镜铁山5～15 mm粒级镜铁矿石磁化焙烧—弱磁选试验

丁春江 陈铁军,2 胡佩伟,2 黄献宝 马 浩

(1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081)

镜铁山5～15 mm粒级镜铁矿石磁化焙烧—弱磁选试验

丁春江1陈铁军1,2胡佩伟1,2黄献宝1马 浩1

(1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081)

甘肃镜铁山矿采用竖炉磁化焙烧—弱磁选—反浮选工艺处理100～15 mm的镜铁矿石，可获得铁品位58.5%左右、铁回收率78%左右的铁精矿；对15～0 mm的粉矿采用磨矿—强磁选工艺处理，仅能获得铁品位为47.5%左右、铁回收率为60%左右的铁精矿。为了提高粉矿分选指标，改善烧结料的品质，对粉矿中的15～5 mm粒级进行了磁化焙烧—弱磁选试验。结果表明，在煤粉与试样的质量比为2%，煤粉粒度为1～0 mm，焙烧温度为810 ℃，焙烧时间为60 min，焙烧产物磨矿细度为-0.074 mm占80%，弱磁选磁场强度为91.56 kA/m条件下，可获得铁品位为55.80%、铁回收率为83.97%的铁精矿。

镜铁矿 磁化焙烧 弱磁选

镜铁矿石属典型的难选氧化矿石，罗立群等的研究表明，脉石矿物浸染细粒铁质是造成该类矿石难选的主要原因[1-3]。目前，针对100～15 mm粒级的镜铁矿石，经典的生产工艺是竖炉磁化焙烧—弱磁选—反浮选工艺[4]。对于15～0 mm的镜铁矿石，由于粒度较细，因而难以采用上述工艺处理。回转窑虽然可以处理30～0 mm粒级粉料[5]，但粉料焙烧过程中的结圈问题往往使得生产过程难以管控。

甘肃镜铁山拥有丰富的镜铁矿石资源，其铁矿石不仅品位低、嵌布粒度细，而且矿物组成复杂，生产指标不理想。该矿对100～15 mm粒级矿石采用竖炉磁化焙烧—弱磁选—反浮选工艺处理，可获得铁品位58.5%左右、铁回收率78%左右的铁精矿；对于15～0 mm的粉矿则采用磨矿—强磁选工艺处理，但仅能获得铁品位47.5%左右、铁回收率60%左右的铁精矿[6]。现场将反浮选精矿与强磁选精矿合并烧结，入炉综合精矿铁品位仅有52%左右。由于15～0 mm的粉矿分选指标不理想，因此，严重影响了后续作业的生产效率和生产成本。

磁化焙烧是处理难选红铁矿最有效的方法[7-11]。为提高现场细粒粉矿分选指标和烧结料的铁品位，对细粒粉矿中的15～5 mm粒级进行了磁化焙烧—弱磁选试验。

1 试验原料与试验方法

1.1 试验原料

1.1.1 试验原料的成分分析

试验原料主要化学成分分析结果见表1，XRD分析结果见图1。

表1 试验原料主要化学成分分析结果Table 1 The main chemical component analysis of raw sample %

图1 试验原料XRD图谱Fig.1 XRD analysis of raw sampleM—白云母；Q—石英；B—重晶石； D—白云石；H—赤铁矿；S—菱铁矿

由表1可知，试样铁品位较低，仅为33.77%；SiO2含量较高，为24.21%，其余元素含量均不高。

由图1可知，试样中的主要铁矿物为赤铁矿，其次为菱铁矿；脉石矿物主要为石英，其次是白云母、重晶石、白云石。

1.1.2 试验原料粒度筛析

试验原料粒度筛析结果见表2。

表2 试验原料粒度筛析结果Table 2 The result of size analysis of raw sample

由表2可知，试样中铁在15～12 mm粒级相对富集。

1.1.3 试验原料的物相与矿相分析

试验原料的物相分析结果见表3，显微镜下矿相见图2。

表3 试验原料铁相态分析结果Table 3 Iron phase analysis of raw sample %

图2 试验原料显微照片Fig.2 Micrograph of raw sample

由表3可知，试验原料中的铁主要以赤褐铁形式存在，其次是碳酸铁，硅酸铁、磁性铁、硫化铁少量。

由图2可知，铁矿物主要以条带状、细小板状或自形—半自形粒状浸染在脉石矿物中，单体解离难度极大。

1.1.4 还原剂工业指标分析

试验用还原剂为西北某地烟煤，其工业分析结果见表4。

表4 烟煤工业分析结果Table 4 Industrial indexes analysis of bituminous coal %

由表4可知，该烟煤挥发分含量为37.64%，固定碳含量为52.50%，含量较高的挥发分有利于还原磁化焙烧的进行。因此，该煤粉是一种较理想的还原剂。

1.2 试验方法

将15～5 mm试样与一定粒度烟煤按一定比例混匀后倒入还原铁罐中，待马弗炉内温度升至设定温度后，将还原铁罐放入炉膛，至设定焙烧时间后取出、水淬，将还原产物放入烘箱烘干，破碎至1～0 mm后用φ240 mm×90 mm球磨机磨至一定细度，矿浆经过滤、干燥，每次称取20 g用CXG-99型磁选管进行选别。

2 试验结果与分析

2.1 磁化焙烧条件试验

2.1.1 焙烧温度试验

焙烧温度试验的煤粉与试样的质量比为2%，煤粉粒度为1～0 mm，焙烧时间为60 min，焙烧产物磨矿细度为-0.074 mm占80%，弱磁选磁场强度为91.56 kA/m，试验结果见图3。

图3 焙烧温度对弱磁选精矿指标的影响Fig.3 Concentrate index of low intensity magnetic separation at different roast temperatures●—品位；■—回收率

从图3可见，随着焙烧温度的升高，弱磁选精矿铁品位先上升后下降，铁回收率先小幅上升后大幅下降。因此，确定焙烧温度为810 ℃。

2.1.2 焙烧时间试验

焙烧时间试验的煤粉与试样的质量比为2%，煤粉粒度为1～0 mm，焙烧温度为810 ℃，焙烧产物磨矿细度为-0.074 mm占80%，弱磁选磁场强度为91.56 kA/m，试验结果见图4。

图4 焙烧时间对弱磁选精矿指标的影响Fig.4 Concentrate index of low intensity magnetic separation for various roasting time●—品位；■—回收率

由图4可见，随着焙烧时间的延长，弱磁选精矿铁品位先上升后小幅下降，铁回收率先升后降。因此，确定焙烧时间为60 min。

2.1.3 煤粉用量试验

煤粉用量试验的煤粉粒度为1～0 mm，焙烧温度为810 ℃，焙烧时间为60 min，焙烧产物磨矿细度为-0.074 mm占80%，弱磁选磁场强度为91.56 kA/m，试验结果见图5。

从图5可见，随着煤粉用量的增加，弱磁选精矿铁品位上升，铁回收率先升后降。综合考虑，确定煤粉与试样的质量比为2%。

图5 煤粉用量对弱磁选精矿指标的影响Fig.5 Concentrate index of low intensity magnetic separation on dosage of bituminous coal●—品位；■—回收率

2.1.4 煤粉粒度试验

煤粉粒度试验的煤粉与试样的质量比为2%，焙烧温度为810 ℃，焙烧时间为60 min，焙烧产物磨矿细度为-0.074 mm占80%，弱磁选磁场强度为91.56 kA/m，试验结果见图6。

图6 煤粉粒度对弱磁选精矿指标的影响Fig.6 Concentrate index of low intensity magnetic separation at different bituminous coal particles□—品位；■—回收率

从图6可见，煤粉粒度较细有利于提高弱磁选精矿铁品位和铁回收率。因此，确定煤粉粒度为1～0 mm。

2.2 焙烧产品磨矿—弱磁选试验

2.2.1 磨矿细度试验

焙烧产物磨矿细度试验的煤粉与试样的质量比为2%，煤粉粒度为1～0 mm，焙烧温度为810 ℃，焙烧时间为60 min，弱磁选磁场强度为91.56 kA/m，试验结果见图7。

从图7可知，随着焙烧产物磨矿细度的提高，弱磁选精矿铁品位上升，铁回收率下降。综合考虑，确定磨矿细度为-0.074 mm占80%。

2.2.2 弱磁选磁场强度试验

弱磁选磁场强度试验的煤粉与试样的质量比为2%，煤粉粒度为1～0 mm，焙烧温度为810 ℃，焙烧时间为60 min，焙烧产物磨矿细度为-0.074 mm占80%，试验结果见图8。

图7 磨矿细度对弱磁选精矿指标的影响Fig.7 Concentrate index of low intensity magnetic separation at different grinding fineness●—品位；■—回收率

图8 磁场强度对弱磁选精矿指标的影响Fig.8 Concentrate index of low intensity magnetic separation at different magnetic field intensity●—品位；■—回收率

由图8可知，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，确定弱磁选磁场强度为91.56 kA/m ，对应的精矿铁品位为55.80%、铁回收率为83.97%。

3 结 论

(1)甘肃镜铁山镜铁矿石铁品位低，矿物成分复杂，主要铁矿物为赤铁矿，其次为菱铁矿，脉石矿物主要为石英，其次是白云母、重晶石、白云石；铁矿物主要以条带状、细小板状或自形—半自形粒状浸染在脉石矿物中，单体解离难度极大，常规选矿工艺难以获得理想的分选指标。

(2)15～5 mm粒级矿石采用磁化焙烧—弱磁选工艺处理，可取得铁品位为55.80%、铁回收率为83.97%的铁精矿，该指标比现场直接磨矿—强磁选工艺铁精矿指标有显著提高。

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(责任编辑 罗主平)

Magnetic Roasting and Low Intensity Magnetic Separation Experiment of Specularite Particles at 5～15 mm from Jingtie Mountain

Ding Chunjiang1Chen Tiejun1,2Hu Peiwei1,2Huang Xianbao1Ma Hao1

(1.CollegeofResourceandEnvironmentEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China; 2.HubeiKeyLaboratoryforEfficientUtilizationandAgglomerationofMetallurgicMineralResources，Wuhan430081，China)

The iron concentrate with iron grade of 58.5%，iron recovery of 78% can be obtained by dealing with specularite particles at 100～15 mm from Jingtie Mountain，Gansu province through the process of furnace magnetic roasting-low intensity magnetic separation-reverse flotation.Iron concentrate with iron grade of only 47.5%，iron recovery of 60% was obtained by dealing with specularite particles at 15～0 mm through the process of grinding-high intensity magnetic separation.In order to improve the beneficiation indexes，the magnetic roasting-magnetic separation experiments on particles at 15～5 mm was conducted.The results showed that iron concentrate with iron grade of 55.80% and iron recovery of 83.97% was obtained at conditions of mass ratio of coal to ore samples at 2%，particle size of coal at 1～0 mm，roasting temperature of 810 ℃，roasting time for 60 min，grinding fineness of roasted products at 80% passing -0.074 mm，and low magnetic field intensity of 91.56 kA/m.

Specularite，Magnetic roasting，Low intensity magnetic separation

2013-11-28

丁春江(1989—)，男，硕士研究生。

TF046，TD924.1+2

A

1001-1250(2014)-03-071-04