李 健, 康 健, 林 璠, 劉 爽, 黃 鵬

(1.湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心，湖北 武漢 430034； 2.國土資源部 稀土稀有稀散礦產(chǎn)勘查及綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430034)

湖北某高硫磁鐵礦磁選工藝提鐵降硫研究

李 健1，2, 康 健1，2, 林 璠1，2, 劉 爽1，2, 黃 鵬1，2

(1.湖北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心，湖北 武漢 430034； 2.國土資源部 稀土稀有稀散礦產(chǎn)勘查及綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 武漢 430034)

湖北某磁鐵礦為含TFe 32.95%,S 3.89%的高硫磁鐵礦,主要含硫礦物黃鐵礦與磁鐵礦相互嵌生。若獲得高品質(zhì)的鐵精礦,必須進(jìn)行細(xì)磨才能使磁鐵礦完全單體解離。采用兩段磨礦—兩段磁選工藝流程處理后,可得到含TFe 69.07%,回收率88.71%,S 0.22%的鐵精礦,獲得了較好的選礦指標(biāo),表明該工藝具有較好的應(yīng)用前景。

高硫磁鐵礦;兩段磨礦;兩段磁選;提鐵降硫

隨著科技及生產(chǎn)發(fā)展的需求,中國對鋼材質(zhì)量的要求越來越高。鐵礦石中的硫含量成為制約優(yōu)質(zhì)鋼材發(fā)展的重要因素。國內(nèi)有限的富礦和易選的鐵礦資源越來越少,而有一大部分的高硫磁鐵礦資源沒有得到合理地開發(fā)利用。為適應(yīng)鋼鐵發(fā)展對原料的迫切需求,提高原料的利用價(jià)值,對高硫磁鐵礦進(jìn)行提鐵降硫研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

中國已對高硫磁鐵礦進(jìn)行了部分研究工作。楊國鋒等[1]對白音敖包高硫磁鐵礦進(jìn)行了磁選—浮選工藝研究,獲得了全鐵品位65.20% 、含硫0.22%的優(yōu)質(zhì)鐵精礦。牛艷萍等[2]對青海某地含多金屬硫化礦的高硫磁鐵礦進(jìn)行浮選—磁選—焙燒試驗(yàn)研究,獲得鐵品位為65.90%、回收率78.43%、含硫0.13%的鐵精礦。硫是伴生在鐵礦石中的常見有害雜質(zhì)之一,常見去除硫的選別方法有磁選及浮選,具體應(yīng)用中根據(jù)礦石性質(zhì)確定。對于伴生礦物為磁黃鐵礦等強(qiáng)磁性礦物時(shí),磁選很難將其同磁鐵礦分離,一般多用浮選進(jìn)行降硫處理。對于含黃鐵礦等弱磁性礦物的礦石,采用磁選方法更加經(jīng)濟(jì)合理[3-6]。張凌燕等[7]對青海省某磁鐵礦采用浮選—磁選的工藝可獲得TFe 68.76%、鐵回收率80.22%、含硫1.08%鐵精礦,該鐵精礦再經(jīng)過氧化焙燒,可使含硫量降至0.2%以下,達(dá)到優(yōu)質(zhì)鐵精礦的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

本文對湖北某高硫磁鐵礦采用階段磨礦—階段磁選工藝進(jìn)行提鐵降硫的研究。多數(shù)礦石中磁鐵礦與其他礦物緊密嵌生,必須通過細(xì)磨才能將其單體解離。階磨階選法可以在較粗磨礦細(xì)度下先將強(qiáng)磁性礦物預(yù)富集,拋除部分脈石礦物,減少下一階段磨礦量,具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

1 礦石性質(zhì)

礦石的化學(xué)多元素分析見表1。其全鐵品位為32.95%,含硫3.89%。

表1 礦石多元素分析Table 1 Multielement analysis of ore

鐵礦物主要是磁鐵礦,另有少量赤鐵礦和鈦鐵礦,金屬硫化物主要為黃鐵礦,還有少量的黃銅礦和輝銅礦。脈石礦物含量較多的有綠簾石、長石、硬石膏及金云母。礦石中鐵、硫的物相分析及主要礦物組成含量見表2-表4。

表2 礦石中鐵的物相分析Table 2 Iron chemical phase analysis in ore

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 一段磨礦細(xì)度

為考察一段磨礦合適的磨礦細(xì)度,在給礦濃度20%、磁場場強(qiáng)為0.09T的條件下,進(jìn)行了不同的磨礦細(xì)度試驗(yàn),試驗(yàn)流程和結(jié)果見圖1、圖2。

表3 礦石中硫的物相分析Table 3 Sulphur chemical phase analysis in ore

表4 礦石中主要礦物含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 4 Main mineral content of ore

圖1 一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程圖Fig.1 Flow chart of primary stage of grinding fineness

圖2 一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)鐵精礦結(jié)果Fig.2 Test results of primary stage of grinding fineness of iron concentrate

從圖2可知,在磁場場強(qiáng)為0.09T的條件下,磨礦細(xì)度從60%～90%變化時(shí),鐵精礦品位呈現(xiàn)從64.00%～65.10%再到64.50%的先升后降的趨勢,鐵的回收率變化較小,可見磁鐵礦回收較為完全,綜合考慮,一段磨礦細(xì)度選擇-200目占60%為佳。

2.2 一段磨礦磁場強(qiáng)度

為了考察一段磨礦后該礦的最佳磁場強(qiáng)度,試驗(yàn)在給礦濃度為20%、磨礦細(xì)度為-0.074 mm占60%的條件下,進(jìn)行了不同磁場場強(qiáng)下的條件試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

從圖3可知,一段磨礦磁選時(shí),當(dāng)磁選磁場場強(qiáng)從0.05T向0.16T變化時(shí),鐵精礦的鐵品位從64.80%下降至62.30%,鐵的回收率從86.14%上升至89.89%,可以看出,磁場場強(qiáng)降低時(shí),鐵的回收率下降。綜合考慮,一段磨礦磁場場強(qiáng)選擇0.09T為佳。

圖3 一段磨礦磁場強(qiáng)度試驗(yàn)鐵精礦結(jié)果Fig.3 Test results of primary stage of grinding magnetic intensity of iron concentrate

2.3 一段磨礦給礦濃度

對一段磨礦的給礦濃度進(jìn)行了條件試驗(yàn),磨礦細(xì)度為-200目占60%,磁場場強(qiáng)為0.09T,試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 一段磨礦給礦濃度試驗(yàn)鐵精礦結(jié)果Fig.4 Test results of primary stage of grinding feed ore concentration of iron concentrate

從圖4可以看出,一段磨礦給礦濃度對鐵精礦的品位有影響,濃度較大時(shí)機(jī)械夾帶比較嚴(yán)重,最終選擇一段磨礦的給礦濃度為30%為佳。

綜上,選擇磨礦粒度為-0.074 mm占60%、磁場強(qiáng)度為0.09T、給礦濃度為30%為一段磁選的最佳條件,試驗(yàn)人員按流程進(jìn)行鐵粗精礦樣品的制備(表5)。

表5 一段磁選生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results of pimary stage of magnetic separation

2.4 二段磨礦細(xì)度

在一段磨礦的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了二段磨礦試驗(yàn)(圖5)。

從圖5可知,當(dāng)磨礦細(xì)度從-200目占85%上升到95%時(shí),鐵精礦品位有一定幅度的提升,回收率變化幅度較小,一方面由于鐵粗精礦中有一部分磁鐵礦與黃鐵礦緊密嵌生,造成鐵精礦要想得到高品質(zhì)的產(chǎn)品,必須得高度細(xì)磨；另一方面,由于鐵精礦中的難磨礦物主要是方解石和云母,造成磨礦效果較低,過度的增加磨礦細(xì)度會(huì)大幅度增加磨礦成本。綜合考慮,選擇二段磨礦細(xì)度為-200占90%為宜。

圖5 二段磨礦細(xì)度試驗(yàn)鐵精礦結(jié)果Fig.5 Test results of secondary stage of grinding fineness of iron concentrate

2.5 二段磨礦磁場場強(qiáng)

為了進(jìn)一步優(yōu)化試驗(yàn)條件,對二段磁場場強(qiáng)進(jìn)行了條件試驗(yàn),試驗(yàn)流程見圖6,試驗(yàn)結(jié)果見圖7、圖8。

圖6 二段磨礦磁場場強(qiáng)試驗(yàn)流程圖Fig.6 Flow chart of secondary stage of eletromagnetic field

圖7 二段磨礦場強(qiáng)試驗(yàn)鐵精礦結(jié)果Fig.7 Test results of secondary stage of grinding field of iron concentrate

圖8 二段磨礦場強(qiáng)試驗(yàn)鐵精礦含硫結(jié)果Fig.8 Sulfur-containing results of secondary stage of grinding field of iron concentrate

從圖7可知,隨著磁場的變化,鐵精礦的品位和鐵回收率波動(dòng)較小,綜合考慮,二段磨礦的磁場場強(qiáng)選擇粗選0.07T、精選0.065T為宜。

2.6 全流程數(shù)質(zhì)量流程圖

由上述試驗(yàn)可知,通過磁選—鐵粗精礦再磨—磁選流程后,可以得到合格的鐵精礦,鐵精礦產(chǎn)率為45.10%,鐵品位為69.07%,含硫0.22%,鐵回收率88.71%,獲得較好的選礦指標(biāo),全流程數(shù)質(zhì)量流程見圖9,獲得的鐵精礦化學(xué)成分分析見表6。

圖9 鐵回收數(shù)質(zhì)量流程圖Fig.9 Quality flow chart of iron recovery number

表6 鐵精礦化學(xué)元素多樣性分析Table 6 Diversity analysis of chemical elements of iron concentrate

注:*表示μg/g。

3 結(jié)語

(1) 湖北某高硫磁鐵礦礦石成分較為復(fù)雜,有用主要礦物為磁鐵礦及黃鐵礦,含少量的赤鐵礦、黃銅礦等;脈石礦物含量較多的有綠簾石、長石、硬石膏及金云母,其次為透輝石、方解石、石膏及黑云母等礦物。磁鐵礦嵌布粒度大小不均,一般在0.05～0.2 mm之間,大部分顆粒緊密鑲嵌分布,少部分呈浸染狀分布。黃鐵礦粒度變化較大,最細(xì)可達(dá)到0.01 mm,最大粒度>1 mm,有的單獨(dú)存在,有的與磁鐵礦相互嵌生。

(2) 針對鐵和硫的嵌布情況,采取兩段磨礦來提高鐵精礦的品位,最終采取磁選—粗精礦再磨—磁選的工藝,得到產(chǎn)率為45.10%,含TFe 69.07%,回收率88.71%,S含量0.22%的優(yōu)質(zhì)鐵精礦。

[1] 楊國鋒,張光平,白鶴天.白音敖包高硫磁鐵礦選礦工藝流程試驗(yàn)研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2009(1):85-86.

[2] 牛艷萍,許洪峰.多金屬高硫磁鐵礦的選礦試驗(yàn)研究[J].有色金屬,2009(2):23-25.

[3] 劉能云,鄧海波,王虹.分離高硫磁鐵礦中磁黃鐵礦的研究進(jìn)展[J].有色礦冶,2009(5):17-20.

[4] 計(jì)少石,麥笑宇,余永富.磁黃鐵礦與磁鐵礦分離研究[J].礦業(yè)工程,2011(6):43-46.

[5] 程建忠,劉占全,耿鄭州,等.高硫磁鐵礦浮選脫硫工藝及機(jī)理研究現(xiàn)狀[J].礦產(chǎn)保護(hù)與利用,2013(5):51-54.

[6] 王云.某地高硫磁鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J].四川有色金屬,1998(4):40-45.

[7] 張凌燕,周少軍,唐華偉,等.青海省某高硫磁鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J].金屬礦山,2008(9):48-51.

(責(zé)任編輯:陳文寶)

LI Jian1，2, KANG Jian1，2, LIN Fan1，2, LIU Shuang1，2, HUANG Peng1，2
(1.HubeiProvinceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034; 2.KeyLaboratoryofRareEarthsandRareMineralExplorationandComprehensiveUtilization，MinistryofLandandResources,Wuhan,Hubei430034)

Study on Iron Improvement and Sulfur Reduction with Magnetic Separation Process of High-sulfur Magnetite in Hubei

Magnetite with iron grade of 32.95% and sulfur grade of 3.89% has the property of high sulfur in Hubei.The main sulfur mineral which embeds with magnetite is pyrite.So the fine grinding to make magnetite monomer dissociation is an effective way to obtain the high quality iron concentrate.The final iron concentrate after the two-stage grinding and two-stage magnetic separation had a well index with the iron grade of 69.07%,the recovery of 88.71%,and the sulfur grade of 0.22%.The results show great application prospect of this process.

high-sulfur magnetite; two-stage grinding; two-stage magnetic separation; iron improvement and sulfur reduction

2014-06-19；改回日期：2014-09-29

李健(1985-),男,助理工程師,碩士，礦物加工工程專業(yè),從事選冶技術(shù)研究工作。E-mail:171954771@qq.com

TD924.1; TD951

A

1671-1211(2015)02-0224-04

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150204.1044.004.html 數(shù)字出版日期:2015-02-04 10:44