马钢罗河矿尾矿预富集—悬浮磁化焙烧—磁选技术研究_吴新义.pdf

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马钢罗河矿尾矿预富集悬浮磁化焙烧 磁选技术研究 吴新义丁开振 (安徽马钢罗河矿业有限责任公司, 安徽 合肥 231562) 摘要马钢罗河矿选矿厂铁尾矿TFe品位高达13以上, 具有一定回收价值。采用预富集悬浮磁化焙烧 磁选工艺对罗河矿尾矿开展试验研究。结果表明 试样经一阶段磁选磨矿二阶段磁选, 磁选混合精矿1粗2 精2扫浮选流程分选后, 获得的预富集精矿铁品位为29.17、 铁回收率57.91、 硫含量0.402; 预富集精矿在焙烧 温度540 ℃、 还原时间30 min、 还原气体浓度60、 气体流量600 mL/min、 还原剂H2与CO体积比为3 ∶ 1、 焙烧产品磨 矿细度-0.023 mm占95、 磁选场强159.2 kA/m的条件下, 最终可获得精矿铁品位64.30、 回收率45.90、 S含量 0.110的技术指标。磁选精矿中主要铁矿物为磁铁矿, 且磁性铁矿物中铁的分布率高达98.26, 脉石矿物主要为 石英, 含量为6.32。悬浮磁化焙烧磁选技术有效地回收了尾矿中的铁元素, 为马钢罗河矿尾矿的开发利用提 供了技术支撑。 关键词尾矿铁矿物流失预富集悬浮磁化焙烧磁选 中图分类号TD925文献标志码A文章编号1001-1250 (2019) -06-096-05 DOI10.19614/ki.jsks.201906018 Study on Preconcentration-Suspended Magnetization Roasting-Magnetic Separation Technology of Luohe Tailings in Masteel Wu XinyiDing Kaizhen2 (Anhui Masteel Luohe Mining Co., Ltd., Hefei 231562, China) AbstractThe TFe grade of tailings in Luohe Mine Concentrator of Masteel is over 13,which has a certain recovery value. The experimental study on the tailings of Luohe Mine was carried out by preconcentration-suspended magnetization roasting-magnetic separation process. After the samples were separated by one stage magnetic separation-grinding-two stage magnetic separation,mixed magnetic concentrate via one roughing,two cleaning and two scavenging flotation process,the iron grade of the preconcentrated concentrate is 29.17 ,the iron recovery rate is 57.91 ,and the sulfur content is 0.402. Pre-concentrated concentrate under the conditions of roasting temperature 540 ℃,reduction time 30 min,reduc- tion gas concentration 60,gas flow 600 mL/min,volume ratio of reducing agent H2to CO 3 ∶1,grinding fineness of roast- ed product -0.023 mm accounted for 95, magnetic separation field intensity 159.2 kA/m, the technical inds of final con- centrate of iron grade 64.30, recovery 45.90 and S content 0.110 can be obtained. The suspension magnetization roast- ing-magnetic separation technology effectively recovers the iron element in the tailings and provides technical support for the development and utilization of the Masteel Luohe Mine tailings. KeywordsTailings, Iron mineral loss, Preconcentration, Suspension magnetization roasting, Magnetic separation 收稿日期2019-04-20 基金项目安徽省重点研究与开发计划面上项目 (编号1704a0802126) 。 作者简介吴新义1967, 男, 总经理, 高级工程师。 总第 516 期 2019 年第 6 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 516 June 2019 我国铁矿资源铁品位低, 在生产铁精矿过程中 尾矿的排放量大, 尾矿的堆存不仅占据大量土地, 还 对环境造成污染, 留下安全隐患 [1-4]。铁尾矿通常含 有一定量的铁元素, 具有回收利用价值 [5]。因此, 尾 矿再选不仅可以解决铁尾矿排放量大、 污染环境等 问题, 还可以提高资源利用率, 缓解我国钢铁企业对 铁矿石的需求 [6-7]。由于铁尾矿中的铁矿物嵌布粒度 细, 现有的传统选矿技术难以分离回收, 而悬浮磁化 96 ChaoXing 焙烧磁选技术是处理低品位难选铁矿石的有效方 法 [8-12], 因此, 本研究基于预富集悬浮磁化焙烧磁 选技术对马钢罗河矿铁尾矿进行系统研究, 以期为 罗河矿尾矿的高效开发利用提供新途径。 1试验原料 试验所用试样为马钢罗河矿铁尾矿, 共采集2 t, 混匀缩分出500 kg作为实验室试样。试样化学成分 分析结果如表1所示。 表 1 表明, 试样中 Fe 为主要回收成分, 含量为 12.90; 主要杂质成分为SiO2, 含量为29.39; 有害 元素S、 P含量较高, 含量分别为7.16、 1.12。 试样XRD分析结果见图1。 由图1可知, 试样中铁矿物主要为赤铁矿、 黄铁 矿和少量磁铁矿, 主要脉石矿物为石英、 白云石、 石 膏和铝土矿。 试样铁化学物相分析结果如表2所示。 由表2可知 铁化学物相分析结果与XRD衍射 结果相一致; 试样中铁主要以赤褐铁矿的形式存在, 分布率为 53.67; 其次为硅酸铁矿物, 分布率为 14.91; 磁性铁中铁的分布率为7.11, 碳酸铁中铁 的 分 布 率 为 13.46 , 黄 铁 矿 中 铁 的 分 布 率 为 10.86。因此, 试样主要回收对象为赤铁矿、 磁铁矿 和碳酸铁。 2试验方法 磁化焙烧试验采用自制磁化焙烧系统进行, 磁 化焙烧系统示意图如图2所示。试验方法如下 当管 式炉内温度达到设定值后, 迅速将30 g矿样放置于管 式炉内, 按预先设定的比例通入N2和H2/CO气体 (还 原气体浓度以H2和CO体积占N2、 H2、 CO总体积的百 分比表示) 对试样进行磁化还原, 还原一定时间后获 得磁化焙烧产品。采用磁选管对焙烧样品进行磁 选, 根据磁选结果对焙烧效果进行评价, 从而确定适 宜的焙烧条件。 3试验结果与讨论 3. 1试样预富集试验 3. 1. 1试样预富集流程 采用图3所示一阶段磁选磨矿二阶段磁选, 磁选混合精矿1粗2精2扫浮选流程对罗河矿尾矿首 先进行了预富集试验。适宜的工艺参数为 一阶段弱 磁磁选场强 95.5 kA/m, 一阶段强磁磁选场强 795.8 kA/m, 磨矿细度-0.038 mm含量90, 二阶段弱磁磁选 场强为95.5 kA/m, 二阶段强磁磁选场强397.9 kA/m; 以CuSO4为活化剂, 黄药与黑药为捕收剂, 2号油为起 泡剂进行浮选, 获得的预富集精矿铁品位29.17、 铁 回收率57.91、 硫含量0.402。 3. 1. 2预富集精矿产品性质分析 预富集精矿的化学多元素分析结果如表3所示。 由表3可知, 预富集精矿TFe和FeO含量分别为 29.17和8.86; 主要杂质成分SiO2含量为27.21, Al2O3含量为3.80, 有害元素硫含量为0.402。 预富集精矿XRD衍射分析结果如图4所示。 由图4可知, 预富集精矿主要铁矿物为赤铁矿和 磁铁矿, 脉石矿物主要为石英、 白云石, 少量铝土矿。 预富集精矿铁化学物相分析结果如表4所示。 由表4可知 预富集精矿中铁主要以赤褐铁矿的 形式存在, 分布率约63.90; 磁性铁中铁的分布率为 14.28; 碳酸铁中铁的分布率为12.42; 硅酸铁中铁 的分布率为8.32; 硫化铁中铁的分布率为1.08。 吴新义等 马钢罗河矿尾矿预富集悬浮磁化焙烧磁选技术研究2019年第6期 97 ChaoXing 3. 2预富集精矿磁化焙烧试验 3. 2. 1焙烧温度条件试验 焙烧温度对磁化还原过程有重要影响。在还原 焙烧时间20 min、 气体流量600 mL/min, 还原剂H2与 CO体积比为3 ∶ 1、 还原气体浓度为60, 焙烧产品磨 矿细度-0.023 mm占95、 磁场强度159.2 kA/m条件 下, 进行焙烧温度条件试验。试验结果如图5所示。 由图5可知 随着焙烧温度的升高, 铁精矿品位 不断升高; 而铁回收率则先升高后降低。为保证较 高的铁品位和回收率, 综合考虑, 确定焙烧温度为 540 ℃。在该磁化焙烧温度下, 磁选铁精矿品位为 64.00、 铁回收率为79.59。 3. 2. 2还原气体配比条件试验 还原气体配比对磁化还原效果影响显著。因 此, 开展了还原气体配比条件试验。固定磁化焙烧 温度540 ℃、 还原时间20 min、 气体流量600 mL/min、 还原气体浓度60、 焙烧产品磨矿细度-0.023 mm占 95、 磁场强度159.2 kA/m。还原气体配比试验结果 如图6所示。 由图6可知 当还原气体完全为CO时, 磁选精矿 金属矿山2019年第6期总第516期 98 ChaoXing 铁品位和回收率均较低; 随着H2比例的增加, 磁选精 矿铁品位和回收率均呈上升趋势。由于工业悬浮焙 烧炉的还原气体主要来自天然气裂解, 天然气裂解 主要产物为氢气和一氧化碳, 二者比例约为3 ∶ 1。因 此, 确定H2与CO体积比为3 ∶ 1。此时可获得磁选精 矿铁品位63.74、 铁回收率79.04的技术指标。 3. 2. 3还原气体浓度条件试验 还原气体浓度对磁化还原效果影响显著。因 此, 开展了还原气体浓度条件试验。固定磁化焙烧 温度540 ℃、 还原时间20 min、 气体流量600 mL/min、 还原剂 H2与 CO 体积比为 3 ∶1、 焙烧产品磨矿细度 为-0.023 mm占95、 磁场强度159.2 kA/m。还原气 体浓度试验结果如图7所示。 由图7可知, 随着还原气体浓度的增加, 磁选精 矿铁品位和回收率均呈先增加后基本保持稳定的变 化趋势。当还原气体浓度从60增加至70时, 磁选 精矿铁品位从 63.83提高至 63.97、 铁回收率从 79.07提高至79.27, 提高幅度不大。因此确定适 宜的还原气体浓度为60。 3. 2. 4还原时间条件试验 还原时间是影响磁化焙烧效果的重要因素之 一, 还原时间过短会导致铁矿物还原不完全, 而过长 又会发生过还原。因此, 进行了还原时间条件试 验。固定磁化焙烧温度540 ℃、 还原气体浓度60、 气体流量600 mL/min, 还原剂H2与CO体积比为3 ∶ 1、 焙烧产品磨矿细度-0.023 mm 占 95、 磁场强度 159.2 kA/m。还原时间试验结果如图8所示。 由图8可知 随着还原时间的延长, 磁选精矿铁 品位呈逐渐升高的趋势, 而铁回收率则呈降低趋势; 当还原时间由10 min增加至40 min时, 磁选精矿铁品 位由62.47升高至65.49; 铁回收率由79.86降至 76.84。为了保证磁选精矿铁品位, 确定适宜的还 原时间为 30 min, 此时磁选精矿可达到铁品位 64.54、 铁回收率77.37的指标。 3. 3焙烧产品分选试验 根据磁化焙烧条件试验结果, 最终确定试样实 验室小型磁化焙烧适宜的条件为 焙烧温度540 ℃、 还原时间30 min、 还原气体浓度60、 气体流量600 mL/min、 还原剂H2与CO体积比为3 ∶ 1、 焙烧产品磨矿 细度-0.023 mm占95、 磁选场强159.2 kA/m。最终 可获得磁选精矿铁品位64.30、 铁回收率45.90、 S 含量0.110的技术指标。 焙烧产品磁选精矿的化学多元素分析结果如表 5所示。 由表5可知, 磁选精矿铁品位为64.30, FeO含 量为12.19, 主要杂质成分SiO2含量6.32, Al2O3含 量为1.58, 有害元素硫含量为0.110。 对铁的化学物相进行了分析, 结果如表6所示。 由表6可知, 磁选精矿磁性铁矿物中铁的分布率 高达98.26, 其次, 赤褐铁矿中铁的分布率为1.05, 碳酸铁中铁的分布率为0.41, 硅酸盐中铁的分布率 为0.23, 硫化铁中铁的分布率为0.05。 磁选精矿XRD衍射分析结果如图9所示。 由图9可知, 磁选精矿中主要铁矿物为磁铁矿, 脉石矿物主要为石英。 4结论 (1) 马钢罗河矿尾矿TFe品位为12.90, 铁主要 吴新义等 马钢罗河矿尾矿预富集悬浮磁化焙烧磁选技术研究2019年第6期 99 ChaoXing 以赤铁矿形式存在; 主要杂质成分为Al2O3和SiO2; 有 害元素S含量较高, 为7.16, 硫主要以黄铁矿和石膏 的形式存在, 非金属矿物主要为石英。 (2) 试样经一阶段磁选磨矿二阶段磁选, 磁 选混合精矿1粗2精2扫浮选流程分选后, 可获得预 富集精矿TFe品位29.17、 铁回收率57.91、 硫含量 0.402的技术指标。 (3) 预富集精矿在焙烧温度540 ℃、 还原时间30 min、 还原气体浓度60、 气体流量600 mL/min、 还原 剂H2与CO体积比为3 ∶ 1、 焙烧产品磨矿细度-0.023 mm占95、 磁选场强159.2 kA/m的条件下, 最终可获 得精矿铁品位64.30、 回收率45.90、 S含量0.110 的技术指标。磁选精矿中主要铁矿物为磁铁矿, 且 磁性铁矿物中铁的分布率高达98.26, 脉石矿物主 要为石英, 含量为6.32。悬浮磁化焙烧磁选技术 有效地回收了尾矿中的铁元素, 为马钢罗河矿尾矿 的开发利用提供了技术支撑。 参 考 文 献 朱志刚, 李北星, 周明凯. 梯级粉磨铁尾矿制备超高性能混凝 土的研究 [J] . 功能材料, 2015, 46 (20) 20043-20047. 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