郭秀平 龐玉榮 田江濤 龐雪敏

(河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室)

有學(xué)者認(rèn)為，我國(guó)大力開發(fā)鮞狀赤鐵礦是打破現(xiàn)階段國(guó)際鐵礦石價(jià)格話語(yǔ)權(quán)堅(jiān)冰的重要措施之一。

學(xué)界在研制新型還原焙燒設(shè)備、開發(fā)新的高效工藝方面做了大量的工作。王成行等［1］對(duì)云南某地復(fù)雜鮞狀赤鐵礦石進(jìn)行了系統(tǒng)的磁化焙燒—磁選試驗(yàn)，在焙燒溫度為850℃下獲得了鐵品位為58.40%、鐵回收率為87.86%的鐵精礦;沈慧庭等［2］采用磁化焙燒—磁選工藝處理廣西某鮞狀赤鐵礦石，以無(wú)煙煤為還原劑，在850℃時(shí)焙燒45 min，最終獲得了鐵品位為61.60%、鐵回收率為65.00%的鐵精礦;祁超英等［3］對(duì)鄂西鮞狀赤鐵礦進(jìn)行了還原焙燒機(jī)理研究，確定的焙燒溫度為800～900℃;左倩等［4］對(duì)鄂西寧鄉(xiāng)式鮞狀赤鐵礦石進(jìn)行了磁化焙燒—弱磁選試驗(yàn)，確定的焙燒溫度為750℃，保溫時(shí)間為1 h，最終獲得了鐵品位為60.12%、鐵回收率為77.42%的弱磁選精礦;劉若華等［5］著重對(duì)湖北某難選鮞狀赤鐵礦石進(jìn)行了還原焙燒條件研究，確定的焙燒溫度為850℃;白麗梅等［6］著重對(duì)張家口地區(qū)的鮞狀赤鐵礦石進(jìn)行了還原焙燒條件研究，確定的焙燒溫度為850℃;關(guān)翔［7］著重對(duì)難選赤褐鐵礦還原焙燒條件進(jìn)行了研究，確定的焙燒溫度800℃。這些鮞狀赤鐵礦石適宜的磁化還原焙燒均在750～900℃之間，因此，鮞狀赤鐵礦石低溫焙燒是可行的。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)原料為宣龍式鮞狀赤鐵礦石，采自龍煙礦區(qū)。巖礦鑒定結(jié)果表明，礦石主要鐵礦物為隱晶質(zhì)赤鐵礦，粒度在0.005～0.001 mm之間，是構(gòu)成鮞粒的主要成分，少數(shù)以膠結(jié)物形式分布于鮞粒及石英碎屑粒間。鮞粒由核心和同心紋層組成，核心一般為石英碎屑，也有由赤鐵礦、菱鐵礦等組成的復(fù)合核心。電子探針分析表明，相鄰紋層中的SiO2與 FeO顯示出明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，紋層厚度一般在0.01～0.005 mm之間，易泥化。

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

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表2 礦石鐵物相分析結(jié)果 %

從表1可以看出，礦石中有用元素為鐵，有害元素S、P含量較低，其他元素沒有綜合回收價(jià)值。

從表2可以看出，礦石中的鐵主要以赤鐵礦的形式存在，占總鐵量的96.19%，碳酸鐵少量，其他形式的鐵含量甚微。

2 試驗(yàn)設(shè)備與試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備主要有自制焙燒爐、XMB－?200×240型棒磨機(jī)、XCRS－74型?300×270筒式磁選機(jī)、CXZ－10型磁選柱。

2.2 試驗(yàn)方法

在焙燒爐中加入1 kg粒度為2～0 mm試驗(yàn)試樣，加熱到一定溫度后通入還原性氣體焦?fàn)t煤氣(H2、CO的體積含量分別為55%、10%)，流量為100 L/h，反應(yīng)一定時(shí)間后停止通氣，還原產(chǎn)物水冷后濕式棒磨、筒式磁選機(jī)弱磁選、弱磁粗精礦再磨、磁選柱精選。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 還原焙燒—一段磨選試驗(yàn)

試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 還原焙燒—一段磨選試驗(yàn)流程

3.1.1 還原焙燒時(shí)間試驗(yàn)

還原焙燒時(shí)間試驗(yàn)的焙燒溫度為500℃，焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度為－0.074 mm占71%，弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為120 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 還原焙燒時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

從圖2可以看出，隨著還原時(shí)間的延長(zhǎng)，弱磁選粗精礦鐵品位先顯著上升后小幅下降，鐵回收率變化不大。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)的還原焙燒時(shí)間為1 h。

3.1.2 還原焙燒溫度試驗(yàn)

還原焙燒溫度試驗(yàn)的焙燒時(shí)間為1 h，焙燒產(chǎn)物磨礦細(xì)度為－0.074 mm占71%，弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為120 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 還原焙燒溫度試驗(yàn)結(jié)果

從圖3可以看出，隨著還原溫度的升高，弱磁粗選精礦鐵品位呈先快后慢的上升趨勢(shì)，鐵回收率呈先上升后下降趨勢(shì)。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)的還原焙燒溫度為550℃。

3.1.3 焙燒產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

焙燒產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)的焙燒溫度為550℃，焙燒時(shí)間為 1 h，弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為 120 kA/m，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 焙燒產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖4可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，弱磁粗精礦鐵品位上升、回收率降低。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)的焙燒產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度為－0.074 mm占40%。

3.1.4 弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)的焙燒產(chǎn)物一段磨礦細(xì)度為－0.074 mm占40%，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖5可以看出，隨著弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，弱磁粗精礦鐵品位下降，鐵回收率上升。綜合考慮，確定筒式磁選機(jī)弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為120 kA/m。

3.2 弱磁粗精礦產(chǎn)品分析

利用磁化焙燒礦矯頑力強(qiáng)、易形成磁團(tuán)聚的特點(diǎn)，弱磁粗選選擇筒式磁選機(jī)在較高磁場(chǎng)強(qiáng)度下對(duì)微細(xì)粒磁鐵礦物進(jìn)行回收，確保弱磁粗選的鐵回收率。弱磁粗精礦顯微鏡下分析及能譜分析表明，粗精礦中既夾雜有非磁性顆粒，同時(shí)也夾雜有一定量程度不等的連生體。粗精礦顯微鏡照片見圖6。

圖6 弱磁粗精礦SEM照片

從圖6可以看出，標(biāo)號(hào)A、B、C的顆粒為浸染少量硅鋁質(zhì)雜質(zhì)的磁鐵礦顆粒，標(biāo)號(hào)D、E的顆粒是脈石礦物量極高的貧連生體。因此，要提高弱磁粗精礦鐵品位需進(jìn)行再磨再選。

3.3 弱磁粗精礦再磨再選試驗(yàn)

探索試驗(yàn)結(jié)果表明，弱磁精選宜用磁選柱。因此，弱磁粗精礦再磨再選試驗(yàn)的弱磁選設(shè)備為磁選柱，試驗(yàn)流程見圖7。

圖7 弱磁粗精礦再磨再選試驗(yàn)流程

3.3.1 磁選柱上升水用量試驗(yàn)

磁選柱上升水量試驗(yàn)的再磨細(xì)度為 －0.074 mm占77.6%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為8.8 kA/m，磁場(chǎng)變化周期為4 s，試驗(yàn)結(jié)果見圖8。

圖8 磁選柱上升水用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖8可以看出，隨著磁選柱上升水量的增加，精礦鐵品位提高，鐵回收率下降。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)的磁選柱上升水量為160 ml/s。

3.3.2 磁選柱磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

磁選柱磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)的再磨細(xì)度為 －0.074 mm占77.6%，上升水量為160 mL/s，磁場(chǎng)變化周期為4 s，試驗(yàn)結(jié)果見圖9。

圖9 磁選柱磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖9可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，精礦鐵品位下降，鐵回收率上升。綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)的磁選柱磁場(chǎng)強(qiáng)度為8.8 kA/m。

3.3.3 粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)的磁選柱上升水量為160 mL/s，磁場(chǎng)強(qiáng)度為8.8 kA/m，磁場(chǎng)變化周期為4 s，試驗(yàn)結(jié)果見圖10。

圖10 粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖10可以看出，隨著再磨細(xì)度的提高，精礦鐵品位上升，鐵回收率下降。綜合考慮，確定粗精礦再磨細(xì)度為－0.074 mm占80.6%。

3.4 全流程試驗(yàn)結(jié)果

在條件試驗(yàn)和精選次數(shù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了全流程試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖11，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖11 選礦試驗(yàn)全流程

表3 全磁選流程試驗(yàn)結(jié)果 %

從表3可以看出，采用圖11所示的流程處理該礦石，可以獲得鐵品位為 62.46%、回收率為83.56%的鐵精礦。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)龍煙礦區(qū)宣龍式鮞狀赤鐵礦石主要鐵礦物為隱晶質(zhì)赤鐵礦，粒度在0.005～0.001 mm之間，是構(gòu)成鮞粒的主要成分;礦石中的鐵主要以赤鐵礦的形式存在，占總鐵量的96.19%，有害元素S、P含量低;礦石易泥化。

(2)礦石采用還原焙燒—磨礦—弱磁粗選—粗精礦再磨—弱磁精選流程處理，可獲得鐵品位為62.46%、回收率83.56%的鐵精礦。

(3)試驗(yàn)確定的工藝流程簡(jiǎn)潔、能耗低、可操作性強(qiáng)，是該類鮞狀赤鐵礦開發(fā)利用的合理工藝。

［1］ 王成行，童 雄，孫吉鵬.某鮞狀赤鐵礦磁化焙燒—磁選試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2009(5):57-59.

［2］ 沈慧庭，周 波，黃曉毅，等.難選鮞狀赤鐵礦焙燒—磁選和直接還原工藝的探討［J］.礦冶工程，2008(10):31-33.

［3］ 祁超英，余永富，等.鄂西鮞狀赤鐵礦還原焙燒機(jī)理及分選有效途徑探析［J］.金屬礦山，2010(10):58-59.

［4］ 左 倩，王 一，田 賦，等.鄂西某鮞狀赤鐵礦焙燒磁選試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2008(8):37-39.

［5］ 劉若華，孫 偉，李珊梅，等.湖北某難選鮞狀赤鐵礦還原焙燒—磁選試驗(yàn)［J］.金屬礦山，2011(9):117-119.

［6］ 白麗梅，劉麗娜，李 萌，等.對(duì)張家口地區(qū)鮞狀赤鐵礦還原焙燒磁選研究［J］.中國(guó)礦業(yè)，2009(3):85-86

［7］ 關(guān) 翔.對(duì)難選赤褐鐵礦焙燒—磁選探索性試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)礦業(yè)，2012(1):82-86.