袁家村闪石型赤铁矿石深度还原—磁选试验

王英姿 胡义明

(1.太钢集团岚县矿业公司，山西 吕梁033000;2.中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司，安徽 马鞍山243000;3.华唯金属矿产资源综合利用国家工程中心，安徽 马鞍山243000)

袁家村铁矿床为我国特大型铁矿床，已探明储量12.6 亿t。该矿床具有成分复杂、矿石类型多、铁矿物结晶粒度微细等特点，40 余a 年来长期处于待开发状态。由于选矿技术的进步和选矿科技工作者的不懈努力，2000 年后区内石英型赤铁矿石的选矿工艺逐步确定下来，并于2005 年开始大规模的开发利用建设，但闪石型赤铁矿石尚无理想的开发利用工艺。

由于目前我国优质铁矿资源匮乏、复杂难选铁矿石利用率低以及国内铁矿石生产企业产能不足，致使国内铁矿石市场呈现供不应求状态。因此，加强国内复杂难选铁矿石高效开发利用研究，提高铁矿石自给率，具有重要的战略意义。

1 试验原料

1.1 矿石性质

试验矿石为袁家村铁矿闪石型氧化铁矿石，金属矿物主要为赤铁矿，非金属矿物主要为石英，其次为角闪石，有少量的铁存在于角闪石等硅酸盐晶体结构中。矿石主要化学成分分析结果见表1，主要矿物组成见表2，铁物相分析结果见表3。

从表1 可以看出，矿石铁品位为37.06%，硅含量较高，硫磷含量很低。

从表2可以看出，矿石中的主要矿物为赤褐铁矿、石英、角闪石和碳酸盐矿物，其中赤铁矿及假象赤铁矿含量占50.73%，石英为29.31%，角闪石为12.60%，碳酸盐矿物为5.61%，其他矿物含量均较低。

表1 矿石主要化学成分分析结果Table 1 Chemical element analysis results of run-of-mine ore %

表2 矿石的矿物组成及含量Table 2 The composition and content of run-of-mine ore %

表3 矿石铁物相分析结果Table 3 Iron phase analysis of run-of-mine ore %

从表3 可以看出，矿石中90.37%的铁以赤褐铁形式存在，其他形式的铁含量很少。

1.2 还原用煤

还原用煤为山西某地洗精煤，其工业分析结果见表4。

表4 还原用煤工业分析结果Table 4 Industry analysis of reducing coal %

从表4 可看出，还原煤固定碳和挥发分含量较高，灰分含量较低，有害元素S 含量较低。

1.3 还原用添加剂

还原用添加剂为浙江某塑胶厂所产CaO 产品，以优质石灰石为原料用优质煤煅烧而成，工业品，研磨至－0.10 mm 后使用，其主要化学成分分析结果见表5。

表5 CaO 主要化学成分分析结果Table 5 Main chemical composition analysis results of additive %

2 试验方法

深度还原—弱磁选工艺是继磁选( 重选) —反浮选工艺后的又一种解决难选铁矿石选矿问题的新工艺，国内有大量关于该工艺的研究报道［1-10］。将－2.0 mm 矿石与还原煤粉按一定比例混匀，同时为了抑制铁矿石在还原过程中形成液相产物，再添加与矿石+还原煤粉总质量比为5%的CaO，混匀后装入坩埚中，置于实验室单向加热炉进行深度还原，还原产物经水淬、烘干、混匀、取样、再磨至－0.074 mm 占80%，在磁场强度为127.39 kA/m 条件下进行1 次弱磁选，分析、计算磁选铁粉的品位和回收率。

3 试验结果与讨论

3.1 还原温度试验

还原温度试验固定还原时间为60 min，配煤系数为1.5 和煤粉粒度为－2.0 mm，还原温度试验结果见图1。

图1 还原温度试验结果Fig.1 Test results at different reduction temperature

从图1 可以看出，还原温度升高，磁选铁粉铁品位和铁回收率均先显著上升，当还原温度达到1 275℃时，磁选铁粉的铁品位和铁回收率维持在高位。因此，确定还原温度为1 275 ℃。

3.2 还原时间试验

还原时间试验固定还原温度为1 275 ℃，配煤系数为1.5，煤粉粒度为－2.0 mm，试验结果见图2。

图2 还原时间试验结果Fig.2 Test results at different reduction time

从图2 可以看出，还原时间延长，磁选铁粉铁品位和铁回收率均先显著上升，当还原时间达到60 min时，磁选铁粉的铁品位和铁回收率趋于稳定。因此，确定还原时间为60 min。

3.3 配煤系数试验

配煤系数试验固定还原温度为1 275 ℃，还原时间为60 min，煤粉粒度为－2.0 mm，试验结果见图3。

图3 配煤系数试验结果Fig.3 Test results for different coal coefficient

由图3 可以看出，提高配煤系数，磁选铁粉铁品位和铁回收率均先上升后下降。综合考虑，确定配煤系数为1.5。

3.4 煤粉粒度试验

煤粉粒度试验固定还原温度为1 275 ℃，还原时间为60 min，配煤系数为1.5，试验结果见图4，确定条件下的磁选铁粉主要化学成分分析结果见6。

图4 煤粉粒度试验结果Fig.4 Test results at different coal particle sizes

表6 磁选铁粉主要化学成分分析结果Table 6 Chemical composition analysis results of magnetic iron powder %

由图4 可以看出: 煤粉粒度从－0.5 mm 增大至－1.5 mm，磁选铁粉铁品位上升，继续增大煤粉粒度，磁选铁粉铁品位微幅下降;煤粉粒度从－0.5 mm增大至－2.0 mm，磁选铁粉铁回收率上升，继续增大煤粉粒度，磁选铁粉铁回收率微幅下降。综合考虑，确定煤粉粒度为－2.0 mm，对应的磁选铁粉铁品位为91.60%，铁回收率为94.35%。

由表6 可以看出，磁选铁粉中金属铁含量高达89.70%，杂质成分中二氧化硅与残余碳含量较高，分别为3.72%和1.35%，S、P 等有害元素含量均很低。该磁选铁粉与目前国内外市场销售的直接还原铁产品成分相当，可作为优质炼钢原料。

4 结 论

(1) 袁家村铁矿闪石型氧化铁矿石铁品位为37.06%，硅含量较高，硫磷含量很低; 矿石中的主要矿物为赤褐铁矿、石英、角闪石和碳酸盐矿物，其中赤铁矿及假象赤铁矿含量占50.73%，石英为29.31%，角闪石为12.60%，碳酸盐矿物为5.61%，其他矿物含量均较低; 矿石中90.37%的铁以赤褐铁形式存在，其他形式的铁含量很低。

(2) 试验采用深度还原—弱磁选工艺处理该矿石，－2.0 mm 的矿石在配煤系数为1.5，煤粉粒度为－2.0 mm，添加剂CaO 与矿石+煤粉的总质量比为5%，还原温度为1 275 ℃，还原时间为60 min 情况下进行深度还原，还原产物磨至－0.074 mm 占80%后进行1 次弱磁选，磁场强度为127.39 kA/m，最终获得的磁选铁粉铁品位为91.60%、铁回收率为94.35%。试验结果表明，深度还原—弱磁选工艺是袁家村闪石型氧化铁矿石的高效开发利用工艺。

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