶見砷鎳鈷礦；脈石礦物主要有石英、藍晶石、葉臘石、黏土礦物等，磷灰石和三水鋁石少量。

礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，顯微鏡下褐鐵礦的形態(tài)見圖1，烘干、破碎至3～0 mm的焙燒樣粒度分析結(jié)果見表2。

表1 礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果

Table 1 Main chemical composition analysis of the raw material %

圖1 礦樣礦相照片F(xiàn)ig.1 Microscope phase photo of the ore Lm—褐鐵礦；Ps—硬錳礦；Pvr—軟錳礦表2 試樣粒度篩析結(jié)果

Table 2 Particle size analysis of the sample %

從表1可以看出，該礦石鐵品位為47.14%，SiO2含量達22.62%，錳含量12.35%，其他成分含量均較低。

從圖1可以看出，褐鐵礦(Lm)呈不規(guī)則膠狀或土狀分布，與硬錳礦(Ps)和軟錳礦(Pvr)等礦物緊密共生，界面不清晰，偶爾可見交代黃鐵礦等礦物，褐鐵礦集合體粒徑多在0.5～0.05 mm，最大者可達1 mm。

從表2可以看出，礦石泥化嚴(yán)重，破碎后-0.038 mm含量高達18.67%，直接用物理方法分選難以獲得理想的分選指標(biāo)。

1.2 無煙煤

試驗用還原劑為貴西某無煙煤煤粉，粒度為2～0 mm，主要工業(yè)成分見表3。

表3 無煙煤工業(yè)成分分析結(jié)果

Table 3 Industrial components analysis of anthracite %

從表3可以看出，無煙煤灰分、硫含量均較低，固定碳含量較高，屬優(yōu)質(zhì)還原劑。

2 試驗方法

將試驗礦樣200 g與無煙煤煤粉按一定比例(無煙煤與礦樣質(zhì)量比)混勻后，加入鐵罐中，待SX2-10-13型馬弗爐內(nèi)溫度達到預(yù)設(shè)溫度后，將裝有反應(yīng)物的鐵罐放入爐內(nèi)反應(yīng)一定時間，焙燒產(chǎn)物經(jīng)水淬冷卻、烘干，用XMQ-67型磨機磨礦、CXG-99型磁選管磁選，分別考察無煙煤用量、焙燒溫度、保溫時間、焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度和磁選磁場強度對磁選精礦鐵品位和回收率的影響。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 焙燒試驗

3.1.1 無煙煤用量試驗

無煙煤用量試驗固定焙燒溫度為850 ℃，保溫時間為40 min，焙燒產(chǎn)物磨至-0.074 mm占90%，中磁選磁場強度為278.66 kA/m，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 無煙煤用量試驗結(jié)果Fig.2 Test result on dosage of anthracite■—品位；●—回收率

從圖2可以看出，還原劑無煙煤用量從3%增加至9%，中磁精礦鐵回收率小幅下降，鐵品位先上升后下降，高點在無煙煤用量為5%時。因此，確定無煙煤用量為5%。

3.1.2 焙燒溫度試驗

焙燒溫度試驗固定無煙煤用量為5%，保溫時間為40 min，焙燒產(chǎn)物磨至-0.074 mm占90%，中磁選磁場強度為278.66 kA/m，試驗結(jié)果見圖3。

圖3 焙燒溫度試驗結(jié)果Fig.3 Test result on different roast-temperature■—品位；●—回收率

從圖3可以看出，隨著焙燒溫度的升高，中磁精礦鐵回收率上升，鐵品位先上升后下降，高點在850 ℃時。綜合考慮，確定焙燒溫度為850 ℃。

3.1.3 保溫時間試驗

保溫時間試驗固定無煙煤用量為5%，焙燒溫度為850 ℃，焙燒產(chǎn)物磨至-0.074 mm占90%，中磁選磁場強度為278.66 kA/m，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 保溫時間試驗結(jié)果Fig.4 Test result for different length of roasting time■—品位；●—回收率

從圖4可以看出，隨著保溫時間的延長，中磁精礦鐵品位先上升后下降，鐵回收率先下降后上升。綜合考慮，確定保溫時間為40 min。

3.2 磨礦—磁選試驗

3.2.1 焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度試驗

焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度試驗固定無煙煤用量為5%，焙燒溫度為850 ℃，保溫時間為40 min，磨礦產(chǎn)品中磁選磁場強度為278.66 kA/m，試驗結(jié)果見圖5。

圖5 磨礦細(xì)度試驗結(jié)果Fig.5 Test result at different grinding fineness■—品位；●—回收率

從圖5可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，中磁精礦鐵品位先上升后小幅下降，鐵回收率先上升后維持在高位。綜合考慮，確定焙燒產(chǎn)物的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占97.5%。

3.2.2 磁選磁場強度試驗

磁選磁場強度試驗固定無煙煤用量為5%，焙燒溫度為850 ℃，保溫時間為40 min，焙燒產(chǎn)物的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占97.5%，試驗結(jié)果見圖6。

圖6 磁選磁場強度試驗結(jié)果Fig.6 Separation results at different magnetic field intensity■—品位；●—回收率

從圖6可以看出，隨著磁場強度的提高，磁選精礦鐵品位先小幅下降后顯著下降，鐵回收率先大幅度上升后升幅趨緩。綜合考慮，確定磁選磁場強度為218.95 kA/m，對應(yīng)的精礦鐵品位為66.23%，鐵回收率為97.53%。

4 結(jié) 論

(1)貴州某褐鐵礦樣主要鐵礦物為褐鐵礦，纖鐵礦、硬錳礦、軟錳礦、黃鐵礦少量，其中褐鐵礦呈不規(guī)則膠狀、土狀分布，與脈石礦物共生關(guān)系密切，磨礦過程不僅難以實現(xiàn)有用礦物與脈石礦物的有效分離，而且容易過粉碎，因此，直接磁選難以獲得理想的分選指標(biāo)。

(2)采用磁化焙燒—磁選工藝處理該礦石，在無煙煤用量為5%，焙燒溫度為850 ℃，保溫時間為40 min，焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度為-0.074 mm占97.5%，中磁選磁場強度為218.95 kA/m情況下，可獲得鐵品位為66.23%、鐵回收率為97.53%的鐵精礦。

[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． Wang Chenghang，Tong Xiong，Sun Jipeng.Research on the magnetizing roasting and magnetic separation of an oolitic hematite ore[J].Metal Mine，2009(5)：57-59.

[2] 黃紅軍，胡岳華，楊 帆，等．某復(fù)雜難選紅鐵礦磁化焙燒—磁選工藝及機理研究[J].礦冶工程，2010,30(6):38-41. Huang Hongjun，Hu Yuehua，Yang Fan，et al.Study on the technology andmechanism of magnetic roasting and separation of a refractory red iron ore[J].Mining and Metallurgical Engineering，2010,30(6):38-41.

[3] 高照國，曹耀華，劉紅召，等．湖南某褐鐵礦磁化焙燒—磁選試驗[J]．金屬礦山，2013(1)：73-75． Gao Zhaoguo，Cao Yaohua，Liu Hongzhao，et al.Experiments on the magnetic roasting-magnetic separation of a limonite in Hunan[J].Metal Mine，2013(1):73-75.

[4] 羅立群，樂 毅．難選物料磁化焙燒技術(shù)的研究與發(fā)展[J]．中國礦業(yè)，2007，16(3)：55-58． Luo Liqun，Yue Yi.Applied researches and new developments of magnetizing roasting on iron materials[J].China Mining Magazine，2007,16(3):55-58.

[5] 呂振福，韓躍新，李艷軍．遼寧野豬溝鐵礦石工藝礦物學(xué)研究[J]．金屬礦山，2010(2)：80-83. Lu Zhenfu，Han Yuexin，Li Yanjun.Mineralogical process investigation on Liaoning Yezhugou iron ore[J].Metal Mine,2010(2):80-83.

[6] 柏少軍，文書明，劉殿文，等．云南某高磷褐鐵礦石選冶聯(lián)合工藝研究[J].金屬礦山，2010(1)：54-58. Bai Shaojun，Wen Shuming，Liu Dianwen，et al.Research on dressing-metallurgy combination processing for Yunnan a high phosphorous limonite ore[J].Metal Mine,2010(1):54-58.

[7] 沈遠海，羅仙平，馮曉雙，等.鐵坑褐鐵礦石壓球—磁化焙燒—弱磁選試驗[J].金屬礦山，2012(8)：48-51. Shen Yuanhai，Luo Xianping，F(xiàn)eng Xiaoshuang，et al.Experimental study on the beneficiation of Tiekeng limonite ore by ball-pressure pelletization-magnetization roasting-low intensity magnetic separation[J].Metal Mine，2012(8)：48-51.

[8] 張家友，周芳芳，傅楊榮，等.海南島北部紅土型褐鐵礦開發(fā)問題探討[J].金屬礦山，2012(2)：162-165. Zhang Jiayou，Zhou Fangfang，F(xiàn)u Yangrong，et al.Development issues study on lateritic limonite in North Hainan Island[J].Metal Mine，2012(2)：162-165.

[9] 戴惠新，余 力，趙 偉，等.云南某含磷赤褐鐵礦選礦試驗[J].金屬礦山，2011(9)：113-115. Dai Huixin，Yu Li，Zhao Wei，et al.Experimental study on mineral processing technology of high phosphorous hematite-limonite ore in Yunnan province[J].Metal Mine，2011(9)：113-115.

[10] 秦曉萌，肖永忠，孫體昌，等.某難選鐵礦石煤基直接還原—磁選試驗研究[J].金屬礦山，2010(6)：73-76. Qin Xiaomeng，Xiao Yongzhong，Sun Tichang，et al.Experiments on the coal-based direct reduction-magnetic separation of a refractory iron ore[J].Metal Mine，2010(6)：73-76.

(責(zé)任編輯 羅主平)

Experiments on Magnetic Roasting-Magnetic Separation of a Limonite in Guizhou

Ding Baocheng1,2Yang Dabing1,2Wan Shijun1,2Wang Xiong1,2

(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China；2.HubeiKeyLaboratoryforEfficientUtilizationandAgglomerationofMetallurgicMineralResources，Wuhan430081，China)

A limonite ore in Guizhou is a kind of low-sulfur and low-phosphorus limonite ore with iron grade of 47.14%.Main iron minerals of the ore include limonite，lepidocrocite,psilomelane,pyrolusite and minor pyrite.Limonite was distributed in irregular colloidal and earthy states，and closely associated with gangue minerals.It′s difficult to effectively separate gangue minerals from valuable minerals through grinding process，and even easy to be slimed.Therefore ideal separation index can hardly achieved through direct high intensity magnetic separation or gravity concentration.In order to explore the limonite ore，beneficiation tests were carried out through the process of magnetic roasting-magnetic separation.The results showed that with the mass ratio of anthracite(2～0 mm) to coarse ore samples(3～0 mm)5%，iron concentrate with Fe grade of 66.23% and Fe recovery of 97.53% was obtained respectively at roasting temperature of 850 ℃ for 40 min，with the grinding fineness of the roasting products 97.5% 0.074mm，and magnetic intensity of mid-magnetic separation 218.95 kA/m.

Limonite，Magnetic roasting，Magnetic separation

2014-02-10

丁寶成(1987—)，男，碩士研究生。通訊作者 楊大兵(1965—)，男，副教授，碩士研究生導(dǎo)師。

TD925.7

A

1001-1250(2014)-03-078-04