某褐铁矿选矿工艺实验研究

作者来源:开元机械       发布时间: 2017-03-10 03:24
导读:位于湖北以东的某褐铁矿大部分矿石铁品位在40%左右,并含有较高的硫。由于没有统一规划,剥岩的贫矿没有规划存放,不利于扩大规模。由于没有选矿厂,贫矿无法利用,采富弃贫,

位于湖北以东的某褐铁矿大部分矿石铁品位在40%左右,并含有较高的硫。由于没有统一规划,剥岩的贫矿没有规划存放,不利于扩大规模。由于没有选矿厂,贫矿无法利用,采富弃贫,不经济也不合理。该矿矿石中含有部分锰资源,当地一直都氢它当成廉价产品卖给江苏一些钢厂做配矿。为了合理利用当地资源,更好的开发该矿,江西理工大学对该矿进行了可行性研究。经过磁选和磁化焙烧等试验,结果表明,该矿能够产出合格精矿。

一、原矿性质

1、原矿化学性质

原矿多元素化学分析结果见表1。

表1 原矿多元素分析结果

从表1可以看出,除Fe外,其它元素都没达到工业标准,但是作为铁矿来说,原矿中的S是偏高的(铁精矿要求S<0.5%)。因此,为了得到合格的精矿,就必须要进行脱S。

2、原矿工艺矿物学

工艺矿物学是了解和认识矿物的一个重要方法。该矿从原矿的物质组成来看,铁矿物主要回收对象包括针铁矿-水针铁矿,赤铁矿-水赤铁矿,还有少量的磁铁矿和赤铁矿。脉石矿物以石英、重晶石、粘土矿物为主。铁矿物与脉石矿物的嵌布关系密切,石英以晶簇形式分布于褐铁矿空洞之中,重晶石裂缝之中有铁矿物充填,胶状、格架状铁矿物之中也包裹有重晶石。所以在这种矿物的集合体中,矿物的回收比较困难,必须经过必要的处理才可以得到较高的品位和回收率。

该矿的主要成分是褐铁矿,也就是氧化铁的水化合物。经过比磁化系数测定,该矿的比磁化系数为53.2×10(-6)(cm.g-1),属于弱磁性矿物。所以一般的弱磁和中磁选都比较难回收。根据原矿的组成,该矿的脉石解离度测定结果见表2。

表2 不同细度下矿石中褐铁矿与脉石的解离度

3、矿石变化

该矿矿石中含有赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿,它们之间在一定条件下可以互相转化。在氧化带里,赤铁矿可以由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿经脱水作用形成,但又可水化变成针铁矿,水赤铁矿等,在还原的条件下,赤铁矿可转变为假象磁铁矿,磁铁矿受氧化可转变为假象赤铁矿,如部分转变,称假磁赤铁矿。磁赤铁矿具有磁性,是磁铁矿氧化转变为γ-Fe2O3的结果。在自然界磁铁矿和赤铁矿之间的相互转化在一定条件下能达到平稳(见图1)。

图1 赤铁矿与磁铁矿相互转化的平稳曲线

二、原矿探索性研究

1、磁选探索性研究

针对该矿石磁性弱的特点,先采用强磁选机进行选别。赣州金环公司生产的脉动高梯度磁选机是一种利用磁力、脉动流体力和重力的综合力场连续分选细粒弱磁性矿物的工业设备,它具有富集比大,选矿效率高,磁介质不易堵塞,设备工作稳定等优点。所以本次试验采用该公司的Slon-100型小实验机进行探索性实验。

(1)、激磁电流的探索性试验研究

合适的场强是提高产品质量的前提。根据现场及实际经验,在变换不同激磁电流的时候,首先固定其冲程为14mm,冲次为180r/min。

从表3结果可见,激磁电流从500A增加到900A时,精矿铁品位和回收率都随之增加,硫的品位降低。但当激磁电流达到900A以后,继续增大激磁电流。铁精矿回收率增加,但品位却随之下降,而且铁精矿中硫的品位大于0.3%,所以综合考虑,选矿试验采用900A比较合适。

表3 激磁电流试验结果

(2)脉动冲程比较试验

高梯度磁选机的特性之一,就是辅以脉动运动进行分选,故脉动冲程的合适选择,对分选效果影响较大。冲程试验中固定冲次为270r/min,转环转速为3.6r/min,变更不同的冲程,试验结果见表4。

表4 冲程比较试验

从表4可以看出,冲程在14mm指标较好。说明冲程在14mm的时候,各产品得到了较好的松散,在这种磁场作用下,精矿的产率达到58.03%,回收率达到了82.89%,最终硫在精矿里面的品位只有0.1%左右,达到了国标要求。

由于采用该工艺需要购买价格较高的磁选机设备,而且经过磁选的铁精矿品位不是很高,其褐铁矿售价也不是高,产品只能出售给小型钢铁企业。为了提高产品质量,在经过强磁选的基础上还进行了磁化焙烧试验。

三、磁化焙烧-磁选试验

该铁矿是以褐铁矿为主要矿石,但是褐铁矿并不是具有固定化学成分的纯矿物,而是若干种矿物的混合物,因此,褐铁矿的含铁量并不稳定。其次,褐铁矿容易过粉碎,而产生大量难以回收的高品位矿泥,不仅降低了回收率,而且在选矿过程中是干扰因素。尤其是该矿石所含各矿物的嵌布粒度均较细,这就要求磨矿要细,也给选别作业造成诸多不利因素。

磁化焙烧-磁选是处理弱磁性低品位铁矿石的一种成熟工艺。该工艺一方面在焙烧过程中能脱除一部分杂质;另一方面通过磁选或磨矿磁选能获得高品位的铁精矿。

1、试验流程及设备(见图2)

图2 磁化焙烧-磁选试验流程

试验用马沸炉型号为400×250×160。

磁选机型号为CTB-400(筒表面平均场强为98.3kA/m,1228.75Oe)。

2、试验方法和结果

取原矿与无烟煤混合(煤粉的比例为20%),在马费炉中进行还原磁化焙烧,改变磁化焙烧温度(850,900,950,1000℃)和时间(0.5,1,2h),将所得的产品磨至-0.075mm占87%,用磁选管分别进行磁选(磁场强度为120kA/m)。同时,还进行了无烟煤和褐煤的对比试验,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个百分点,磁化焙烧后的矿样的重量也减少了20%左右。综合考虑成本与指标,选用褐煤,煤粉用量为原矿的15%~20%为宜。比较所得精矿品位和回收率可知,以条件950℃、2h为最佳。试验结果见图5。

表5 磁化焙烧-磁选试验结果

4、结论

综上所述,为了得到更优质的铁矿石,试验采用先强磁选,在电流为900A,冲程为14mm的时候,可以得到品位为53.18%,回收率为82.89%的铁精矿。而且铁精矿中硫的品位也从1.09%降到了0.27%以下。针对磁选后的产品,还进行了焙烧-弱磁选研究。在煤粉用量为原故的15%~20%,温度控制在950℃,焙烧2h后,经过球磨和弱磁选别,可以得到品位为65.21%的铁精矿,而且产品中的硫含量也降到了0.11%。

该地区的部分矿石由于含硫比较高,而且没有采取科学的选矿试验和选矿方法,所以一直没有得到利用。通过上面的试验可知,当采取强磁选时,可以脱除较大部分的硫,这样的产品可以销售到该县和周边县市的小型钢厂。但是随着国家对环境污染的严格控制,在不久的将来,小型钢厂可能倒闭或者重组,强磁选的产品还可能再次面临滞销问题。“焙烧-弱磁选”苣为该地区的褐铁矿找到了一个新的解决方法。

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