云南某低品位铁矿选矿试验研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 哐T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 云南某低品位铁矿选矿试验研究① 廖振鸿，陈雯，刘兴华 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要应用X R D 、S E M 、光学显微镜对云南某细粒难选磁、褐铁矿混合矿石进行了详细的工艺矿物学研究；据此进行了详细的选 矿工艺流程试验。结果表明弱磁回收强磁性矿物之后，强磁- 浮选工艺无法回收褐铁矿；采用焙烧一弱磁选工艺综合回收磁、褐铁矿 可以获得铁精矿产率2 9 ．4 4 ％、T F e 品位5 6 ．0 8 ％、回收率5 8 ．8 1 ％的较好指标。试验结果与工艺矿物学研究结果基本一致。研究表明 工艺矿物学对选矿试验具有重要的实际指导意义。 关键词磁铁矿；褐铁矿；工艺矿物学；焙烧 中图分类号T D 9 2文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 4 1 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 - 0 1 5 8 0 5 随着钢铁工业的发展，铁矿石资源的E t 益枯竭，对 组成复杂、嵌布粒度细的铁矿石的研究变得越来越重 要。传统的磁选、重选、浮选及其联合流程是一般铁矿 石选矿的基本方法，而磁化焙烧是处理常规选矿方法 难以分选的低品位铁矿石的最有效方法之一‘5o 。对 于用其他选矿方法不能得到较好经济技术指标的矿石 来说尤为重要，如难选赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿及其他 铁质硅酸盐等矿物，磁化焙烧比其他选矿方法能得到 更好的选矿指标L 6J 。磁化焙烧除增加矿物磁性外，还 可排除矿物中的气体和结晶水，使矿石结构疏松，提高 磨矿效果，排除有害元素J 。褐铁矿选矿比较经典的 流程是磁化焙烧一弱磁选流程旧J 。本文对某难选低品 位褐铁矿进行了详细的选矿试验。结果表明，磁化焙 烧是处理该矿石行之有效的方法。 1 矿石性质 原矿的化学多元素分析和铁物相分析分别见表1 和表2 。其中T F e ／F e O ，比为8 ．2 2 ，碱性系数为0 ．0 1 。 由表1 ～2 可知，矿石中的铁主要以褐铁矿的形式存 在，其次以磁铁矿和假象赤铁矿的形式存在，少量以硅 酸盐及碳酸盐的形式存在。原矿有害杂质硫的含量较 低，但磷的含量明显偏高，因此选矿过程中需要密切 表l 矿石多元素分析结果 质量分数 ／％ 8 ．1 0O ．1 30 ．0 2 90 ．6 40 ．2 50 ．0 2 11 1 ．6 7 表2 矿石铁物相分析结果 注意磷的富集趋势。综合化学成分特点，可以认为该 矿石具有低硫含磷酸性单一贫氧化铁矿石的特征。 样品肉眼下显黄褐色～黑褐色，结构较为松疏，部 分矿粒孔洞较为发育。经镜下鉴定、x 射线衍射分析 和扫描电镜分析综合研究表明铁矿物以褐铁矿为主， 次为磁铁矿和假象赤铁矿；氧化锰矿物包括软锰矿、硬 锰矿和钡硬锰矿；金属硫化物为黄铁矿，但含量甚低； 脉石矿物的种类相当复杂，较常见的是石英、长石、白 云母、绢云母、绿泥石、石榴石和三水铝石，其它微量矿 物尚见金红石、锆石、黝帘石和榍石等。总体来看，样 品中部分矿物的结晶程度较差，主要表现在x 射线衍 射分析图谱的背景值偏高，矿物的衍射峰较为弥散。 表3 列出了矿石中主要矿物的含量 表中所列磁铁矿 包括假象赤铁矿 。 ①收稿日期2 0 1 4 - 0 4 - 2 6 作者简介廖振鸿 1 9 9 0 一 ，男，湖南娄底人，硕士研究生，主要研究方向为矿物加工工程。 萋薰 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 廖振鸿等云南某低品位铁矿选矿试验研究 磁铁矿粒度细小均匀，极少数可至0 ．3 ～0 ．5m m 。 绝大多数均在0 ．0 6m m 以下，部分甚至小于0 ．0 1I n l n 。 未见其聚合形成粒度较粗的集合体。欲使磁铁矿获得 较充分的解离，必须采用细磨工艺。褐铁矿粒度大都 小于0 ．1m m ，部分甚至在0 ．0 0 5m m 以下。褐铁矿的 嵌布特征主要是粒度细小、与脉石的交生关系复杂。 预计即使通过细磨，部分褐铁矿也很难达到充分的解 离。为查明褐铁矿的化学成分特点，采用扫描电镜对 其进行了能谱微区成分分析，结果表明因M n O 、S i O ，、 A 1 2 0 ，、K 0 和P O ，等杂质组分的混人，矿石中褐铁矿 平均含铁仅5 4 ．9 1 ％。其中磷在褐铁矿中均匀分布，根 据褐铁矿的形成特点可以初步认为矿石中磷部分以吸 附态的形式存在于褐铁矿中。显然，单一的选矿工艺 不可能大幅度降低铁精矿中的磷，即使采用焙烧磁选 工艺处理矿石，随着焙烧过程中H 0 的逸出，人造磁 铁矿中磷的含量还可能有所提高。氧化锰矿物粒度通 常在0 ．5m m 以上，部分氧化锰矿物与褐铁矿密切镶 嵌，加之二者密度和磁性相近，预计选矿过程中大部分 锰矿物都将随同褐铁矿一起进入铁精矿，这也是导致 铁精矿品位难以明显提高的主要原因。脉石矿物的种 类较为复杂，较常见的是石英、长石、白云母、绢云母、 绿泥石、石榴石和三水铝石等。其中石英为不规则它 形粒状，部分与云母类片状矿物紧密镶嵌构成云母片 岩，石榴石分布较为广泛，粒度一般小于0 ．0 5l n n l ，大 多呈浸染状嵌布在其它脉石矿物或氧化锰矿物中，可 被褐铁矿交代。 2 试验方案 鉴于上述矿石性质的研究，针对这种高贫细粒的 褐铁矿和磁铁矿共生型矿石，拟采用两种工艺流程进 行处理①首先用阶段磨矿阶段弱磁选选别流程回收 矿石中的强磁性铁矿物，然后采用脱泥、浮选等回收其 中的褐铁矿；②对原矿进行磁化焙烧，采用弱磁选回 收焙烧完之后的铁矿物，考虑利用浮选进一步提高铁 品位。 3 试验结果与讨论 3 ．1 三段磨矿阶段弱磁选试验 通过详细的条件试验，确定三段磨矿一阶段弱磁选 数质量流程见图l 。 3 ．2 两段磨矿- 阶段弱磁选- 磁选柱流程 针对原矿进行两段磨矿一阶段弱磁选一磁选柱流 程，确定数质量流程如图2 所示。其中磁选柱上升水 流确定为6 0 0L ／h 。 图例 图l三段磨矿- 阶段弱磁选流程 原矿 矿 精矿总尾矿 图2 两段磨矿- 阶段弱磁选磁选柱流程 从上述流程试验结果分析，铁精矿回收率仅为 3 6 ％左右，由于仅仅回收了其中的磁铁矿，全铁回收率 比较低，流失于弱磁选尾矿中的铁品位仍有2 0 ％左 右。由原矿的铁物相分析结果可知，原矿中赤褐铁矿 占5 8 ．8 2 ％，因此，损失于尾矿中的铁主要是赤褐铁矿， 有必要探索回收弱磁尾矿中赤褐铁矿的可行性，以提 高铁的回收率。以下试验所针对的弱磁尾矿是指三段 磨矿一阶段弱磁选工艺中的总尾矿。 3 ．3 弱磁尾矿回收探索试验 针对弱磁选尾矿采用三盘强磁选机S H P ①5 6 0 进 行强磁选回收赤褐铁矿的试验。三盘强磁选机的上盘 磁场强度为0 ．3 6T ，中盘磁场强度为1 ．4T ，下盘磁场 万方数据 1 6 0矿冶工程 第3 4 卷 强度为1 ．8T ，通过条件试验，选择冲洗水压0 ．1M P a ， 得到如表4 所示的试验结果。 表4 弱磁尾矿强磁选试验结果 为了考察通过浮选提高强磁精矿品位的可能性， 把强磁选的三个精矿合在一起作为强磁选精矿。强磁 选精矿再磨至- 0 ．0 3 0m m 粒级占9 2 ％。先对其进行脱 泥处理，以提高铁品位。在各种脱泥药剂作用下，经脱 泥后强磁精矿铁品位仅能提高2 ％左右，而铁回收率 大幅下降，强磁精矿脱泥效果不显著。因此直接进行 了阴离子反浮选、阳离子反浮选和正浮选探索试验。 阴离子反浮选和阳离子反浮选几乎没有效果；正浮选 也仅能将精矿T F e 品位提高到2 8 ．7 6 ％。可见，强磁精 矿再磨浮选效果也不理想。那么，磁化焙烧弱磁选是 提高这种难选铁矿石品位的可行性方法。 3 ．4 原矿磁化焙烧试验 将破碎至- 3m m 的原矿和相应比例的煤粉 一0 ．1 m m 混和均匀后，在S X - 8 - 1 0 型箱式电阻炉内进行焙 烧。等到炉温达到设定温度后开始计时，焙烧一定时 间后出炉水冷，在5 0 ％的磨矿浓度下磨矿至一0 ．0 3 8 m m 粒级占9 8 ．4 9 ％ - 0 ．0 3 0m m 粒级占9 5 ．3 2 ％ ，采用 磁场强度1 2 0k A ／m 的磁选机进行分选，以确定最佳 的焙烧温度、焙烧时间和煤粉用量条件。 3 ．4 ．1 焙烧温度试验 为了考察焙烧温度对磁化焙烧的影响，在煤粉用 量7 ．5 ％、焙烧时间9 0m i n 的条件下，进行了不同温度 的焙烧试验，试验结果见图3 。 图3 不同焙烧温度试验结果 由图3 可以看出随着焙烧温度逐步升高到8 0 0 ℃，弱磁选精矿回收率逐步提高，当焙烧温度进一步升 高到8 5 0 ℃时，弱磁精矿回收率明显下降，可能出现了 过还原现象。当温度为7 5 0 ℃时，磁选精矿产率 3 5 ．1 0 ％、T F e 品位5 3 ．5 9 ％，铁回收率6 4 ．5 5 ％。综合考 虑精矿品位和回收率以及焙烧作业的节能降耗，选择 焙烧温度7 5 0 ℃进行后续焙烧试验。 3 ．4 ．2 煤粉用量试验 在焙烧温度7 5 0 ℃、焙烧时间9 0m i n 的条件下， 进行煤粉不同用量 与焙烧原矿的质量比 的焙烧磁 选试验，结果见图4 。 图4 不同煤粉用量试验结果 由图4 可见，煤粉用量的变化对磁选精矿品位影 响不大，当煤粉用量为7 ．5 ％时，磁选可以得到精矿产 率3 6 ．6 3 ％、T F e 品位5 2 ．0 9 ％、铁回收率6 6 ．1 2 ％的选别 指标。综合考虑精矿品位和回收率，选择煤粉用量 7 ．5 ％进行后续焙烧试验。 3 ．4 ．3 焙烧时间试验 在焙烧温度7 5 0o C 、煤粉用量7 ．5 ％的条件下，进 行不同焙烧时间的焙烧磁选试验，结果见图5 。从图5 可以看出，随着焙烧时间延长，精矿品位变化很小，当 焙烧时间为7 0m i n 时，可以得到精矿产率3 3 ．8 3 ％、 T F e 品位5 3 ．3 8 ％、铁回收率6 2 ．3 3 ％的磁选指标。综合 考虑精矿品位和回收率，选择焙烧时间为7 0m i n 。 焙烧时I ’司／m i n 图5 不同焙烧时间试验结果 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 廖振鸿等云南某低品位铁矿选矿试验研究 1 6 l 3 ．4 ．4 焙烧矿预选试验 将在焙烧温度7 5 0 ℃、粉煤用量7 ．5 ％、焙烧时间 7 0r a i n 条件下生产的焙烧矿，不经过磨矿，直接采用湿 式磁选机1 2 0k A ／m 场强下进行磁选预选抛尾试验， 结果如表5 所示。 表5 焙烧矿预选试验结果 从表5 可以看出，预选可以抛掉产率2 7 ．6 6 ％的尾 矿，尾矿T F e 品位只有8 ．1 4 ％、铁损失率仅7 ．9 7 ％，同 时可以提高原矿入磨品位7 ．6 9 个百分点。因此，将焙 烧矿预选抛尾后进行后续选矿试验。 3 ．4 ．5 焙烧矿预选精矿三段磨矿一阶段选别流程 同样考虑对焙烧矿预选精矿进行阶段磨矿阶段选 别试验。通过详细的磨矿细度、弱磁选磁场强度试验， 最终确定为三段磨矿流程，得到最终的铁精矿产率 2 9 ．4 4 ％，，I ’F e 品位5 6 ．0 8 ％，回收率5 8 ．8 1 ％。焙烧矿预 选．阶段磨矿一阶段弱磁选数质量流程如图6 所示。 精矿总尾矿 图6 焙烧矿预选阶段磨矿- 阶段选别数质量流程 3 ．5 浮选探索试验 焙烧矿经过磁选以后只能得到品位5 6 ％左右的 铁精矿，为了进一步提高最终精矿品位，对焙烧矿磁选 精矿进行了阴离子反浮选、阳离子反浮选以及正浮选 探索试验，结果见表6 。 表6 浮选探索试验结果 从表6 可以看出，阴离子反浮选仅提高精矿品位 0 ．3 1 个百分点；阳离子反浮选可以将精矿T F e 品位提 高至5 8 ．4 9 ％，提高了1 ．5 4 个百分点；正浮选可以提高 精矿品位1 ．0 1 个百分点。但三者的尾矿品位均高达 5 3 ％以上。可见，虽然阳离子反浮选可以将精矿品位 提高到5 8 ％以上，但难度比较大。 4 结论 1 阶段磨矿阶段弱磁选回收了矿石中的强磁性矿 物。三段磨矿细度达到了一0 ．0 4 5m i i l 粒级占8 4 ．9 6 ％， 利用磁选柱可以适当放粗磨矿细度，但是总的磨矿细 度也较细。要想全部回收磁铁矿，必须采用细磨工艺， 这与工艺矿物学研究结果一致。 2 弱磁尾矿再磨强磁选一反浮选工艺无法提高铁 精矿品位，不能作为回收褐铁矿的方法，与工艺矿物学 认定的采用单一选矿方法无法提高褐铁矿品位的研究 结果一致。因此采用单独回收磁铁矿和褐铁矿的选矿 方法是行不通的。 3 采用磁化焙烧一弱磁选流程可以综合回收磁铁 矿和褐铁矿。经过焙烧后褐铁矿转变为人工磁铁矿， 与磁铁矿一起被回收，取得了铁精矿产率2 9 ．4 4 ％、T F e 品位5 6 ．0 8 ％，回收率5 8 ．8 1 ％的较好指标。显然，与褐 铁矿紧密共生的的锰随褐铁矿一起进入了铁精矿，导 致细磨后精矿品位即使经过三次磁精选也难以提高到 理想水平。这与工艺矿物学研究结果一致。 4 焙烧精矿经过浮选无法继续提高铁精矿品位， 主要是因为褐铁矿的嵌布粒度细小、与脉石的交生关 万方数据 1 6 2 矿冶工程 第3 4 卷 系复杂，同时磷以吸附态形式存在于褐铁矿中。单一 的选矿工艺不可能大幅度降低铁精矿中的磷。符合工 艺矿物学的研究结果。 5 通过实验研究可以看出详细的工艺矿物学研 [ 4 ] 究对选矿工艺研究的指导具有重要的意义。 参考文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 朱德庆，赵强，邱冠周，等．安徽褐铁矿的磁化焙烧一磁选工艺 [ J ] ．北京科技大学学报，2 0 1 0 ，3 2 6 7 1 3 - 7 1 8 ． Y o u s s e fMA ．M o r s iMB ．R e d u c t i o nR o a s tA n dM a g n e t i cS e p a r a t i o n O fO x i d i z e dI r o nO r e sF o rT h eP r o d u c t i o nO fB l a s tF u r n a c eF e e d [ J ] ． C a n a d i a nM e t a l l u g i c a lQ u a r t e r l y ，1 9 9 8 ，3 7 5 4 1 9 4 2 8 ． T h u m h o f e rA ，S c h a c h i n g e rM ，W i n t e rF ，e ta 1 ．I r o nO r eR e d u c t i o nI n [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] a1 ．a b o m t o r y 。‘S c a l eF l u i d i z e dB e dR e a c t o r 。。E f i e e to fP r e 。’R e d u c t i o no n F i n a lR e d u c t i o nD e g r e e [ J ] ．I S UI n t e r n a t i o n a l ，2 0 0 5 ，4 5 2 1 5 1 1 5 8 ． A d a mF ，D u p r eB ，G l e i t z e rC ．C r a c k i n go fh e m a t i t ec r y s t a l sd u r i n g t h e i rl o wt e m p e r a t u r er e d u c t i o ni n t om a g n e t i t e [ J ] ．S o l i dS t a t eI o n i c s ， 1 9 8 9 ，3 2 1 3 3 0 3 3 3 ． E t T a b i r o uM ，D u p r eB ，G l e i t z e rC ．H e m a t i t eS i n g l eC r y s t a lR e d u c t i o n I n t oM a g n e t i t eW i t hC O C 0 2 [ J ] ．M e t a l l u r g i c a lT r a n s a c t i o n sB P r o c e s sM e t a l l u r g y ，1 9 8 8 4 3 1 卜3 1 7 ． 朱俊士．选矿试验研究与产业化[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 D 4 ． 刘万灵．缺氧磁化焙烧技术用于处理硫砷金精矿[ J ] ．黄金， 2 0 0 0 ，2 l 1 2 2 6 - 2 8 ． 李想，戴惠新，杨鑫龙．难选铁矿的选矿技术现状与发展[ J ] ． 国土与自然资源研究，2 0 1 3 6 4 5 4 6 ． 万方数据