贵州某褐铁矿磁化焙烧—磁选试验

丁宝成 杨大兵 宛士军 王 雄

(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)

贵州某褐铁矿磁化焙烧—磁选试验

丁宝成1,2杨大兵1,2宛士军1,2王 雄1,2

(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)

贵州某褐铁矿石为低硫磷褐铁矿石，铁品位为47.14%，铁矿物主要有褐铁矿，纤铁矿、硬锰矿、软锰矿、黄铁矿少量，褐铁矿呈不规则胶状、土状分布，与脉石矿物共生关系密切，磨矿过程不仅难以实现有用矿物与脉石矿物的有效分离，而且容易泥化，因而直接强磁选或重选均难以获得理想的分选指标。为解决该褐铁矿石资源的开发利用问题，采用磁化焙烧—磁选工艺对该矿石进行了选矿试验。结果表明，在无烟煤(2～0 mm)与矿样(3～0 mm)质量比为5%，焙烧温度为850 ℃，保温时间为40 min，焙烧产物的磨矿细度为-0.074 mm占97.5%，中磁选磁场强度为218.95 kA/m情况下，可获得铁品位为66.23%、铁回收率为97.53%的铁精矿。

褐铁矿 磁化焙烧 磁选

褐铁矿在我国分布广泛，资源储量很大，已探明储量为12.3亿t。在我国铁矿资源供需矛盾日益突出的今天，找到合适的褐铁矿选别方法，对我国钢铁工业的可持续、平稳发展具有十分重要的意义。

化学成分不稳定、含水量不固定、磨矿过程中容易过粉碎、选别难度大等都是褐铁矿的基本特征。目前褐铁矿选别主要采用重选、强磁选、磁化焙烧—弱(中)磁选等工艺。其中，磁化焙烧—弱(中)磁选是选别褐铁矿的较有效方法。本试验将采用该方法对贵州某褐铁矿进行选矿工艺研究。

1 试验原料

1.1 矿 样

试验所用矿样呈红褐色，松散土状。矿石中的主要铁矿物为褐铁矿，其他金属矿物纤铁矿、硬锰矿、软锰矿、黄铁矿等少量，偶见砷镍钴矿；脉石矿物主要有石英、蓝晶石、叶腊石、黏土矿物等，磷灰石和三水铝石少量。

矿样主要化学成分分析结果见表1，显微镜下褐铁矿的形态见图1，烘干、破碎至3～0 mm的焙烧样粒度分析结果见表2。

表1 矿样主要化学成分分析结果

Table 1 Main chemical composition analysis of the raw material %

图1 矿样矿相照片Fig.1 Microscope phase photo of the ore Lm—褐铁矿；Ps—硬锰矿；Pvr—软锰矿表2 试样粒度筛析结果

Table 2 Particle size analysis of the sample %

从表1可以看出，该矿石铁品位为47.14%，SiO2含量达22.62%，锰含量12.35%，其他成分含量均较低。

从图1可以看出，褐铁矿(Lm)呈不规则胶状或土状分布，与硬锰矿(Ps)和软锰矿(Pvr)等矿物紧密共生，界面不清晰，偶尔可见交代黄铁矿等矿物，褐铁矿集合体粒径多在0.5～0.05 mm，最大者可达1 mm。

从表2可以看出，矿石泥化严重，破碎后-0.038 mm含量高达18.67%，直接用物理方法分选难以获得理想的分选指标。

1.2 无烟煤

试验用还原剂为贵西某无烟煤煤粉，粒度为2～0 mm，主要工业成分见表3。

表3 无烟煤工业成分分析结果

Table 3 Industrial components analysis of anthracite %

从表3可以看出，无烟煤灰分、硫含量均较低，固定碳含量较高，属优质还原剂。

2 试验方法

将试验矿样200 g与无烟煤煤粉按一定比例(无烟煤与矿样质量比)混匀后，加入铁罐中，待SX2-10-13型马弗炉内温度达到预设温度后，将装有反应物的铁罐放入炉内反应一定时间，焙烧产物经水淬冷却、烘干，用XMQ-67型磨机磨矿、CXG-99型磁选管磁选，分别考察无烟煤用量、焙烧温度、保温时间、焙烧产物磨矿细度和磁选磁场强度对磁选精矿铁品位和回收率的影响。

3 试验结果与讨论

3.1 焙烧试验

3.1.1 无烟煤用量试验

无烟煤用量试验固定焙烧温度为850 ℃，保温时间为40 min，焙烧产物磨至-0.074 mm占90%，中磁选磁场强度为278.66 kA/m，试验结果见图2。

图2 无烟煤用量试验结果Fig.2 Test result on dosage of anthracite■—品位；●—回收率

从图2可以看出，还原剂无烟煤用量从3%增加至9%，中磁精矿铁回收率小幅下降，铁品位先上升后下降，高点在无烟煤用量为5%时。因此，确定无烟煤用量为5%。

3.1.2 焙烧温度试验

焙烧温度试验固定无烟煤用量为5%，保温时间为40 min，焙烧产物磨至-0.074 mm占90%，中磁选磁场强度为278.66 kA/m，试验结果见图3。

图3 焙烧温度试验结果Fig.3 Test result on different roast-temperature■—品位；●—回收率

从图3可以看出，随着焙烧温度的升高，中磁精矿铁回收率上升，铁品位先上升后下降，高点在850 ℃时。综合考虑，确定焙烧温度为850 ℃。

3.1.3 保温时间试验

保温时间试验固定无烟煤用量为5%，焙烧温度为850 ℃，焙烧产物磨至-0.074 mm占90%，中磁选磁场强度为278.66 kA/m，试验结果见图4。

图4 保温时间试验结果Fig.4 Test result for different length of roasting time■—品位；●—回收率

从图4可以看出，随着保温时间的延长，中磁精矿铁品位先上升后下降，铁回收率先下降后上升。综合考虑，确定保温时间为40 min。

3.2 磨矿—磁选试验

3.2.1 焙烧产物磨矿细度试验

焙烧产物磨矿细度试验固定无烟煤用量为5%，焙烧温度为850 ℃，保温时间为40 min，磨矿产品中磁选磁场强度为278.66 kA/m，试验结果见图5。

图5 磨矿细度试验结果Fig.5 Test result at different grinding fineness■—品位；●—回收率

从图5可以看出，随着磨矿细度的提高，中磁精矿铁品位先上升后小幅下降，铁回收率先上升后维持在高位。综合考虑，确定焙烧产物的磨矿细度为-0.074 mm占97.5%。

3.2.2 磁选磁场强度试验

磁选磁场强度试验固定无烟煤用量为5%，焙烧温度为850 ℃，保温时间为40 min，焙烧产物的磨矿细度为-0.074 mm占97.5%，试验结果见图6。

图6 磁选磁场强度试验结果Fig.6 Separation results at different magnetic field intensity■—品位；●—回收率

从图6可以看出，随着磁场强度的提高，磁选精矿铁品位先小幅下降后显著下降，铁回收率先大幅度上升后升幅趋缓。综合考虑，确定磁选磁场强度为218.95 kA/m，对应的精矿铁品位为66.23%，铁回收率为97.53%。

4 结 论

(1)贵州某褐铁矿样主要铁矿物为褐铁矿，纤铁矿、硬锰矿、软锰矿、黄铁矿少量，其中褐铁矿呈不规则胶状、土状分布，与脉石矿物共生关系密切，磨矿过程不仅难以实现有用矿物与脉石矿物的有效分离，而且容易过粉碎，因此，直接磁选难以获得理想的分选指标。

(2)采用磁化焙烧—磁选工艺处理该矿石，在无烟煤用量为5%，焙烧温度为850 ℃，保温时间为40 min，焙烧产物磨矿细度为-0.074 mm占97.5%，中磁选磁场强度为218.95 kA/m情况下，可获得铁品位为66.23%、铁回收率为97.53%的铁精矿。

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(责任编辑 罗主平)

Experiments on Magnetic Roasting-Magnetic Separation of a Limonite in Guizhou

Ding Baocheng1,2Yang Dabing1,2Wan Shijun1,2Wang Xiong1,2

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

A limonite ore in Guizhou is a kind of low-sulfur and low-phosphorus limonite ore with iron grade of 47.14%.Main iron minerals of the ore include limonite，lepidocrocite,psilomelane,pyrolusite and minor pyrite.Limonite was distributed in irregular colloidal and earthy states，and closely associated with gangue minerals.It′s difficult to effectively separate gangue minerals from valuable minerals through grinding process，and even easy to be slimed.Therefore ideal separation index can hardly achieved through direct high intensity magnetic separation or gravity concentration.In order to explore the limonite ore，beneficiation tests were carried out through the process of magnetic roasting-magnetic separation.The results showed that with the mass ratio of anthracite(2～0 mm) to coarse ore samples(3～0 mm)5%，iron concentrate with Fe grade of 66.23% and Fe recovery of 97.53% was obtained respectively at roasting temperature of 850 ℃ for 40 min，with the grinding fineness of the roasting products 97.5% 0.074mm，and magnetic intensity of mid-magnetic separation 218.95 kA/m.

Limonite，Magnetic roasting，Magnetic separation

2014-02-10

丁宝成(1987—)，男，硕士研究生。通讯作者 杨大兵(1965—)，男，副教授，硕士研究生导师。

TD925.7

A

1001-1250(2014)-03-078-04