蔡新偉 葛英勇 瞿 軍

(武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢 430070)

重慶某菱鐵礦石磁化焙燒—磁選試驗(yàn)

蔡新偉 葛英勇 瞿 軍

(武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)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(fā)利用方案，采用磁化焙燒—磨礦—弱磁選工藝進(jìn)行了選礦試驗(yàn)。結(jié)果表明:在磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時(shí)間為50 min、配碳量為10%、磁化焙燒產(chǎn)物的磨礦細(xì)度為-200目占88%、弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)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(zhì)有待后續(xù)反浮選試驗(yàn)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(chǔ)量達(dá)18.3億t，占鐵礦石總儲(chǔ)量的約14%。陜西大西溝菱鐵礦床儲(chǔ)量超過3億t，是目前國內(nèi)發(fā)現(xiàn)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(fā)利用量不足總儲(chǔ)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(yùn)用[5-13]。為確定重慶某菱鐵礦資源的開發(fā)利用方案，對(duì)有代表性的礦石進(jìn)行了煤基磁化焙燒—弱磁選試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)原料

1.1 礦 樣

礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2。

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(zhì)元素為硅、鋁、鈣、鎂、錳等。

表1 礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果

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

表2 礦樣鐵物相分析結(jié)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(xué)分析表明，礦石中的鎂和錳會(huì)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(huì)以類質(zhì)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(yàn)用還原煤為市售無煙煤，工業(yè)成分分析結(jié)果見表3。

表3 還原煤工業(yè)成分分析結(jié)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?jī)H占總含量的13.00%，表明該還原煤屬優(yōu)質(zhì)還原劑。

2 試驗(yàn)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(chǎn)的SX-5-12箱式電阻爐爐溫達(dá)到設(shè)定溫度后置入，還原一定時(shí)間后取出、水淬冷卻、烘干，然后進(jìn)行磨礦—弱磁選(弱磁選采用武漢洛克粉磨設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的RK/CXC-φ50型磁選管)，對(duì)弱磁選精礦進(jìn)行分析計(jì)算。試驗(yàn)流程見圖1。

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

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 磁化焙燒條件試驗(yàn)

3.1.1 磁化焙燒時(shí)間試驗(yàn)

磁化焙燒時(shí)間試驗(yàn)在焙燒溫度為800 ℃、配碳量(煤粉質(zhì)量與煤粉+礦石質(zhì)量之比)為8%、磁化焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度為-200目占90%、弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.43 kA/m的情況下進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 焙燒時(shí)間試驗(yàn)結(jié)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(shí)間的延長(zhǎng)先快速提高后升速趨緩，當(dāng)焙燒時(shí)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(biāo)隨磁化焙燒時(shí)間延長(zhǎng)而改善與菱鐵礦分解和赤褐鐵礦還原越來越充分有關(guān)；磁化焙燒時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)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(shí)間為50 min。

3.1.2 焙燒溫度試驗(yàn)

在確定了焙燒時(shí)間為50 min的情況下，固定配碳量為8%、磁化焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度為-200目占90%、弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.43 kA/m，磁化焙燒溫度試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 焙燒溫度試驗(yàn)結(jié)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(huì)使鐵氧化物與SiO2反應(yīng)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(yàn)

在確定了磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時(shí)間為50 min的情況下，磁化焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度為-200目占90%、弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.43 kA/m，配碳量試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 配碳量試驗(yàn)結(jié)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(yàn)

3.2.1 弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

磁場(chǎng)強(qiáng)度是弱磁選的重要參數(shù)，因此進(jìn)行弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)很有必要。在磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時(shí)間為50 min、配碳量為10%、磁化焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度為-200目占90%的條件下進(jìn)行弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)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(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度為119.43 kA/m 。

3.2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

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(duì)焙燒產(chǎn)物進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)。在磁化焙燒溫度為800 ℃、焙燒時(shí)間為50 min、配碳量為10%、弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為119.43 kA/m的情況下進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖6，確定細(xì)度下的弱磁選精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表4。

從圖6可以看出，隨著磨礦細(xì)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(chǎn)物的磨礦細(xì)度為-200目占88%，對(duì)應(yīng)的精礦鐵品位為58.94%、鐵回收率為76.38%。

圖6 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)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(xué)成分分析結(jié)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(zhì)成分，反浮選工藝提質(zhì)降雜試驗(yàn)研究情況將另文介紹。

4 結(jié) 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(dá)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(shí)間為50 min、配碳量為10%、磁化焙燒產(chǎn)物的磨礦細(xì)度為-200目占88%、弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)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(zhì)成分，這些雜質(zhì)的進(jìn)一步脫除有待反浮選工藝完成，本文不作介紹。

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(責(zé)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(dǎo)師。

TF046，TD924.1+2

A

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