龙烟鲕状赤铁矿石选矿试验研究

郭秀平 庞玉荣 田江涛 庞雪敏

(河北省地矿中心实验室)

有学者认为，我国大力开发鲕状赤铁矿是打破现阶段国际铁矿石价格话语权坚冰的重要措施之一。

学界在研制新型还原焙烧设备、开发新的高效工艺方面做了大量的工作。王成行等［1］对云南某地复杂鲕状赤铁矿石进行了系统的磁化焙烧—磁选试验，在焙烧温度为850℃下获得了铁品位为58.40%、铁回收率为87.86%的铁精矿;沈慧庭等［2］采用磁化焙烧—磁选工艺处理广西某鲕状赤铁矿石，以无烟煤为还原剂，在850℃时焙烧45 min，最终获得了铁品位为61.60%、铁回收率为65.00%的铁精矿;祁超英等［3］对鄂西鲕状赤铁矿进行了还原焙烧机理研究，确定的焙烧温度为800～900℃;左倩等［4］对鄂西宁乡式鲕状赤铁矿石进行了磁化焙烧—弱磁选试验，确定的焙烧温度为750℃，保温时间为1 h，最终获得了铁品位为60.12%、铁回收率为77.42%的弱磁选精矿;刘若华等［5］着重对湖北某难选鲕状赤铁矿石进行了还原焙烧条件研究，确定的焙烧温度为850℃;白丽梅等［6］着重对张家口地区的鲕状赤铁矿石进行了还原焙烧条件研究，确定的焙烧温度为850℃;关翔［7］着重对难选赤褐铁矿还原焙烧条件进行了研究，确定的焙烧温度800℃。这些鲕状赤铁矿石适宜的磁化还原焙烧均在750～900℃之间，因此，鲕状赤铁矿石低温焙烧是可行的。

1 矿石性质

试验原料为宣龙式鲕状赤铁矿石，采自龙烟矿区。岩矿鉴定结果表明，矿石主要铁矿物为隐晶质赤铁矿，粒度在0.005～0.001 mm之间，是构成鲕粒的主要成分，少数以胶结物形式分布于鲕粒及石英碎屑粒间。鲕粒由核心和同心纹层组成，核心一般为石英碎屑，也有由赤铁矿、菱铁矿等组成的复合核心。电子探针分析表明，相邻纹层中的SiO2与 FeO显示出明显的负相关关系，纹层厚度一般在0.01～0.005 mm之间，易泥化。

矿石主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。

表1 矿石主要化学成分分析结果 %

表2 矿石铁物相分析结果 %

从表1可以看出，矿石中有用元素为铁，有害元素S、P含量较低，其他元素没有综合回收价值。

从表2可以看出，矿石中的铁主要以赤铁矿的形式存在，占总铁量的96.19%，碳酸铁少量，其他形式的铁含量甚微。

2 试验设备与试验方法

2.1 试验设备

试验设备主要有自制焙烧炉、XMB－∅200×240型棒磨机、XCRS－74型∅300×270筒式磁选机、CXZ－10型磁选柱。

2.2 试验方法

在焙烧炉中加入1 kg粒度为2～0 mm试验试样，加热到一定温度后通入还原性气体焦炉煤气(H2、CO的体积含量分别为55%、10%)，流量为100 L/h，反应一定时间后停止通气，还原产物水冷后湿式棒磨、筒式磁选机弱磁选、弱磁粗精矿再磨、磁选柱精选。

3 试验结果与讨论

3.1 还原焙烧—一段磨选试验

试验流程见图1。

图1 还原焙烧—一段磨选试验流程

3.1.1 还原焙烧时间试验

还原焙烧时间试验的焙烧温度为500℃，焙烧产物磨矿细度为－0.074 mm占71%，弱磁粗选磁场强度为120 kA/m，试验结果见图2。

图2 还原焙烧时间试验结果

从图2可以看出，随着还原时间的延长，弱磁选粗精矿铁品位先显著上升后小幅下降，铁回收率变化不大。综合考虑，确定后续试验的还原焙烧时间为1 h。

3.1.2 还原焙烧温度试验

还原焙烧温度试验的焙烧时间为1 h，焙烧产物磨矿细度为－0.074 mm占71%，弱磁粗选磁场强度为120 kA/m，试验结果见图3。

图3 还原焙烧温度试验结果

从图3可以看出，随着还原温度的升高，弱磁粗选精矿铁品位呈先快后慢的上升趋势，铁回收率呈先上升后下降趋势。综合考虑，确定后续试验的还原焙烧温度为550℃。

3.1.3 焙烧产物一段磨矿细度试验

焙烧产物一段磨矿细度试验的焙烧温度为550℃，焙烧时间为 1 h，弱磁粗选磁场强度为 120 kA/m，试验结果见图4。

图4 焙烧产物一段磨矿细度试验结果

从图4可以看出，随着磨矿细度的提高，弱磁粗精矿铁品位上升、回收率降低。综合考虑，确定后续试验的焙烧产物一段磨矿细度为－0.074 mm占40%。

3.1.4 弱磁粗选磁场强度试验

弱磁粗选磁场强度试验的焙烧产物一段磨矿细度为－0.074 mm占40%，试验结果见图5。

图5 弱磁选磁场强度试验结果

从图5可以看出，随着弱磁粗选磁场强度的提高，弱磁粗精矿铁品位下降，铁回收率上升。综合考虑，确定筒式磁选机弱磁选磁场强度为120 kA/m。

3.2 弱磁粗精矿产品分析

利用磁化焙烧矿矫顽力强、易形成磁团聚的特点，弱磁粗选选择筒式磁选机在较高磁场强度下对微细粒磁铁矿物进行回收，确保弱磁粗选的铁回收率。弱磁粗精矿显微镜下分析及能谱分析表明，粗精矿中既夹杂有非磁性颗粒，同时也夹杂有一定量程度不等的连生体。粗精矿显微镜照片见图6。

图6 弱磁粗精矿SEM照片

从图6可以看出，标号A、B、C的颗粒为浸染少量硅铝质杂质的磁铁矿颗粒，标号D、E的颗粒是脉石矿物量极高的贫连生体。因此，要提高弱磁粗精矿铁品位需进行再磨再选。

3.3 弱磁粗精矿再磨再选试验

探索试验结果表明，弱磁精选宜用磁选柱。因此，弱磁粗精矿再磨再选试验的弱磁选设备为磁选柱，试验流程见图7。

图7 弱磁粗精矿再磨再选试验流程

3.3.1 磁选柱上升水用量试验

磁选柱上升水量试验的再磨细度为 －0.074 mm占77.6%，磁场强度为8.8 kA/m，磁场变化周期为4 s，试验结果见图8。

图8 磁选柱上升水用量试验结果

从图8可以看出，随着磁选柱上升水量的增加，精矿铁品位提高，铁回收率下降。综合考虑，确定后续试验的磁选柱上升水量为160 ml/s。

3.3.2 磁选柱磁场强度试验

磁选柱磁场强度试验的再磨细度为 －0.074 mm占77.6%，上升水量为160 mL/s，磁场变化周期为4 s，试验结果见图9。

图9 磁选柱磁场强度试验结果

从图9可以看出，随着磁场强度的提高，精矿铁品位下降，铁回收率上升。综合考虑，确定后续试验的磁选柱磁场强度为8.8 kA/m。

3.3.3 粗精矿再磨细度试验

粗精矿再磨细度试验的磁选柱上升水量为160 mL/s，磁场强度为8.8 kA/m，磁场变化周期为4 s，试验结果见图10。

图10 粗精矿再磨细度试验结果

从图10可以看出，随着再磨细度的提高，精矿铁品位上升，铁回收率下降。综合考虑，确定粗精矿再磨细度为－0.074 mm占80.6%。

3.4 全流程试验结果

在条件试验和精选次数试验的基础上，进行了全流程试验。试验流程见图11，试验结果见表3。

图11 选矿试验全流程

表3 全磁选流程试验结果 %

从表3可以看出，采用图11所示的流程处理该矿石，可以获得铁品位为 62.46%、回收率为83.56%的铁精矿。

4 结语

(1)龙烟矿区宣龙式鲕状赤铁矿石主要铁矿物为隐晶质赤铁矿，粒度在0.005～0.001 mm之间，是构成鲕粒的主要成分;矿石中的铁主要以赤铁矿的形式存在，占总铁量的96.19%，有害元素S、P含量低;矿石易泥化。

(2)矿石采用还原焙烧—磨矿—弱磁粗选—粗精矿再磨—弱磁精选流程处理，可获得铁品位为62.46%、回收率83.56%的铁精矿。

(3)试验确定的工艺流程简洁、能耗低、可操作性强，是该类鲕状赤铁矿开发利用的合理工艺。

［1］ 王成行，童 雄，孙吉鹏.某鲕状赤铁矿磁化焙烧—磁选试验研究［J］.金属矿山，2009(5):57-59.

［2］ 沈慧庭，周 波，黄晓毅，等.难选鲕状赤铁矿焙烧—磁选和直接还原工艺的探讨［J］.矿冶工程，2008(10):31-33.

［3］ 祁超英，余永富，等.鄂西鲕状赤铁矿还原焙烧机理及分选有效途径探析［J］.金属矿山，2010(10):58-59.

［4］ 左 倩，王 一，田 赋，等.鄂西某鲕状赤铁矿焙烧磁选试验研究［J］.金属矿山，2008(8):37-39.

［5］ 刘若华，孙 伟，李珊梅，等.湖北某难选鲕状赤铁矿还原焙烧—磁选试验［J］.金属矿山，2011(9):117-119.

［6］ 白丽梅，刘丽娜，李 萌，等.对张家口地区鲕状赤铁矿还原焙烧磁选研究［J］.中国矿业，2009(3):85-86

［7］ 关 翔.对难选赤褐铁矿焙烧—磁选探索性试验研究［J］.中国矿业，2012(1):82-86.