云南某褐铁矿磁化焙烧-磁选工艺试验研究.pdf

第3 l 卷第6 期 2 0 1 1 年1 2 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L 【刀R G I C A LE N G n 呃E R I N G V 0 1 ．3 l №6 D e c e m b e r2 0 ll 云南某褐铁矿磁化焙烧一磁选工艺试验研究① 张茂，王东，陈启平，黎红兵 长沙矿冶研究院。湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要对云南某铁品位为3 7 ．5 4 ％的难选贫褐铁矿进行了工艺矿物学研究，并确定采用焙烧．磁选工艺进行选别，最终获得的精矿 铁品位达6 2 ％以上，铁回收率8 5 ％以上，尾矿铁品位下降到1 3 ％以下。 关键词磁化焙烧；磁选；褐铁矿；工艺矿物学 中图分类号T D 9 2 7文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 1 0 6 0 0 5 1 0 3 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nM a g n e t i z i n gR o a s t i n g - M a g n e t i cS e p a r a t i o no f L i m o n i t ef r o mY u n n a n Z H A N GM a o ，W A N GD o n g ，C H E NQ i p i n g ，L IH o n g b i n g C h a n g s h aR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a U u r g y ，C h a n g s h a4 1 0 0 1 2 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t P r o c e s sm i n e r a l o g ys t u d yo naY u n n a nr e f r a c t o r yi r o nl i m o n i t ew i t h8 1 1i r o ng r a d eo f3 7 ．5 4 ％w a sc a r r i e do u t a n daf l o w s h e e to fm a g n e t i z i n gm a s t i n g m a g n e t i cs e p a r a t i o nW a si n t r o d u c e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a t ，ac o n c e n t r a t ew i t ha n i r o n 础a n dr e c o v e r yo fo v e r6 2 ％a n d8 5 ％，r e s p e c t i v e l y ，C a nb eo b t a i n e d ，m e a n w h i l e ，t h ei r o ng r a d eo ft h et a i l i n g s c 8 nb er e d u c e dt on om o r et h a n1 3 ％。 K e yw o r d s m a g n e t i z i n gm a s t i n g ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；l i m o n i t e ；p r o c e s sm i n e r a l o g y 自然界中褐铁矿绝大部分以2 F e 0 ，3 H 0 形态 存在，呈非晶质、隐晶质或胶状体，外表颜色呈黄褐色、 暗褐至褐黑色，弱至中磁性【l 旬J 。褐铁矿的富矿很少， 含铁品位较低，并且多数含有大量矿泥，属于难选矿 石【4 。J 。目前，褐铁矿主要用重力选矿、磁选一浮选联 合等方法处理，由于褐铁矿含有结晶水，通过普通选矿 方法很难得到较好的选矿指标№。j ，但采用焙烧一磁选 工艺可获得较好的选矿指标。云南某公司为了更好的 利用云南的褐铁矿资源，特委托长沙矿冶研究院对云 南某地的褐铁矿进行工艺试验研究。经过试验确定采 用磁化焙烧- 磁选工艺，最终可获得铁品位为6 2 ．1 9 ％、 回收率为8 6 ．9 9 ％的铁精矿。 1 原矿性质 工艺矿物学研究表明肉眼下样品呈黄褐色。经 镜下鉴定、x 射线衍射分析和扫描电镜分析表明，样品 中金属矿物主要是褐铁矿，其次是硬锰矿、磁铁矿，偶 见赤铁矿。脉石矿物样品中除石英和高岭石外，绢云 母和方解石亦常见及。其它微量矿物包括磷灰石、锆 石、金红石和黄铁矿等。 褐铁矿分布广泛，是选矿回收的主要目的矿物。 概括起来，矿石中褐铁矿主要以两种形式产出①呈 致密状集合体，部分显微孔洞较为发育，胶状构造常 见，少数孔洞中可充填微细粒石英或高岭石，集合体粒 度通常在0 ．5m i l l 以上，个别可至l 一2m m ；②呈细脉 状、网格状或不规则状沿石英等脉石矿物粒间充填，粒 度变化较大，细小者小于0 ．0 0 5n u n ，粗者大于O ．3 m i l l ，一般0 ．0 2 ～0 ．2m i l l 。根据集合体中褐铁矿所占 比例，还可迸一步分为稠密浸染状、中等稠密浸染状和 稀疏浸染状等三种类型。其中稠密浸染状集合体中褐 铁矿的体积含量通常大于7 0 ％，部分可过渡为致密状 集合体；中等稠密浸染状集合体中褐铁矿的体积含量 变化较大，大多在3 0 ％一7 0 ％之间。与脉石之间常构 成“水磨石”式镶嵌关系，褐铁矿基底中嵌布的脉石粒 度粗细不一，一般0 ．0 1 一O ．2m m 不等；稀疏浸染状褐 铁矿多呈细脉状或星散状沿脉石粒问分布。在其出现 部位含量普遍小于1 5 ％。总的来看，随着集合体中褐 铁矿浸染程度的降低，脉石含量逐渐增多，而且褐铁矿 与脉石的嵌连关系愈趋复杂。因此，此矿石属于氧化 较严重的难选褐铁矿石，其化学成分和物相分析结果 ①收稿日期2 0 1 I - 0 6 1 2 作者简介张茂 1 9 7 9 一 。男。云南宾川人，工程师，主要从事选矿工艺研究和选矿设计工作。 万方数据 5 2 矿冶工程 第3 l 卷 分别见表1 和表2 。 表1 矿石的化学成分 质量分数 ／％ T F eF e O i r e 20 3S i 0 2T i 0 2A 1 20 3 C a O M s O M n O 3 7 ．5 40 ．4 05 3 ．2 32 6 ．5 50 ．6 23 ．7 21 ．5 7O ．5 92 ．9 3 K 2 0N a 2 0 C uP bZ nA sPS I g 0 ．8 30 ．0 2 20 ．0 5 40 ．0 0 6 60 ．0 4 60 ．0 1 20 ．1 70 ．0 3 I8 ．7 1 由表l 和表2 可以看出矿石中可供选矿回收的 主要组分是铁，样品T F e ／F e O 的比值9 3 ．9 ，碱性系数 C a o M g O ／ S i 0 2 A 1 2 0 3 小于0 ．1 。需要选矿排 除的造渣组分主要为S i 0 2 ，有害杂质硫和磷的含量都 很低，对铁精矿的质量影响甚微。矿石中铁的赋存状 态较为简单，呈赤 褐 铁矿产出的铁为9 5 ．1 8 ％。如 果选矿能将分布在赤 褐 铁矿、磁铁矿和碳酸盐中的 铁全部回收，选矿铁的最大理论回收率为9 7 ．9 5 ％。 综合化学成分特点，可以认为样品属低硫磷的单 一酸性强氧化铁矿石。 采用云南本地的两种褐煤作还原剂，煤质分析结 果见表3 。 衷3 还原剂分析结果 褐煤 鱼墅兰叁垫墅I 塑丝尘着火温度 编号M tM a dA dV d a fF e a dS t a d Q lQ 2 ／℃ 注其中M l 为全水分，M a d 为空气干燥基水分，A d 为李气1 燥基灰 分，V d a f 为空气干燥基挥发分，F c a d 为空气干燥摹固定碳，Q 。为 干燥基高位发热馒，Q 2 为收到基低位发热最，S t a d 为空气干燥基 全硫。两种褐煤的焦煤特征 1 8 均为2 。 2 磁化焙烧试验 2 ．1 还原剂试验 在焙烧温度9 0 0 ℃，焙烧时间为4 0m i n 时，分别对 云南1 4 褐煤和2 。褐煤进行了还原剂用量试验，在磨矿粒 度为- 0 ．0 7 4m m 粒级占6 1 ．9 2 ％，磁场强度为0 ．1 8T 条件下进行了磁选管选别试验，试验结果见表4 。 褐煤 还原剂用量精矿产率 曼笪 丝精矿回收率 编号 ／％／％ 焙烧矿尾矿精矿 ／％ 表4 结果表明，用l 。褐煤作固体还原剂时，最佳 褐煤用量为5 ％。用2 。褐煤作固体还原剂时，最佳褐 煤用量为6 ％。在试验条件下，l 。褐煤比2 。褐煤精矿 产率增加了3 ．2 2 个百分点，精矿品位高出1 ．5 4 个百 分点，回收率高出3 ．2 8 个百分点，因此l 。褐煤比2 。褐 煤还原性能更好一些。 2 ．2 焙烧温度与焙烧时间试验 根据还原焙烧试验一般规律，焙烧温度与时间之 间有着互补关系，即温度高时，焙烧时间可缩短，温度 低时需延长焙烧时间，故进行了不同焙烧温度下的系 列焙烧时间试验。采用云南l 。褐煤作为还原剂，用量 为5 ％，焙烧给矿粒度一6m m 。焙烧矿磨矿粒度为 一0 ．0 7 4m m 粒级占6 0 ％～7 0 ％时，场强0 ．1 8T 条件 下对焙烧矿进行了磁选管选别试验，不同焙烧温度下 的焙烧时间试验结果见表5 。 表5 不同焙烧温度下的焙烧时间试验结果 2 0 4 0 5 0 6 0 8 0 2 3 ．0 5 U ．9 3 1 4 ．7 6 1 2 ．3 l 1 4 ．4 7 6 1 ．7 8 6 0 ．9 0 6 2 ．3 7 6 2 ．0 5 6 2 ．9 7 6 2 ．6 4 8 8 ．5 6 8 4 ．8 1 8 7 ．4 2 8 5 ．5 3 ％“跖“叭 7 l l l 2 3 4 4 4 4∞巧虬％n勰印靳“ 卯 万方数据 第6 期 张茂等云南某褐铁矿磁化焙烧．磁选工艺试验研究 5 3 焙烧温度焙烧时间精矿产率 曼笪二丝精矿回收率 ／。C／m i n ／％ 焙烧矿尾矿精矿 ／％ 表5 结果表明，高温9 0 0 ℃的结果与低温6 5 0o C 时 回收率变化不大，因此对本区矿石焙烧温度影响不大。 3 磁选试验 3 ．1 磁场强度试验 为了确定磁选最佳的磁场强度，在1 。褐煤用量为 5 ％时，在焙烧温度9 0 0 ℃下焙烧4 0r a i n ，磨矿粒度为 - 0 ．0 7 4m m 粒级占6 1 ．9 2 ％时，对焙烧矿进行了磁选 管磁场强度试验，结果见表6 。 表6 磁场强度试验结果 表6 结果表明，焙烧矿磁选管选别时，场强只要在 0 ．1 2T 以上均可取得精矿品位6 l ％以上、回收率保持 在8 7 ％左右的良好指标。在较大范围内选择磁选场 强而又能取得稳定选别指标是本矿石的特点之一。 3 ．2 磨矿粒度试验 l 。褐煤用量为5 ％时，在焙烧温度9 0 0 ℃下焙烧 4 0r a i n ，磁场强度为0 。1 8T 时，对焙烧矿进行了磨矿 粒度选别试验，结果列于表7 。 表7 磨矿粒度试验结果 一0 ．0 7 41 1 1 1 1 1 精矿产率 曼笪 丝 精矿同收率 粒级含量／％ ／％ 焙烧矿尾矿精矿 ／％ 4 7 ．8 95 4 ．3 54 0 ．2 81 5 ．0 26 1 ．5 0s 2 ．9 8 5 1 ．2 5 5 8 ．8 84 0 ．3 81 1 ．2 9 7 6 0 ．7 0 8 8 ．5 0 6 1 ．9 25 7 ．2 3 4 0 ．6 3 1 2 ．2 76 1 ．8 38 7 ．0 9 ● 6 8 ．9 75 7 ．6 1 4 0 ．7 31 1 ．9 76 1 ．8 9 8 7 ．5 4 7 3 ．1 4 5 2 ．0 4 4 0 ．9 5 1 6 ．4 86 3 ．5 08 0 ．7 0 7 7 ．1 35 2 ．4 0 4 1 ．4 81 7 ．5 16 3 ．2 57 9 ．9 0 由表7 可知，焙烧矿在磨矿粒度为一0 ．0 7 4i T i m 粒 级含量6 1 ．9 2 ％一6 8 ．7 ％之间时，铁精矿品位和回收 率基本没有大的变化，品位保持在6 I ．8 9 ％左右，回收 率保持在8 7 ％左右。 4 流程试验 在条件试验的基础上，对样品进行了流程试验。 1 。褐煤用量为5 ％，焙烧温度9 0 0 ℃，焙烧时间为4 0 r a i n ，磨矿粒度为一0 ．0 7 4m m 粒级占6 1 ．9 2 ％，一次弱 磁粗选和两次精选的磁场强度依次为0 ．1 7T 、0 ．1lT 和 0 ．0 9T ，最终精矿T F e 品位6 2 ．1 9 ％，回收率8 6 ．9 9 ％。 焙烧一磁选流程试验结果见表8 。 表8 流程试验结果 5 结语 经工艺矿物学研究，云南某地褐铁矿石主要铁矿 物为褐铁矿，褐铁矿多呈不规则状集合体产出，由其构 成的基底中常嵌布粒度细小的石英、绢云母等脉石矿 物形成“水磨石”式的交生关系，其中部分随着杂质矿 物的减少可过渡为致密状集合体。矿样加褐煤5 ％， 焙烧温度9 0 0 ℃，焙烧时间4 0r a i n 条件下取得焙烧 矿，采用连续磨矿，磨至一0 ．0 7 4m m 粒级占6 0 ％左 右，经弱磁一次粗选和两次精选简单流程选别，取得精 矿产率5 2 ．5 6 ％ 对原矿 、精矿T F e 品位6 2 ．1 9 ％、回 收率8 6 ．9 9 ％的指标。 参考文献 [ 1 】刘卫强，张宗华．云南某褐铁矿的选矿工艺研究[ J ] ．云南冶金。 2 0 0 6 3 1 8 2 0 ． [ 2 ] 李永聪，孙福印．新疆某褐铁矿工艺研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 2 6 2 9 3 1 ． [ 3 ] 孙炳泉．近年我国复杂难选铁矿石选矿技术进展[ J 】．金属矿 山，2 0 0 6 3 1 1 一1 3 ． [ 4 ] 游达明，陈雯．菱、褐铁矿选矿研究成果产业化过程中的问题 与对策【J ] ．矿冶工程，2 0 0 7 1 4 0 - 4 3 ． [ 5 ]王毓华，陈兴华，黄传兵，等．褐铁矿反浮选脱硅新工艺试验研究 [ J ] ．金属矿山，2 0 0 5 7 ．3 7 3 9 ． [ 6 】 谢建宏，崔长征，宛 鹤．新疆某难选复合铁矿选矿试验研究 [ J ] ．矿冶工程．2 0 0 9 5 3 3 - 3 6 ． [ 7 ]艾光华．余新阳，魏宗武．某难选高磷赤褐铁矿提铁降磷选矿试 验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 9 2 4 3 4 5 ． 万方数据