湖北某高硫磁铁矿磁选工艺提铁降硫研究

李 健, 康 健, 林 璠, 刘 爽, 黄 鹏

(1.湖北省地质实验测试中心，湖北 武汉 430034； 2.国土资源部 稀土稀有稀散矿产勘查及综合利用重点实验室,湖北 武汉 430034)

湖北某高硫磁铁矿磁选工艺提铁降硫研究

李 健1，2, 康 健1，2, 林 璠1，2, 刘 爽1，2, 黄 鹏1，2

(1.湖北省地质实验测试中心，湖北 武汉 430034； 2.国土资源部 稀土稀有稀散矿产勘查及综合利用重点实验室,湖北 武汉 430034)

湖北某磁铁矿为含TFe 32.95%,S 3.89%的高硫磁铁矿,主要含硫矿物黄铁矿与磁铁矿相互嵌生。若获得高品质的铁精矿,必须进行细磨才能使磁铁矿完全单体解离。采用两段磨矿—两段磁选工艺流程处理后,可得到含TFe 69.07%,回收率88.71%,S 0.22%的铁精矿,获得了较好的选矿指标,表明该工艺具有较好的应用前景。

高硫磁铁矿;两段磨矿;两段磁选;提铁降硫

随着科技及生产发展的需求,中国对钢材质量的要求越来越高。铁矿石中的硫含量成为制约优质钢材发展的重要因素。国内有限的富矿和易选的铁矿资源越来越少,而有一大部分的高硫磁铁矿资源没有得到合理地开发利用。为适应钢铁发展对原料的迫切需求,提高原料的利用价值,对高硫磁铁矿进行提铁降硫研究具有重要的现实意义。

中国已对高硫磁铁矿进行了部分研究工作。杨国锋等[1]对白音敖包高硫磁铁矿进行了磁选—浮选工艺研究,获得了全铁品位65.20% 、含硫0.22%的优质铁精矿。牛艳萍等[2]对青海某地含多金属硫化矿的高硫磁铁矿进行浮选—磁选—焙烧试验研究,获得铁品位为65.90%、回收率78.43%、含硫0.13%的铁精矿。硫是伴生在铁矿石中的常见有害杂质之一,常见去除硫的选别方法有磁选及浮选,具体应用中根据矿石性质确定。对于伴生矿物为磁黄铁矿等强磁性矿物时,磁选很难将其同磁铁矿分离,一般多用浮选进行降硫处理。对于含黄铁矿等弱磁性矿物的矿石,采用磁选方法更加经济合理[3-6]。张凌燕等[7]对青海省某磁铁矿采用浮选—磁选的工艺可获得TFe 68.76%、铁回收率80.22%、含硫1.08%铁精矿,该铁精矿再经过氧化焙烧,可使含硫量降至0.2%以下,达到优质铁精矿的质量标准。

本文对湖北某高硫磁铁矿采用阶段磨矿—阶段磁选工艺进行提铁降硫的研究。多数矿石中磁铁矿与其他矿物紧密嵌生,必须通过细磨才能将其单体解离。阶磨阶选法可以在较粗磨矿细度下先将强磁性矿物预富集,抛除部分脉石矿物,减少下一阶段磨矿量,具有较好的经济性。

1 矿石性质

矿石的化学多元素分析见表1。其全铁品位为32.95%,含硫3.89%。

表1 矿石多元素分析Table 1 Multielement analysis of ore

铁矿物主要是磁铁矿,另有少量赤铁矿和钛铁矿,金属硫化物主要为黄铁矿,还有少量的黄铜矿和辉铜矿。脉石矿物含量较多的有绿帘石、长石、硬石膏及金云母。矿石中铁、硫的物相分析及主要矿物组成含量见表2-表4。

表2 矿石中铁的物相分析Table 2 Iron chemical phase analysis in ore

2 试验结果与讨论

2.1 一段磨矿细度

为考察一段磨矿合适的磨矿细度,在给矿浓度20%、磁场场强为0.09T的条件下,进行了不同的磨矿细度试验,试验流程和结果见图1、图2。

表3 矿石中硫的物相分析Table 3 Sulphur chemical phase analysis in ore

表4 矿石中主要矿物含量(质量分数)Table 4 Main mineral content of ore

图1 一段磨矿细度试验流程图Fig.1 Flow chart of primary stage of grinding fineness

图2 一段磨矿细度试验铁精矿结果Fig.2 Test results of primary stage of grinding fineness of iron concentrate

从图2可知,在磁场场强为0.09T的条件下,磨矿细度从60%～90%变化时,铁精矿品位呈现从64.00%～65.10%再到64.50%的先升后降的趋势,铁的回收率变化较小,可见磁铁矿回收较为完全,综合考虑,一段磨矿细度选择-200目占60%为佳。

2.2 一段磨矿磁场强度

为了考察一段磨矿后该矿的最佳磁场强度,试验在给矿浓度为20%、磨矿细度为-0.074 mm占60%的条件下,进行了不同磁场场强下的条件试验,试验结果见图3。

从图3可知,一段磨矿磁选时,当磁选磁场场强从0.05T向0.16T变化时,铁精矿的铁品位从64.80%下降至62.30%,铁的回收率从86.14%上升至89.89%,可以看出,磁场场强降低时,铁的回收率下降。综合考虑,一段磨矿磁场场强选择0.09T为佳。

图3 一段磨矿磁场强度试验铁精矿结果Fig.3 Test results of primary stage of grinding magnetic intensity of iron concentrate

2.3 一段磨矿给矿浓度

对一段磨矿的给矿浓度进行了条件试验,磨矿细度为-200目占60%,磁场场强为0.09T,试验结果见图4。

图4 一段磨矿给矿浓度试验铁精矿结果Fig.4 Test results of primary stage of grinding feed ore concentration of iron concentrate

从图4可以看出,一段磨矿给矿浓度对铁精矿的品位有影响,浓度较大时机械夹带比较严重,最终选择一段磨矿的给矿浓度为30%为佳。

综上,选择磨矿粒度为-0.074 mm占60%、磁场强度为0.09T、给矿浓度为30%为一段磁选的最佳条件,试验人员按流程进行铁粗精矿样品的制备(表5)。

表5 一段磁选生产试验结果Table 5 Test results of pimary stage of magnetic separation

2.4 二段磨矿细度

在一段磨矿的基础上,进行了二段磨矿试验(图5)。

从图5可知,当磨矿细度从-200目占85%上升到95%时,铁精矿品位有一定幅度的提升,回收率变化幅度较小,一方面由于铁粗精矿中有一部分磁铁矿与黄铁矿紧密嵌生,造成铁精矿要想得到高品质的产品,必须得高度细磨；另一方面,由于铁精矿中的难磨矿物主要是方解石和云母,造成磨矿效果较低,过度的增加磨矿细度会大幅度增加磨矿成本。综合考虑,选择二段磨矿细度为-200占90%为宜。

图5 二段磨矿细度试验铁精矿结果Fig.5 Test results of secondary stage of grinding fineness of iron concentrate

2.5 二段磨矿磁场场强

为了进一步优化试验条件,对二段磁场场强进行了条件试验,试验流程见图6,试验结果见图7、图8。

图6 二段磨矿磁场场强试验流程图Fig.6 Flow chart of secondary stage of eletromagnetic field

图7 二段磨矿场强试验铁精矿结果Fig.7 Test results of secondary stage of grinding field of iron concentrate

图8 二段磨矿场强试验铁精矿含硫结果Fig.8 Sulfur-containing results of secondary stage of grinding field of iron concentrate

从图7可知,随着磁场的变化,铁精矿的品位和铁回收率波动较小,综合考虑,二段磨矿的磁场场强选择粗选0.07T、精选0.065T为宜。

2.6 全流程数质量流程图

由上述试验可知,通过磁选—铁粗精矿再磨—磁选流程后,可以得到合格的铁精矿,铁精矿产率为45.10%,铁品位为69.07%,含硫0.22%,铁回收率88.71%,获得较好的选矿指标,全流程数质量流程见图9,获得的铁精矿化学成分分析见表6。

图9 铁回收数质量流程图Fig.9 Quality flow chart of iron recovery number

表6 铁精矿化学元素多样性分析Table 6 Diversity analysis of chemical elements of iron concentrate

注:*表示μg/g。

3 结语

(1) 湖北某高硫磁铁矿矿石成分较为复杂,有用主要矿物为磁铁矿及黄铁矿,含少量的赤铁矿、黄铜矿等;脉石矿物含量较多的有绿帘石、长石、硬石膏及金云母,其次为透辉石、方解石、石膏及黑云母等矿物。磁铁矿嵌布粒度大小不均,一般在0.05～0.2 mm之间,大部分颗粒紧密镶嵌分布,少部分呈浸染状分布。黄铁矿粒度变化较大,最细可达到0.01 mm,最大粒度>1 mm,有的单独存在,有的与磁铁矿相互嵌生。

(2) 针对铁和硫的嵌布情况,采取两段磨矿来提高铁精矿的品位,最终采取磁选—粗精矿再磨—磁选的工艺,得到产率为45.10%,含TFe 69.07%,回收率88.71%,S含量0.22%的优质铁精矿。

[1] 杨国锋,张光平,白鹤天.白音敖包高硫磁铁矿选矿工艺流程试验研究[J].内蒙古科技与经济,2009(1):85-86.

[2] 牛艳萍,许洪峰.多金属高硫磁铁矿的选矿试验研究[J].有色金属,2009(2):23-25.

[3] 刘能云,邓海波,王虹.分离高硫磁铁矿中磁黄铁矿的研究进展[J].有色矿冶,2009(5):17-20.

[4] 计少石,麦笑宇,余永富.磁黄铁矿与磁铁矿分离研究[J].矿业工程,2011(6):43-46.

[5] 程建忠,刘占全,耿郑州,等.高硫磁铁矿浮选脱硫工艺及机理研究现状[J].矿产保护与利用,2013(5):51-54.

[6] 王云.某地高硫磁铁矿选矿试验研究[J].四川有色金属,1998(4):40-45.

[7] 张凌燕,周少军,唐华伟,等.青海省某高硫磁铁矿选矿试验研究[J].金属矿山,2008(9):48-51.

(责任编辑:陈文宝)

LI Jian1，2, KANG Jian1，2, LIN Fan1，2, LIU Shuang1，2, HUANG Peng1，2
(1.HubeiProvinceGeologicalExperimentalTestingCenter,Wuhan,Hubei430034; 2.KeyLaboratoryofRareEarthsandRareMineralExplorationandComprehensiveUtilization，MinistryofLandandResources,Wuhan,Hubei430034)

Study on Iron Improvement and Sulfur Reduction with Magnetic Separation Process of High-sulfur Magnetite in Hubei

Magnetite with iron grade of 32.95% and sulfur grade of 3.89% has the property of high sulfur in Hubei.The main sulfur mineral which embeds with magnetite is pyrite.So the fine grinding to make magnetite monomer dissociation is an effective way to obtain the high quality iron concentrate.The final iron concentrate after the two-stage grinding and two-stage magnetic separation had a well index with the iron grade of 69.07%,the recovery of 88.71%,and the sulfur grade of 0.22%.The results show great application prospect of this process.

high-sulfur magnetite; two-stage grinding; two-stage magnetic separation; iron improvement and sulfur reduction

2014-06-19；改回日期：2014-09-29

李健(1985-),男,助理工程师,硕士，矿物加工工程专业,从事选冶技术研究工作。E-mail:171954771@qq.com

TD924.1; TD951

A

1671-1211(2015)02-0224-04

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150204.1044.004.html 数字出版日期:2015-02-04 10:44