江西某鐵尾礦綜合回收鐵試驗(yàn)研究【我來(lái)說(shuō)兩句】 2008-7-16 14:47:03 中國(guó)選礦技術(shù)網(wǎng) 瀏覽 574 次 收藏【摘要】：江西某鐵礦主要為褐鐵礦、該礦含泥含水且可選性差，因此采用磁化焙燒等選礦方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究，獲得了較為理想的試驗(yàn)指標(biāo)……
江西省某地蘊(yùn)藏著豐富的鐵礦資源，目前的鐵礦就有300多萬(wàn)噸，近100多萬(wàn)噸為開(kāi)采原礦，另外還有十多公里長(zhǎng)的此類鐵礦礦帶，且適于露天開(kāi)采。由于長(zhǎng)期以來(lái)只采用篩分洗礦工藝回收塊礦，因此大量鐵資源流失到尾礦，對(duì)該尾礦進(jìn)行綜合利用，不僅具有很高的開(kāi)發(fā)價(jià)值，而且符合我國(guó)目前資源狀況以及政府提倡的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)政策。
一、礦石性質(zhì)
（一）礦物主要組成及特征
礦石中礦物組成相對(duì)簡(jiǎn)單，主要的金屬礦物有褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、軟錳礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、銅藍(lán)、孔雀石等；脈石礦物有蛋白石（玉髓）、石英、長(zhǎng)石、黏土礦物、綠泥石、方解石、水云母（絹云母）、透閃石等。
1、氧化鐵礦物
鐵主要賦存于褐鐵礦及赤鐵礦中，以褐鐵礦占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。粒度細(xì)小，多在0.04mm以下，試樣中廣泛分布，除了單體顆粒外，還常呈黏附態(tài)附著于其它礦物表面。
2、硫化物
試樣中的硫化物主要是黃鐵礦，多呈氧化殘余包裹于赤鐵礦、褐鐵礦中，單體少見(jiàn)，粒度多在0.04mm以下。
3、硬錳礦、軟錳礦
多與褐鐵礦、赤鐵礦混雜，鏡下不易辨識(shí)，粒度多在0.01～0.05mm。
4、石英、蛋白石
石英相對(duì)較少，主要是蛋白石，呈隱晶質(zhì)細(xì)顆粒，多被褐鐵礦污染。
5、角閃石等硅酸鹽礦物
含量很少，呈針柱狀或粒狀，部分顆粒表面有褐鐵礦黏附。
6、高嶺石等黏土礦物
粒度極細(xì)微，多在0.02mm以下，呈塵埃狀分散分布，或與褐鐵礦混雜，呈絮泥狀顆粒。
（二）化學(xué)組成
表1 原礦多元素分析結(jié)果
原礦多元素分析結(jié)果表明，礦石主要的化學(xué)成分是鐵、SiO2和Al2O3，有價(jià)成分主要為鐵、鉛、鋅、銅和鈷。
二、還原磁化焙燒試驗(yàn)研究
（一）褐鐵礦轉(zhuǎn)化為磁鐵礦的主要原理
在高溫條件下，采用煤作為還原劑，將褐鐵礦轉(zhuǎn)化為磁鐵礦。化學(xué)反應(yīng)為：
Fe2O3·nH2O—Fe2O3＋nH2O （1）
3Fe2O3＋CO—2Fe3O4＋＋CO2 （2）
其轉(zhuǎn)化過(guò)程主要為：
1、褐鐵礦在高溫條件下失去結(jié)晶水，轉(zhuǎn)化三氧化二鐵；
2、三氧化二鐵在還原氣氛中還原成四氧化三鐵。還原反應(yīng)過(guò)程是一個(gè)多相反應(yīng)過(guò)程。固相同氣相（還原氣體）發(fā)生反應(yīng)。磁化焙燒反應(yīng)作用分為三個(gè)階段進(jìn)行：
（1）擴(kuò)散、吸附。由于氣體的對(duì)流或分子擴(kuò)散作用，還原氣體分子被礦石表面吸附。
（2）化學(xué)反應(yīng)。被吸附的還原氣體和礦石的氧原子相互作用進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
（3）化學(xué)產(chǎn)物的脫附。反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物脫離礦石表面，沿著相反的方向擴(kuò)散到氣相中去。
在焙燒過(guò)程中，新生成的還原物先形成一個(gè)外殼，包圍著未被還原的部分，反應(yīng)逐步向內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)速度由還原物和還原產(chǎn)物的界面所控制。
使Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe3O4的過(guò)程是按下列方式進(jìn)行的。用還原劑脫掉αFe2O3礦粒外層的氧，則使氧化鐵結(jié)晶格子局 部變形，致使αFe2O3轉(zhuǎn)化為含有一定數(shù)量的細(xì)孔的γFe2O3，并形成尖晶石型立方晶格的γFe2O3外層。在礦粒表面上繼續(xù)脫氧將造成鐵離子過(guò)剩，過(guò)剩的鐵離子則充填在缺位結(jié)點(diǎn)上。外層的所有點(diǎn)充滿就變成磁鐵礦，這些磁鐵礦有著與γFe2O3相同的晶格。這樣由外層向內(nèi)層擴(kuò)散，這個(gè)過(guò)程一直向礦粒中心的赤鐵礦進(jìn)行，到赤鐵礦全部消失為止。
（二）磁化焙燒溫度試驗(yàn)
將原礦與煤粉混勻后放入磁環(huán)焙燒爐中，升溫至設(shè)置溫度，恒溫2h，改變磁化焙燒溫度，900℃，950℃，1000℃，1050℃，產(chǎn)品自然冷卻后磨礦85%-74μm，然后用磁選管進(jìn)行磁選作業(yè)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為87.55kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1，本次試驗(yàn)采用無(wú)煙煤。煤粉比例為礦樣重量的20%。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果知，950～1000℃為最佳溫度。
 圖1 磁化焙燒溫度試驗(yàn)結(jié)果
1-鐵品位；2-鐵回收率；下同
（三）煤的種類及用量試驗(yàn)
將無(wú)煙煤與褐煤進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，磁化焙燒溫度為950℃，焙燒2h，煤粉的比例分別為8%、15%、20%，結(jié)果表明，在相同條件下，褐煤效果明顯優(yōu)于無(wú)煙煤；對(duì)同一種煤，隨著煤粉用量的降低，鐵精礦全鐵含量降低；另外采用無(wú)煙煤，磁化焙燒礦的全鐵含量和原礦沒(méi)有差別，而采用褐煤時(shí)，磁化焙燒礦的全鐵含量比原礦提高了近10%，磁化焙燒后礦樣的重量也減少了20%。綜合考慮成本，選用褐煤，煤粉用量為原礦的15%～20%為宜。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。
 圖2 煤的用量試驗(yàn)結(jié)果
（四）磁化焙燒時(shí)間條件試驗(yàn)
確定焙燒溫度在950℃，煤的比例分別為20%，改變磁化焙燒時(shí)間，分別為1h，1.5h，2h，3h。產(chǎn)品自然冷卻后磨礦85%-74μm，然后用磁選管進(jìn)行磁選作業(yè)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為87.55kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。
 圖3 磁化焙燒時(shí)間條件試驗(yàn)結(jié)果
（五）磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)
確定磁化焙燒溫度為950℃，煤的用量依然為20%，恒溫磁化焙燒2h的產(chǎn)品進(jìn)行磁場(chǎng)強(qiáng)度條件試驗(yàn)。產(chǎn)品自然冷卻后磨至85%-74μm，給到磁選作業(yè)，改變磁場(chǎng)分別為71.63kA/m、87.55kA/m、103.46kA/m。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4，綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考慮，磁選作業(yè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度以87.55kA/m為最佳。
 圖4 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
（六）磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)
焙燒產(chǎn)品直接分選時(shí)鐵礦物與脈石礦物分離效果差，在分選前需要磨礦。其他條件不變，分別對(duì)不磨（-74μm為68%）及磨礦細(xì)度分別為-74μm80%、85%、90%、98%的磁化焙燒產(chǎn)品進(jìn)行了磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)表明，隨著磨礦產(chǎn)品中-74μm粒級(jí)的增加，鐵精礦產(chǎn)率有所下降，全鐵含量隨之提高，當(dāng)-74μm含量大于85%后，變化速度趨緩。所以以-74μm占85%為佳。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。
 圖5 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果
（七）流程試驗(yàn)
根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，確定最佳條件見(jiàn)表2，根據(jù)最佳條件試驗(yàn)進(jìn)行了流程試驗(yàn)，數(shù)質(zhì)量流程圖見(jiàn)圖6。
表2 焙燒—磁選工藝條件
 圖6 磁化焙燒-磁選數(shù)質(zhì)量流程
三、結(jié)論
（一）以褐鐵礦為主要礦物的鐵礦石屬難選礦物，對(duì)這種礦石磁化焙燒—磁選是技術(shù)指標(biāo)最佳的選礦方法，可以兼顧品位和回收率。
（二）此褐鐵礦通過(guò)磁化焙燒—磁選工藝流程的分選，可獲得產(chǎn)率51.46%、全鐵含量64.83%、全鐵回收率78.88%的鐵精礦。各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。而且磁化焙燒—磁選工藝具有工藝合理、可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、易于在生產(chǎn)中實(shí)施的特點(diǎn)。
（三）從經(jīng)濟(jì)方面考慮，磁化焙燒成本高，只有當(dāng)?shù)赜辛畠r(jià)的煤炭資源時(shí)才可以考慮。一般情況下則的采用聯(lián)合流程，如：弱磁選—強(qiáng)磁選—正浮選、分級(jí)—重選—浮選等，這些流程雖然比較復(fù)雜，但是運(yùn)營(yíng)成本都遠(yuǎn)低于磁化焙燒。
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