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难选褐铁矿直接还原焙烧-磁选工艺研究 大自然中大多数棕色铁矿以2fe2o33h2o的形状存在。它是一个非晶态、隐晶体或针状体。这是一种含定形的feli氰化物，主要由针蚀和水针蚀组成。我国褐铁矿储量非常大,但由于褐铁矿具有化学成分不固定、含铁量很不稳定、水分含量变化大、碎磨过程中容易过粉碎等特殊性质,属于极难选铁矿石。目前我国褐铁矿资源利用率极低,大部分没有有效回收利用或根本没有开采。褐铁矿主要用重力选矿、还原焙烧-磁选联合、磁选-浮选联合等方法处理。本文采用直接还原焙烧-磁选工艺,对湖南某地难选褐铁矿进行了试验研究,重点考察焙烧制度对矿物金属化率的影响以及磁选制度对选别效果的影响。 1 矿石矿物成分分析 矿石样品中的金属矿物主要有赤铁矿、褐铁矿、针铁矿、磁铁矿、锂硬锰矿等。脉石矿物主要有高岭石、伊利石、绢云母等。矿石的结构以隐晶质胶状结构为主,也有结晶鳞片状结构等。样品化学分析结果见表1。 本文采用无烟煤作还原剂。使用前先经过干燥、混匀、磨细至-0.38 mm粒级占98%。其成分分析结果见表2。添加剂CaCO3为分析纯试剂。 2 烘干试验 将-2 mm的原矿样品与还原剂煤粉以及添加剂混合造球,球团粒径10～15 mm,制得的球团在105 ℃下烘干。焙烧试验采用石墨坩埚装料在高温箱式炉中进行,为了保证炉内有充分的还原气氛,盖煤量为球团质量的33%。在选定的温度下保温一段时间后,焙烧矿进行水淬处理,球团经棒磨机磨细后,通过鼓式湿式磁选机进行磁选试验。以焙烧后样品的铁金属化率考察焙烧效果,以磁选精矿品位以及回收率考察磁选效果。 3 试验结果与讨论 3.1 烹饪试验 3.1.1 焙烧温度对铁金属化率的影响 煤添加量为矿量的25%,盖煤量为球团质量的33%,CaCO3用量为矿量的15%,焙烧时间4 h,焙烧后原料铁金属化率结果见图1。 由图1可以看出:温度对铁金属化率影响较大,温度升高,金属化率随之提高。当温度为1 150 ℃时,金属化率达到了95%。温度再升高金属化率提高不明显。综合考虑,选定焙烧温度为1 150 ℃。 3.1.2 还原剂煤用量对金属化率的影响 焙烧温度1 150 ℃,CaCO3用量为矿量的15%,盖煤量为球团质量的33%,保温时间4 h,焙烧后原料铁金属化率结果见图2。 由图2可以看出:还原剂煤用量对铁金属化率有一定影响,煤用量为25%时,金属化率达到了95%,煤用量大于50%后金属化率有所降低。为此,煤用量选择25%。 3.1.3 焙烧金属化率 煤添加量为矿量的25%,盖煤量为球团质量的33%,CaCO3用量为矿量的15%,焙烧温度1 150 ℃,焙烧后原料铁金属化率结果见图3。 由图3可以看出:随着焙烧时间延长,铁金属化率提高,焙烧2 h金属化率达到95.24%,进一步延长焙烧时间,铁金属化率逐渐降低。随着焙烧时间延长,炉内还原性气氛下降,金属化铁部分氧化,焙烧4 h球团内部开始出现空洞,有局部烧熔渣铁分离现象,保温时间越长现象越明显。故此焙烧时间选择2 h。 3.1.4 还原剂用量及用量 通过以上条件试验结果,得到的焙烧工艺条件为:原矿样品粒度-2 mm,焙烧温度1 150 ℃,CaCO3用量为矿量的15%,还原剂煤添加量为矿量的25%,盖煤量为球团质量的33%,保温时间2 h。 3.2 矿产率及收率 在最佳焙烧条件下制样,共进行了3种磁选方案,工艺流程分别见图4～6,试验结果见表3。 由试验结果可以看出,方案1中矿产率相对较高,尾矿损失量大,精矿品位71.70%,回收率81.53%。方案2得到的铁精矿品位80.61%,回收率88.58%,尾矿中铁品位小于10%,损失6.78%。方案3精矿品位76.47%,回收率91.23%;但是弱磁粗选得到的精矿1产品,品位仅为78.82%,未能达到预期效果,后部流程相对复杂。通过以上结果分析,确定方案2为最佳试验方案。 3.3 元素多维分析 通过以上焙烧条件试验和磁选条件试验结果,制定出的最优工艺流程如图7所示。 对试验得到的铁精矿进行了元素多项分析,结果见表4。 显微镜下观察,精矿中的金属铁呈球状、海绵状存在,有的金属铁粒度在5 μm以下,且和其它矿物形成夹杂状态,难以有效解离,制约了精矿品位的提高。 4 caco3单次选场 通过对矿样的直接还原焙烧条件试验以及磁选条件试验研究,确定了最佳焙烧及磁选工艺参数:原料粒度-2 mm,焙烧温度1 150 ℃,CaCO3用量为矿量的15%,煤添加量为矿量的25%,盖煤量为球团质量的33%,保温时间2 h,一段磨矿粒度为-0.045 mm粒级占97%,一次粗选场强79 kA/m,两次精选场强45 kA/m。 在此工艺条件下,矿物焙烧金属化率95.24%,得到的铁精矿产品铁品位80.61%,回收率88.58%。