酒钢粉矿悬浮磁化焙烧扩大试验研究_唐晓玲.pdf

酒钢粉矿悬浮磁化焙烧扩大试验研究 唐晓玲 1 陈毅琳 1 韩跃新 2， 3 李艳军 2， 3 刘金长 1 （1. 酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司， 甘肃 嘉峪关735100； 2. 东北大学资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳110819； 3. 难采选铁矿资源高效开发利用技术国家地方联合工程研究中心， 辽宁 沈阳 110819） 摘要针对酒钢镜铁山粉矿强磁选工艺存在的精矿铁回收率和品位均较低的问题， 东北大学在对强磁预富 集精矿进行工艺矿物学分析的基础上， 进行了悬浮磁化焙烧扩大试验研究。结果表明 酒钢粉矿强磁预富集精矿 TFe品位为39.02， 预富集精矿含铁矿物主要为赤铁矿和菱铁矿， 铁分布率分别为67.81、 28.36， 脉石矿物主要 为石英、 白云石和重晶石； 粉矿采用强磁选抛尾悬浮焙烧磁选反浮选新工艺， 最终获得了TFe品位60.67、 SiO2含量4.52的合格铁精矿， 铁回收率为76.27。与原单一强磁选工艺相比， 新工艺的精矿铁品位提高了16.11 个百分点， SiO2含量降低了6.83个百分点， 铁回收率提高了14.43个百分点， 精矿指标有了较大幅度的提高， 为下一 步粉矿资源的高效利用提供了技术依据。 关键词难选氧化铁矿石悬浮磁化焙烧粉矿强磁预富集精矿强磁选反浮选 中图分类号TD925.7文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -02-029-05 DOI10.19614/ki.jsks.201902005 Expansion Experimental Study for Suspension Magnetization Roasting in Jiugang Powder Ore Tang Xiaoling1Chen Yilin1Han Yuexin2， 3Li Yanjun2， 3Liu Jinchang12 （1. Jiu Steel Group Hongxing Iron Steel Co.， Ltd.， Jiayuguan 735100， China； 2. School of Resources and Civil Engineering， Northeastern University， Shenyang 110819， China； 3. National-Local Joint Engineering Research Center of Refractory Iron Ore Resources Efficient Utilization Technology， Shenyang 110819， China） AbstractIn order to solve the problem of low recovery and low grade of iron concentrate in Jingtieshan powder ore of Jiusteel，based on the process mineralogy analysis of preconcentrated concentrate with high intensity magnetic separation， Northeastern University carried out an extended test study on suspension magnetization roasting. The results show that the TFe grade of the preconcentrated concentrate with high intensity magnetic separation is 39.02， the iron content in the sam⁃ ple is mainly hematite and siderite，the iron distribution rate is 67.81 and 28.36，respectively，and the gangue minerals are mainly quartz，dolomite and barite. With the new process of high intensity magnetic separation tail-throwing-suspension roasting-magnetic separation-reverse flotation，the qualified iron concentrate with TFe grade of 60.67 and SiO2content of 4.52 was finally obtained， and the iron recovery rate was 76.27. Compared with the original single high intensity magnet⁃ ic separation process，the iron grade of concentrate by the new process was improved by 16.11 percentage points，the SiO2 content was reduced by 6.83 percentage points，and the recovery was increased by 14.43 percentage points. The concentrate index was greatly improved，test results provided technical basis for the efficient utilization of iron powder resources in the next step. KeywordsRefractory iron oxide ore， Suspension magnetization roasting， Powder ore， High intensity magnetic precon⁃ centration concentrate， High intensity magnetic separation， Reverse flotation 收稿日期2018-12-12 作者简介唐晓玲 （1964） ， 女， 教授级高级工程师。 总第 512 期 2019 年第 2 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 512 February 2019 镜铁山铁矿是酒钢主要铁矿石原料基地 ［1-2］， 由 于其矿石矿物组成复杂， 铁矿物嵌布粒度微细且不 均匀， 铁矿物与脉石矿物比磁化系数、 密度等物理参 数相近 ［3-4］， 属国内典型的难选氧化铁矿石［5-6］， 采用常 规选矿方法难以获得较好的技术经济指标。目前， 酒钢形成了块矿 （15 mm） 采用竖炉磁化焙烧磁选 反浮选工艺、 粉矿 （-15 mm） 采用强磁选工艺的生 产格局。但粉矿强磁选精矿铁品位仅42～45、 铁 焙烧 磁选 29 ChaoXing 金属矿山2019年第2期总第512期 回收率60～64， 严重降低了铁矿资源的利用率。 磁化焙烧是处理难选铁矿石最为有效的技术之 一。东北大学提出了 “预氧化蓄热还原再氧化” 悬浮磁化焙烧新理念， 研发成功了悬浮磁化焙烧实 验室、 中试及工业化装备， 针对多种难选铁矿资源开 展了 “预富集悬浮磁化焙烧磁选” 实验室及半工 业试验， 均取得了良好的分选指标 ［7-9］。悬浮磁化焙 烧技术为我国复杂难选铁矿资源的高效开发利用开 辟了新途径。本文采用东北大学研制的半工业悬浮 磁化焙烧装置， 对酒钢粉矿开展了系统的悬浮磁化 焙烧试验研究， 以期为酒钢粉矿资源的高效利用提 供技术支撑。 1试验原料及设备 1. 1试样性质 悬浮磁化焙烧试验所用试样为酒钢粉矿经磨矿 （-74 μm占70.29） 强磁选 （640 kA/m） 抛尾得到的 预富集精矿， 强磁预富集的目的是减少后续悬浮磁 化焙烧作业的处理量。本研究共取得强磁预富集精 矿样40 t。强磁预富集精矿的化学成分分析结果如 表1所示， XRD分析结果见图1。 由表 1 和图 1 可知， 强磁预富集精矿铁品位为 39.02， 铁主要以赤铁矿和菱铁矿形式存在； 主要杂 质成分为SiO2、 Al2O3、 CaO、 MgO、 BaO， 主要赋存于脉 石矿物石英、 白云石和重晶石中。 强磁预富集精矿铁化学物相分析结果见表2。 由表2可知， 铁化学物相分析结果与XRD分析 结果相一致， 铁主要以赤 （镜/褐） 铁矿形式存在， 铁的 分布率高达67.81； 碳酸铁的含量相对较高， 铁的分 布率为28.36； 磁性铁、 硫化铁和硅酸铁的含量较 低。因此， 强磁预富集精矿主要回收对象为赤 （镜/ 褐） 铁矿和菱铁矿。 1. 2主要试验设备 悬浮磁化焙烧试验在连续型悬浮焙烧系统中完 成， 如图2所示。悬浮磁化焙烧产品磨细至-120目 100， 在磁选管中心磁场强度120 kA/m、 分选时间 2.5 min、 淘洗水流量 1 350 mL/min 条件下进行弱磁 选， 通过磁选管分选指标判断悬浮焙烧的效果。 2试验结果与讨论 2. 1悬浮磁化焙烧条件试验 2. 1. 1还原温度试验 固定 CO 用量 4.0 m3/h、 N2用量 2.0 m3/h、 处理量 100 kg/h， 开展还原温度试验， 结果如图3所示。 30 ChaoXing 2019年第2期唐晓玲等 酒钢粉矿悬浮磁化焙烧扩大试验研究 由图3可知 还原温度对铁精矿的品位和回收率 影响显著， 随着还原温度的升高， 二者均呈先迅速增 加后略有降低的变化规律； 当还原温度从500 ℃升高 到530 ℃时， 铁精矿铁品位和回收率分别由55.82 和90.90增加到57.45和93.99； 继续升高还原温 度至560 ℃时， 铁精矿铁品位和回收率分别降低至 56.99和93.22。当还原温度控制在530 ℃时， 可 获得最佳的焙烧效果。 2. 1. 2CO用量试验 在还原温度530 ℃、 N2用量2.0 m3/h、 处理量100 kg/h条件下， CO用量试验结果如图4所示。 由图4可知 随着CO用量的增加， 铁精矿铁品位 先提高后降低， 当CO用量由3.0 m3/h增加到4.0 m3/h 时， 铁精矿铁品位从56.35上升到57.45； 随着CO 用量的增加， 铁回收率在93.50～94.50范围内波 动。因此， 选择CO用量为4.0 m3/h， 此时铁精矿铁品 位为57.45、 回收率为93.99。 2. 1. 3N2用量试验 在还原温度 530 ℃、 CO 用量 4.0 m3/h、 处理量 100 kg/h条件下， 开展了N2用量条件试验， 结果如图5 所示。 由图5可知 随着N2用量从2.0 m3/h 增加到5.0 m3/h， 精矿铁品位由56.51增加到57.31； 继续增加 N2用量至7 m3/h， 精矿铁品位呈现小幅降低的趋势， 但总体稳定； 随着N2用量从2.0 m3/h增加到6.0 m3/h， 铁回收率整体上较稳定， 保持在93.35～93.80， 而 当 N2用量为 7.0 m3/h 时， 铁回收率迅速降低为 90.37。因此， 确定N2用量为2.0 m3/h， 获得的精矿 铁品位为56.51、 回收率为93.38。 2. 1. 4处理量试验 在还原温度530 ℃、 CO用量4.0 m3/h、 N2用量2.0 m3/h条件下进行试验， 结果图6所示。 由图6可知 处理量对铁精矿品位的影响并不十 分明显， 精矿铁品位随着处理量增加在 56.70～ 57.50间波动； 随着处理量由90 kg/h增加到100 kg/ h， 铁回收率略微降低， 从91.06降低到90.36； 之 后， 进一步增加处理量至120 kg/h， 铁回收率稳定在 90.7左右。因此， 确定处理量为100 kg/h， 此时可得 到铁品位57.41、 回收率90.36的精矿。 2. 2悬浮焙烧稳定试验 根据条件试验结果， 最终确定的稳定试验运行 条件为 处理量100 kg/h、 CO用量4 m3/h、 N2用量2.0 m3/h、 还原温度530 ℃。悬浮焙烧试验过程中， 除尘 器收集的灰以6 kg/h的速度人工返回料仓， 以保证系 统物料平衡。每隔2 h进行取样， 并及时对焙烧样品 采用磁选管分选。连续稳定试验共计进行了74 h， 处 理矿样7.4 t。连续稳定运行试验结果见表3和图7。 由表3和图7可知 稳定运行后， 铁精矿铁品位 均在56.5以上， 平均值为57.41； 铁回收率均大于 90， 平均值为91.79。上述结果表明悬浮焙烧产 品指标稳定。 2. 3悬浮焙烧产品性质分析 强磁预富集精矿焙烧产品的XRD分析结果见图 8。 31 ChaoXing 金属矿山2019年第2期总第512期 由图8可知， 强磁预富集精矿焙烧产品主要铁矿 物为磁铁矿， 脉石矿物主要为石英、 白云石及重晶 石。这一结果表明， 强磁精矿中的赤铁矿和菱铁矿 经过悬浮磁化焙烧后大部分已转变为磁铁矿。 强磁预富集精矿焙烧前后的铁化学物相分析结 果对比见表4。 由表4可知， 赤 （褐） 铁矿转换为强磁性矿物的比 例为95.10， 碳酸铁转化率为83.72； 而焙烧过程中 硅酸铁几乎不发生变化， 由于硅酸铁含量极少， 可认 为其转化与否对焙烧产品指标没有影响。 2. 4悬浮焙烧全流程试验研究 根据矿石性质和酒钢现生产情况， 针对悬浮焙 烧产品， 采用磁选反浮选工艺进行了分选试验。 磁选采用的是实验室φ400 mm300 mm湿式筒式永 磁弱磁选机 （筒表磁场强度为144 kA/m） 。全流程试 验数质量流程如图9所示。 由图9可知， 采用强磁抛尾悬浮焙烧磁选 反浮选流程处理酒钢粉矿， 可获得精矿铁品位 60.67、 回收率76.27、 SiO2含量4.02的指标。 强磁预富集精矿悬浮焙烧产品经磁选反浮选 流程分选后， 所得精矿的化学多元素分析结果见表5。 由表 5 可知， 精矿铁品位为 60.67， 杂质成分 CaO和Al2O3含量较低， SiO2和MgO含量相对较高， 有 害元素P、 S的含量较低。 3结论 （1） 酒钢粉矿强磁预富集精矿的 TFe 品位为 32 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ 39.02， 预富集精矿含铁矿物主要为赤铁矿和菱铁 矿， 铁在赤铁矿和菱铁矿中分布率分别为67.81和 28.36， 脉石矿物主要为石英、 白云石和重晶石。 （2） 强磁预富集精矿在还原温度530 ℃、 CO用量 4.0 m3/h、 N2用量2.0 m3/h、 处理量100 kg/h条件下， 稳 定运行后， 获得的焙烧产品经磁场强度为120 kA/m 的弱磁选别后， 可获得精矿铁品位57.41、 回收率 91.79的技术指标。经悬浮磁化焙烧， 强磁预富集 精矿中弱磁性的铁矿物转化为强磁性的磁铁矿， 赤 （褐） 铁矿转化为强磁性矿物的比例为95.10， 碳酸 铁转化率为83.72。 （3） 粉矿 （-15 mm） 采用强磁选抛尾悬浮焙烧 磁选反浮选新工艺处理， 最终获得了TFe品位 60.67、 SiO2含量4.52的合格铁精矿， 铁回收率为 76.27。与原单一强磁选工艺相比， 新工艺的精矿 铁品位提高了16.11个百分点， SiO2含量降低了6.83 个百分点， 铁回收率提高了14.43个百分点， 精矿指 标有了较大幅度的提高， 杂质SiO2含量大幅度降低。 悬浮磁化焙烧技术为酒钢粉矿的高效利用提供了新 的途径。 参 考 文 献 张雅琴. 酒钢选矿厂焙烧磁选系统改造实践 ［J］ . 金属矿山， 2004 （9） 25-27. 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