江西某铁尾矿综合回收铁试验研究.pdf

3 0 有色金属 选矿部分2 0 0 8 年第3 期 江西某铁尾矿综合回收铁试验研究 罗丕1 ，周美兰1 ，罗琳1 ，薛伟1 ，陈代雄2 1 ．湖南农业大学，长沙4 1 0 1 2 8 ；2 ．湖南有色金属研究院，长沙，4 1 0 0 1 5 摘要江西某铁矿主要为褐铁矿。该矿含泥含水大且可选性差，因此采用磁化焙烧等选矿方法进行了试验研 究，获得了较为理想的试验指标。 关键词褐铁矿；磁化焙烧；浮选；试验研究 中图分类号T D 9 5 1 ．1文献标识码轰文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 0 8 0 3 - 0 0 3 0 - 0 3 江西省某地蕴藏着丰富的铁矿资源，目前的铁 矿就有3 0 0 多万吨，近1 0 0 多万吨为开采原矿，另 外还有十多公里长的此类铁矿矿带，且适于露天开 采。由于长期以来只采用筛分洗矿工艺回收块矿， 因此有大量铁资源流失到尾矿，对该尾矿进行综合 利用，不仅具有很高的开发价值，而且符合我国目 前资源状况以及政府提倡的循环经济产业政策。 1 矿石性质 1 ．1 矿物主要组成及特征 矿石中矿物组成相对较简单，主要的金属矿物 有褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、软锰矿、硬锰矿、黄 铁矿、闪锌矿、方铅矿、铜蓝、孔雀石等；脉石矿 物有蛋白石 玉髓 、石英、长石、黏土矿物、绿 泥石、方解石、水云母 绢云母 、透闪石等。 1 ．1 ．1 氧化铁矿物 铁主要赋存于褐铁矿及赤铁矿中，以褐铁矿占 绝对优势。粒度细小，多在0 ．0 4 r a m 以下，试样中 广泛分布，除了单体颗粒外，还常呈黏附态附着于 其它矿物表面。 1 ．1 ．2 硫化物 试样中的硫化物主要是黄铁矿，多呈氧化残余 包裹于赤铁矿、褐铁矿中，单体少见，粒度多在 0 。0 4 m m 以下。 1 ．1 - 3 硬锰矿、软锰矿 ’ 多与褐铁矿、赤铁矿混杂，镜下不易辨识，粒 度多在0 ．0 1 ～0 ．0 5 m m 。 1 ．1 ．4 石英、蛋白石 石英相对较少，主要是蛋白石，呈隐晶质细颗 粒，多被褐铁矿污染。 1 ．1 ．5 角闪石等硅酸盐矿物 收稿日期2 0 0 7 一l l - 0 5 作者简介罗丕 1 9 8 3 一 ，男，湖南长沙人，硕士。 含量很少，呈针柱状或粒状，部分颗粒表面有 褐铁矿黏附。 1 ．1 ．6 高岭石等黏土矿物 粒度极细微，多在0 ．0 2 r a m 以下，呈尘埃状分 散分布，或与褐铁矿混杂，呈絮泥状颗粒。 1 ．2 化学组成 表1原矿多元素分析结果 T a b l e1T h eM ul t i - e l e m e n t a r ya n a l y s i sr e s u l t so f r u n - o f - m i n eo r e 元素 质量分数 C uP bZ nA sST F e 0 ．3 71 ．7 61 ．2 70 ．0 70 ．0 5 43 7 ．1 6 S i 0 2A 1 2 0 3C a OM s O C oP 9 ．05 ．8 60 ．2 30 ．2 5 90 ．1 00 ．0 6 9 元素 质量分数 原矿多元素分析结果表明，矿石主要的化学成 分是铁、S i O 和A 1 0 ，，有价成分主要为铁、铅、 锌、铜和钴。 2 还原磁化焙烧试验研究 2 ．1 褐铁矿转化为磁铁矿的主要原理 在高温条件下，采用煤作为还原剂，将褐铁矿 转化为磁铁矿。化学反应为 F e 2 0 3 “ n H 2 0 - F e 2 0 3 n i l 2 0 1 3 F e 2 0 3 C o 一2 F e 3 0 4 C 0 2 2 其转化过程主要为1 褐铁矿在高温条件下 失去结晶水，转化三氧化二铁；2 三氧化二铁在 还原气氛中还原成四氧化三铁。还原反应过程是一 个多相反应过程。固相同气相 还原气体 发生反 应。磁化焙烧反应作用分为三个阶段进行 1 扩散，吸附。由于气体的对流或分子扩散 作用，还原气体分子被矿石表面吸附。 2 化学反应。被吸附的还原气体和矿石的氧 万方数据 2 0 0 8 年第3 期罗丕等江西某铁尾矿综合回收铁试验研究 3 1 原子相互作用进行化学反应。 3 化学产物的脱附。反应生成的气体产物脱 离矿石表面，沿着相反的方向扩散到气相中去。 在焙烧过程中，新生成的还原物先形成一个外 壳，包围着未被还原的部分，反应逐步向内进行， 反应速度由还原物和还原产物的界面所控制。 使F e O ，转化为F e ，O 。的过程是按下列方式进 行的。用还原剂脱掉o t F e 2 0 ，矿粒外层的氧，则使 氧化铁结晶格子局部变形，致使o t F e 2 0 ，转化为含 有一定数量的细孔的1 F e 2 0 ，，并形成尖晶石型立方 晶格的一／F e 2 0 ，外层。在矿粒表面上继续脱氧将造 成铁离子过剩，过剩的铁离子则充填在缺位结点 上。外层的所有点充满就变成磁铁矿，这些磁铁矿 有着与．、／F e O 。相同的晶格。这样由外层向内层扩 散，这个过程一直向矿粒中心的赤铁矿进行，到赤 铁矿全部消失为止。 2 ．2 磁化焙烧温度试验 将原矿与煤粉混匀后放入磁化焙烧炉中，升温 至设置温度，恒温2 h ，改变磁化焙烧温度， 9 0 0 。C ，9 5 0 0 C ，1 0 0 0 ％，1 0 5 0 。C ，产品自然冷却后 磨矿8 5 ％一7 4 恤m ，然后用磁选管进行磁选作业，磁 场强度为8 7 ．5 5k A ／m ，试验结果见图1 ，本次试验 采用无烟煤。煤粉比例为矿样重量的2 0 ％。依据试 验结果知，9 5 0 一I0 0 0 。C 为最佳温度。 6 2 鹱 5 0 6 8 6 6 冰 6 4 蔫 6 2 擎 6 0 国 5 8 举 5 6 焙烧温度／℃’ 图l 磁化焙烧温度试验结果 F i g ．1 T h er e s u l to fm a g n e t i z a t i o n - r o a s t i n g t e m p e r a t u r et e s t l 铁品位；2 铁回收率；下同 2 ．3 煤的种类及用量试验 将无烟煤与褐煤进行对比试验，磁化焙烧温度 为9 5 0 。C ，焙烧2 h ，煤粉的比例分别为8 ％、1 5 ％、 2 0 ％，结果表明，在相同条件下，褐煤效果明显优 于无烟煤；对同一种煤，随着煤粉用量的降低，铁 精矿全铁含量降低；另外采用无烟煤，磁化焙烧矿 的全铁含量和原矿没有差别，而采用褐煤时，磁化 焙烧矿的全铁含量比原矿提高了近1 0 ％，磁化焙烧 后矿样的重量也减少了2 0 ％。综合考虑成本，选用 褐煤，煤粉用量为原矿的1 5 ％～2 0 ％为宜。试验结 果见图2 。 5 9 5 7 堡5 5 翅5 3 磕5 1 鲻4 9 4 7 4 5 图2 煤的用量试验结果 F i g ．2 T h er e s u l to ft h ec o a ld o s a g et e s t 2 ．4 磁化焙烧时间条件试验 确定焙烧温度在9 5 0 6 C ，煤的比例分别为 2 0 ％，改变磁化焙烧时间，分别为1 h ，1 ．5 h ，2 h ， 3 h 。产品自然冷却后磨矿8 5 ％一7 4 斗m ，然后用磁选 管进行磁选作业，磁场强度为8 7 ．5 5 k A ／m ，试验结 果见图3 。 冰 趟 碚 巅 11 ．523 焙烧时间／r a i n 1 0 0 8 0 堡 6 0 墼 4 0 吾 2 0 举 O 图3 磁化焙烧时间条件试验结果 F i g ．3 T h er e s u l to fm a g n e t i z a t i o n - r o a s t i n gt i m e c o n d i t i o nt e s t 2 ．5 磁场强度试验 确定磁化焙烧温度为9 5 0 。C ，煤的用量依然为 2 0 ％，恒温磁化焙烧2 h 的产品进行磁场强度条件 试验。产品自然冷却后磨至8 5 ％一7 4 p L m ，给到磁 选作业，改变磁场分别为7 1 ．6 3 k A ／m 、8 7 ．5 5k A ／ m 、1 0 3 ．4 6k A ／m 。试验结果见图4 ，综合技术经 济指标考虑，磁选作业的磁场强度以8 7 ．5 5k A ／m 为最佳。 2 ．6 磨矿细度条件试验 6 5 ．5 6 5 堡6 4 ．5 望6 4 蘧6 3 ．5 6 3 6 2 ．5 8 l 8 0 零 7 9 旃 7 8 擎 凳暴 7 5 磁场强度， k A i n - 1 图4 磁场强度试验结果 F i g ．4 T h er e s u l to fm a g n e t i cf i e l ds t r e n g t ht e s t 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分 2 0 0 8 年第3 期 焙烧产品直接分选时铁矿物与脉石矿物分离效果 差，在分选前需要磨矿。其他条件不变，贫r 另J x , - J ．磨 - 7 4 灿m 为6 8 ％ 及磨矿细度分别为- 7 4 0 L i n 8 0 ％、 8 5 ％、9 0 ％、9 8 ％的磁化焙烧产品进行了磁选试验， 试验表明，随着磨矿产品中- 7 4 1 上m 粒级的增加，铁 精矿产率有所下降，全铁含量随之提高，当- 7 4 t x m 含量大于8 5 ％后，变化速度趋缓。所以以- 7 4 p , m 占 8 5 ％为佳。试验结果见图5 。 6 6 熊 6 0 8 2 8 0 堡 键 7 4 举 7 2 图5 磨矿细度条件试验结果 F i g ．5 T h ec o n d i t i o nt e s to fg r i n d i n gd e g r e e 2 ．7 流程试验 根据上述试验结果，确定最佳条件见表2 ，根 据最佳条件试验进行了流程试验，数质量流程图见 图6 。 表2焙烧磁选工艺条件 T a b l e2T h ec o n d i t i o no fr o a s t i n g - m a g n e t i c 原矿 铁精矿 尾矿 图6 磁化焙烧一磁选数质量流程 F i g ．6T h ef l o w s h e e to fq u a n t i t yq u a l i t yo fm a g n e - t i z a t i o nr o a s t i n g - m a g n e t i c 3 结论 1 以褐铁矿为主要矿物的铁矿石属难选矿物， 对这种矿石磁化焙烧一磁选是技术指标最佳的选矿 方法，可以兼顾品位和回收率。 2 此褐铁矿通过磁化焙烧一磁选工艺流程的 分选，可获得产率5 1 ．4 6 ％、全铁含量6 4 ．8 3 ％、全 铁回收率7 8 ．8 8 ％的铁精矿。各项指标均达到要求。 而且磁化焙烧一磁选工艺具有工艺合理、可靠、适 应性强、易于在生产中实施的特点。 3 从经济方面考虑，磁化焙烧成本高，只有 当地有廉价的煤炭资源时才可以考虑。一般情况下 则是采用联合流程，如弱磁选一强磁选一正浮 选、分级一重选一浮选等，这些流程虽然比较复 杂，但是运营成本都远低于磁化焙烧。 S T U D Y O NE X P E R 眦E N TO FI R O NT A Ⅱ。SS Y N T H E S I SR E C O V E R YT H EI R O N F O RJ I A N G X I L U OP i l ，Z H O UM e i l a n “ ‘，L U O 乙讯1 ，X U EW e q 2 ，C H E ND a i x i o n 9 2 1 ．H u n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 1 2 8 ，C h i n a ； 2 ．H u n a nR e s e a r c hI n s t i t u t eo f N o n f e r r o u sM e t a l s ，C h a n g s h a4 1 0 0 0 5 ，C h i n a A B S T R A C T T h eJ i a n g x ii r o nm i n ea r el i m o n i t em a i n l y ．T h ei r o nn o to n l yc o n t a i n sal o to fw a t e ra n dm u db u ta l s o d r e s s i n gc o n c e n t r a t ei sl a c k ，a sac o n s e q u e n c e ，a d o p t e dm a g n e t i z a t i o nf i r i n gt oe a i T yo u te x p e r i m e n ts t u d y i n g ． H a v eg a i n e dt h ec o m p a r a t i v e l yi d e a le x p e r i m e n ti n d e x ． K e yw o r d s l i m o n i t e ；m a g n e t i z i a t i o nr o a s t i n g ；f l o a t a t i o n ；r e s e a r c h 万方数据