江西某铁尾矿综合回收铁试验研究

作者来源:开元机械       发布时间: 2017-03-11 05:09
导读:江西省某地蕴藏着丰富的铁矿资源,目前的铁矿就有300多万吨,近100多万吨为开采原矿,另外还有十多公里长的此类铁矿矿带,且适于露天开采。由于长期以来只采用筛分洗矿工艺回收

江西省某地蕴藏着丰富的铁矿资源,目前的铁矿就有300多万吨,近100多万吨为开采原矿,另外还有十多公里长的此类铁矿矿带,且适于露天开采。由于长期以来只采用筛分洗矿工艺回收块矿,因此有大量铁资源流失到尾矿,对该尾矿进行综合利用,不仅具有很高的开发价值,而且符合vns威尼斯城官网登入国目前资源,政府提倡的循环经济产业政策。

1、矿石性质

1.1、矿物主要组成及特征

矿石中矿物组成相对较简单,主要的金属矿物有:褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、软锰矿、硬锰矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、铜蓝、孔雀石等;脉石矿物有:蛋白石(玉髓)、石英、长石、粘土矿物、绿泥石、方解石、水云母(绢云母)、透闪石等。

1.1.1、氧化铁矿物

铁主要赋存于褐铁矿及赤铁矿中,以褐铁矿占绝对优势。粒度细小,多在0.04mm以下,试样中广泛分布,除了单体颗粒外,还常呈黏附着与其他矿物表面。

1.1.2、硫化物

试样中的硫化物主要是黄铁矿,多呈氧化残余包裹于赤铁矿、褐铁矿中,单体少见,粒度多在0.04mm以下。

1.1.3、硬锰矿、软锰矿

多与褐铁矿、赤铁矿混杂,镜下不易辨识,粒度多在0.01~0.05mm之间。

1.1.4、石英、蛋白石

石英相对较少,主要是蛋白石,呈隐晶质细颗粒,多被褐铁矿沾染。

1.1.5、角闪石等硅酸盐矿物

含量很少,呈针柱状或粒状,部分颗粒表面有褐铁矿黏附。

1.1.6、高岭石等粘土矿物

粒度极细微,多在0.02mm以下,呈尘埃状分散分布,或与褐铁矿混杂,呈絮泥状颗粒。

1.2、矿尾的主要化学成分为:%:Cu0.37,Pb1.76,Zn1.27,As0.07,S0.054,TFe37.16,SiO29.0,Al2O35.86,CaO0.23,MgO0.259,Co0.10,P0.069。由此可知,矿石主要的化学成分是Fe、SiO2和Al2O3,有价成分主要为Fe、Pb、Zn、Cu和Co。

2.1、褐铁矿转化为磁铁矿的主要原理

褐铁矿在高温条件下,采用煤作为还原剂,将褐铁矿转化为磁铁矿。化学反应为:

Fe2O3.nH2O-Fe2O3+nH2O  (1)

3Fe2O3+CO-2Fe3O4+CO2  (2)

其转化过程主要为:褐铁矿在高温条件下失去结晶水,转化成Fe2O3;Fe2O3在还原气分中不愿成Fe3O4。还原反应过程是一个多相反应过程。固相同气相(不愿气体)发生反应。磁化焙烧反应作用分为三个阶段进行;第一阶段扩散,吸附。由于气体的对流或分子扩散作用,不愿气体分子被矿石表面吸附;第二阶段化学反应。被吸附的还原气体和矿石的氧原子相互作用进行化学反应;第三阶段化学产物的脱附。反应生成的气体产物脱离矿石表面,沿着相反的方向扩散到气相中去。

在焙烧过程中,新生成的还原物先形成一个外壳,包围着未被还原的部分,反应逐步向内进行,反应速度由还原物和还原产物的界面所控制。

使Fe2O3转化为F23O4的过程是按下述方式进行的。用还原剂脱掉αFe2O3矿粒外层的氧,则使氧化铁结晶格子局部变形,致使αFe2O3转化为含有一定数量的细孔的γFe2O3,并形成尖晶石型立方晶格的γFe2O3外层。在矿粒表面上继续脱氧将造成铁离子过剩,过剩的铁离子则充填在缺位结点上。外层的所有点充满就变成磁铁矿,这些磁欣矿有着与γFe2O3相同的晶格。这样由外层向内层扩散,这个过程一直向矿粒中心的赤铁矿进行,到赤铁矿全部消失为止。

2.2、将原矿与煤粉混匀后放入磁化焙烧炉中,升温至设置温度恒温2h,改变磁化焙烧温度,900,950,1000和1050℃,产品自然冷却后磨矿85%0.77μm,然后用磁选管进行磁选作业,磁场强度为87.55kA/m,试验结果见图1,本次试验采用无烟煤。烟粉比例为矿样重量的20%。依据试验结果知,950~1000℃为最佳温度。

磁化焙烧温度试验结果

2.3、煤的种类及用量试验

将无烟煤与褐煤进行对比试验,磁化焙烧温度为950℃,焙烧2h,煤粉的比例分别为8%,15%,20%,结果表明,在相同条件下,褐煤效果明显优于无烟煤;对同一种煤,随着煤粉用量的降低,铁精矿全铁含量降低;另外采用无烟煤,磁化焙烧矿的全铁含量和原矿没有差别,而采用褐煤时,磁化焙烧矿的全铁含量比原矿提高了近10%,磁化焙烧后矿样的重量也减少了±20%。综合成本几指标,选用褐煤,煤粉用量为原矿的15%~20%为宜。试验结果见图2。

煤的用量试验结果

2.4、磁化焙烧时间条件试验

确定焙烧温度在950℃,煤的比例分别为20%,改变磁化焙烧时间,分别为1,1.5,2和3h。产品自然冷却后磨矿85%0.77μm,然后用磁选管进行磁选作业,磁场强度为87.55kA/m,试验结果见图3。

磁化焙烧时间条件试验结果

2.5、磁场强度试验

对磁化焙烧温度为950℃,煤的用量依然为20%,恒温磁化焙烧2h的产品进行磁场强度条件试验。产品自然冷却后磨至85%0.77μm,给如磁选作业,改变磁场分别为71.63,87.55和103.46kA/m。试验结果见图4,综合技术经济指标考虑,磁选作业的磁场强度以87.55kA/m为最佳。

磁场强度试验结果

2.6、磨矿细度条件试验

焙烧产品直接分选时铁矿物与脉石矿物分离效果差,在分选前需要磨矿。其他条件不变,分别对不磨(0.77μm为68%)及磨矿细度分别为80%0.77μm,85%0.77μm,90%0.77μm,98%0.77μm的磁化焙烧产品进行了磁选试验,试验表明,随着磨矿产品中0.77μm的增加,铁精矿产率有所下降,全铁含量随之提高,当0.77μm含量大于85%后,变化速度趋缓。所以以0.77μm占85%为最佳。实验结果见图5。

磨矿细度条件试验结果

2.7、流程试验

根据上述试验结果,确定最佳条件(见附表),根据最佳条件试验进行了流程试验,数质量流程见图6。

磁化焙烧-磁选数质量流程

3、结论

(1)以褐铁矿为主要矿物的铁矿石属难选矿物,对这种矿石磁化焙烧磁选是技术指标最佳的选矿方法,可以兼顾品位和回收率。

(2)此褐铁矿通过磁化焙烧—磁选工艺流程的分选,可获得产率51.46%,全铁含量64.83%,全铁回收率78.88%的铁精矿。各项指标均达到要求。而且磁化焙烧—磁选工艺具有技术工艺合理、可靠,适应性强,易于在生产中实施的特点。

(3)从经济方面考虑,磁化焙烧成本高,只有当地就廉价的煤炭资源时才可以考虑。一般情况下则是采用集中方法的联合流程,如:弱磁选—强磁选—正浮选、分级—重选—浮选等,这些流程虽然比较复杂,但是运营成本都远低于磁化焙烧。

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