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甘肃某镜铁矿尾矿磁化焙烧—弱磁选试验
2015-02-15
甘肃某镜铁矿尾矿中尚含有22. 39%的铁,且铁主要以镜铁矿形式存在,其次以菱铁矿形式存在。为了 给该尾矿的综合利用提供技术支持,以甘肃某焦化厂生产的半焦化煤粉作为还原剂,对该尾矿进行了磁化焙烧—弱 磁选工艺研究。结果表明:在煤粉与原尾矿的质量比为1. 5%、温度为750 ℃的条件下磁化焙烧60 min,可使原尾矿 中绝大部分的镜铁矿和菱铁矿转化为磁铁矿;焙烧矿磨至-0. 074 mm 占87. 36% 后经1 次弱磁粗选和1 次弱磁扫 选—粗、扫选所得粗精矿按0. 045 mm 筛分—筛下物1 次弱磁精选—精选精矿与筛上物合并,可以获得铁品位 为54. 57%、铁回收率为78. 9...
Series No. 464 ꢀ Februaryꢀ 2015 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 总第 464期 METAL MINE 2015 年第 2 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 甘肃某镜铁矿尾矿磁化焙烧—弱磁选试验 1 1,2 1 苏ꢀ 涛 ꢀ 陈铁军 ꢀ 汪ꢀ 博 ( 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试验室,湖北 武汉 430081) 摘ꢀ 要ꢀ 甘肃某镜铁矿尾矿中尚含有 22. 39% 的铁,且铁主要以镜铁矿形式存在,其次以菱铁矿形式存在。 为了 给该尾矿的综合利用提供技术支持,以甘肃某焦化厂生产的半焦化煤粉作为还原剂,对该尾矿进行了磁化焙烧—弱 磁选工艺研究。 结果表明:在煤粉与原尾矿的质量比为 1. 5% 、温度为 750 ℃ 的条件下磁化焙烧 60 min,可使原尾矿 中绝大部分的镜铁矿和菱铁矿转化为磁铁矿;焙烧矿磨至ꢁ0. 074 mm 占 87. 36% 后经 1 次弱磁粗选和 1 次弱磁扫 选—粗、扫选所得粗精矿按 0. 045 mm 筛分—筛下物 1 次弱磁精选—精选精矿与筛上物合并,可以获得铁品位 为 54. 57% 、铁回收率为 78. 97% 的最终铁精矿。 关键词ꢀ 镜铁矿尾矿ꢀ 磁化焙烧ꢀ 弱磁选ꢀ 粗精矿筛分 ꢀ ꢀ 中图分类号ꢀ TD951. 1,TD926. 4ꢀ ꢀ 文献标志码ꢀ Aꢀ ꢀ 文章编号ꢀ 1001-1250(2015)-02-173-04 Magnetizing Roast-Low Intensity Magnetic Separation of a Specularite Tailing from Gansu 1 1,2 1 Su Tao ꢀ Chen Tiejun ꢀ Wang Bo ( 1. College of Resource and Environment Engineering,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China; 2 . Hubei Key Laboratory for Efficient Utilization and Agglomeration of Metallurgic Mineral Resources,Wuhan 430081,China) Abstractꢀ There are 22. 39% iron in specularite tailing from Gansu. Iron mainly exists in form of specularite,and then siderite. In order to provide technical basis for comprehensive utilization of the tailing,the process of magnetizing roast-low in- tensity magnetic separation was carried out with half coking coal produced by a coking plant in Gansu Province as reductant. The results indicated that: with coal fines to raw tailings mass ratio of 1. 5% ,roasting at 750 ℃ for 60 min,most of specularite and siderite in tailings were converted to magnetite. With the roast product grinding at 87. 36% passing 0. 074 mm,and through the process of one rough low intensity magnetic separation,one scavenging low intensity magnetic separation,and mixed rough concentrate screened by 0. 045 mm size,one cleaning low intensity magnetic separation for underflows,and concentrate mixed with the overflows,the iron concentrate with iron grade of 54. 57% and recovery of 78. 97% was achieved finally. Keywordsꢀ Specularite tailing, Magnetizing roast,Low intensity magnetic separation,Rough concentrate screening ꢀ ꢀ 随着原矿资源的日益枯竭,尾矿作为二次资源已 1ꢀ 试样及还原剂 1. 1ꢀ 试ꢀ 样 [ 1-3] 。 我国是矿产资源消耗大 受到世界各国的重视 国,每年产生的尾矿量极大。 因此,大力推进尾矿的 尾矿试样呈土红色,粉状,细度为ꢁ0. 074 mm 占 [ 4] 。 综合利用有着十分重要的经济意义和社会意义 62. 78% ,其主要化学成分分析结果见表 1,铁物相分 析结果见表 2,XRD 分析结果见图 1。 采用直接分选工艺对铁尾矿进行再选,虽可再获 得一部分铁精矿,但铁的回收率往往很低,如陈国栋 由表 1、表 2 和图 1 可知:作为尾矿,试样的铁品 位较高,达 22. 39% ;铁主要赋存于镜铁矿(赤铁矿) 中,其次赋存于菱铁矿和硅酸盐矿物中;脉石矿物以 石英为主,其次为云母、重晶石、铁白云石。 [ 5] 采用弱磁选—强磁选—重选联合工艺处理山东 等 某铁尾矿,铁回收率仅 27. 91% 。 磁化焙烧后再进行 弱磁选是处理弱磁性难选铁矿石或铁尾矿的有效方 [ 6-9] 。 本研究采用 法之一,可使铁得到较充分的回收 该法对甘肃某镜铁矿尾矿进行再选试验,为该尾矿的 综合利用提供技术支持。 收稿日期ꢀ 2014-10-21 作者简介ꢀ 苏ꢀ 涛(1990—),男,硕士研究生。 通讯作者ꢀ 陈铁军(1973—),男,教授。 · 173· 总第 464 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2015 年第 2 期 表 1ꢀ 试样主要化学成分分析结果 磁选管在在 87. 56 kA/ m 磁场强度下进行 1 次弱磁 选,根据所得铁精矿的指标确定合适的焙烧温度、焙 烧时间和煤粉用量。 Table 1ꢀ Main chemical component analysis of the sample % 成ꢀ 分 含ꢀ 量 成ꢀ 分 含ꢀ 量 2 . 2ꢀ 弱磁选试验 TFe FeO TiO2 22. 39 6. 60 CaO MgO K2 O Na2 O 3. 34 2. 58 0. 91 0. 10 0. 68 取 250 g 合适焙烧条件下所得焙烧矿,用 ϕ240 mm×90 mm 球磨机在 50% 矿浆浓度下球磨不同时 间,然后过滤、烘干,取 20 g,用 CXGꢁ99 型磁选管在 在 87. 5 kA/ m 磁场强度下进行 1 次弱磁选,根据所 得铁精矿的指标确定合适的球磨时间(磨矿细度)。 确定磨矿细度后,采用长沙矿冶研究院生产的 CRIMMꢁϕ400 mm×300 mm 电磁筒式弱磁选机完成 弱磁选流程试验。 0. 26 SiO2 39. 91 3. 56 Al2 O3 S 表 2ꢀ 试样铁物相分析结果 Table 2ꢀ Iron phase analysis of the sample % 铁赋存相 铁金属量 铁分布率 磁铁矿 赤铁矿 黄铁矿 菱铁矿 硅酸盐 合ꢀ 计 1. 96 13. 79 0. 23 8. 75 61. 59 1. 03 3ꢀ 试验结果 3. 69 16. 48 12. 15 100. 00 3. 1ꢀ 磁化焙烧试验结果 2. 72 3 . 1. 1ꢀ 焙烧温度对精矿指标的影响 固定煤粉用量为 1. 5% 、焙烧时间为 60 min,考察 22. 39 焙烧温度对磁选管精矿指标的影响,试验结果见图 2。 图 1ꢀ 试样 XRD 图谱 Fig. 1ꢀ XRD analysis of the sample Q—石英;M—云母;B—重晶石; 图 2ꢀ 焙烧温度对精矿指标的影响 Fig.2ꢀ Concentrate index at different roasting temperature H—赤铁矿;S—菱铁矿;A—铁白云石 ▼ ■ —铁品位; —铁回收率 1 . 2ꢀ 还原剂 以甘肃某焦化厂生产的半焦化煤粉作为还原剂, 由图 2 可知,随着焙烧温度的升高,精矿的铁品 位在很小的范围内逐渐上升,铁回收率则先大幅度提 高,然后在 750 ℃处转为大幅度下降。 因此,确定焙 烧温度为 750 ℃。 其工业分析结果如表 3 所示。 可以看到,该煤粉固定 碳含量达 63. 66% ,灰分含量仅 11. 04% ,是比较理想 的还原剂。 3. 1. 2ꢀ 焙烧时间对精矿指标的影响 表 3ꢀ 煤粉工业分析结果 固定煤粉用量为 1. 5% 、焙烧温度为 750 ℃,考察 Table 3ꢀ Industrial indexes analysis of coal dust % 焙烧时间对磁选管精矿指标的影响,试验结果见图 3。 成ꢀ 分 含ꢀ 量 水ꢀ 分 灰ꢀ 分 挥发分 固定碳 硫 12. 7 11. 04 12. 6 63. 66 0. 42 2 ꢀ 试验方法 2 . 1ꢀ 磁化焙烧试验 向尾矿试样中加入一定量(按煤粉与试样的质 量比计)破碎至ꢁ1 mm 的煤粉,混合均匀,取 300 g 于 带盖钢罐中,送至升温至设定温度的马弗炉内焙烧一 定时间,然后水淬冷却、过滤、烘干,得到焙烧矿。 取 250 g 焙烧矿,用 ϕ240 mm×90 mm 球磨机在 图 3ꢀ 焙烧时间对精矿指标的影响 Fig. 3ꢀ Concentrate index under various roasting time 5 0% 矿浆浓度下球磨 3 min( 磨矿细度约为 ꢁ0. 074 ▼ ■ —铁品位; —铁回收率 mm 占 87% ),然后过滤、烘干,取 20 g,用 CXGꢁ99 型 由图 3 可知,随着焙烧时间的延长,精矿的铁品 · 174· ꢀ ꢀ ꢀ 苏ꢀ 涛等:甘肃某镜铁矿尾矿磁化焙烧—弱磁选试验ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2015 年第 2 期 位和铁回收率均先上升后下降,并都在 60 min 时出 现最高值。 因此,确定焙烧时间为 60 min。 3 . 1. 3ꢀ 煤粉用量对精矿指标的影响 固定焙烧温度为 750 ℃、焙烧时间为 60 min,考 察煤粉用量对磁选管精矿指标的影响,试验结果见图 4 。 图 5ꢀ 磨矿时间对精矿指标的影响 Fig. 5ꢀ Concentrate index at different grinding time ▼ ■ —铁品位; —铁回收率 3. 2. 2ꢀ 弱磁选流程试验 将选定焙烧条件下所得焙烧矿磨至ꢁ0. 074 mm 占 87. 36% ,采用 CRIMMꢁϕ400 mm×300 mm 电磁筒 式弱磁选机在 87. 56 kA/ m 磁场强度下进行 1 次弱 磁选, 所得精矿的铁品位为 52. 16% 、 铁回收率为 77. 82% ,指标不佳,故进行了 1 粗 1 扫 1 精弱磁选流 程(流程 1)试验,试验结果见图 6。 图 4ꢀ 煤粉用量对精矿指标的影响 Fig. 4ꢀ Concentrate index on various dosage of reductant ▼ ■ —铁品位; —铁回收率 由图 4 可知,随着煤粉用量的增加,精矿的铁品 位在较小的范围内逐渐下降,铁回收率则先大幅度提 高,但在煤粉用量超过 1. 5% 后由于还原气氛过强导 致生成弱磁性的“ 浮氏体” 而转为大幅度下降。 因 此,确定煤粉用量为 1. 5% 。 3 . 1. 4ꢀ 焙烧矿铁物相分析 对选定焙烧条件(煤粉用量 1. 5% ,焙烧温度 750 ℃ ,焙烧时间 60 min) 下所得焙烧矿进行铁物相分 析,结果见表 4。 表 4ꢀ 焙烧矿铁物相分析结果 Table 4ꢀ Iron phase analysis of roasted ore % 铁赋存相 铁金属量 铁分布率 磁铁矿 赤铁矿 黄铁矿 菱铁矿 硅酸盐 合ꢀ 计 20. 18 0. 34 0. 10 0. 41 2. 57 23. 60 85. 52 1. 44 图 6ꢀ 流程 1 试验结果 0. 41 Fig. 6ꢀ The quantity-quality flow-sheet of process Ⅰ 由图 6 可知,采用流程 1 处理焙烧矿,虽然精矿 的铁品位有所提高,但提高幅度很小,且使铁回收率 受到了一定影响。 为此,对粗选、扫选混合粗精矿进 行了筛析,结果见表 5。 1. 74 10. 89 100. 00 ꢀ ꢀ 将表 2 与表 4 对比可知,磁化焙烧后,绝大部分 赤铁矿被还原成了磁铁矿,碳酸铁和硫化铁也相应减 少,说明磁化焙烧效果较好。 表 5ꢀ 粗精矿筛析结果 Table 5ꢀ Sieve analysis results of rough concentrate 3 3 . 2ꢀ 弱磁选试验结果 粒ꢀ ꢀ 级 mm 0. 106 0. 106 ~ 0. 074 产ꢀ 率 / % 铁品位 / % 铁分布率 / % / . 2. 1ꢀ 磨矿细度的确定 + 2. 35 9. 63 51. 95 57. 34 53. 40 48. 64 50. 51 51. 85 2. 36 10. 71 27. 65 19. 74 39. 54 100. 00 选定焙烧条件下所得焙烧矿球磨不同时间后的 0 . 074 ~ 0. 045 . 045 ~ 0. 038 26. 71 20. 93 40. 39 100. 00 磁选管分选结果见表 5。 0 由图 5 可知,随着磨矿时间的延长,磁选管精矿 的铁品位逐渐上升而铁回收率逐渐下降。 综合考虑, 确定磨矿时间为 3 min,此时磨矿细度为ꢁ0. 074 mm 占 87. 36% 。 ꢁ 0. 038 合ꢀ 计 ꢀ ꢀ 由表 5 可知,粗精矿中+0. 045 mm 各粒级的铁品 位较高,最高可达 57. 34% ,而ꢁ0. 045 mm 各粒级的 · 175· 总第 464 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2015 年第 2 期 铁品位相对较低,最低的仅为 48. 64% 。 分析原因, 应该是部分硬度低、易泥化的脉石矿物在粗选和扫选 时被夹带到了粗精矿中。 显然,在没有针对性措施的 情况下,这些脉石矿泥影响了后续精选的分选效率。 根据表 5 结果,进一步进行了 1 粗 1 扫弱磁选— 粗精矿筛分—筛下物 1 次弱磁精选—精选精矿与筛 下物合并为最终精矿的流程(流程 2) 试验。 试验中 筛分采用筛孔尺寸为 0. 045 mm 的泰勒标准筛。 试 验结果见图 7。 到较充分的回收。 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 [ 1]ꢀ 陈禄政,熊大和,任南琪,等. 采用连续离心分离技术回收细铁 尾矿中铁[J]. 中南大学学报:自然科学版,2008,39(6):1257- 261. 1 Chen Luzheng,Xiong Dahe,Ren Nanqi,et al. Recovery of iron from fine iron tailing by continuous centrifugal concentration[J]. Journal of Central South University:Science and Technology,2008,39(6): 1 257-1261. 2]ꢀ 毛益平,黄礼富,赵福刚. 我国铁矿山选矿技术成就与发展展望 J]. 金属矿山,2005(2):1-5. [ [ [ [ [ Mao Yiping,Huang Lifu,Zhao Fugang. Achievement and develop- ment prospect of mineral processing technology of China's iron mines [ J]. Metal Mine,2005(2):1-5. 3]ꢀ 张淑会,薛向欣,金在峰. 我国铁尾矿的资源现状及其综合利用 J]. 材料与冶金学报,2004,3(4):241-244. [ Zhang Shuhui,Xue Xiangxin,Jin Zaifeng. Current situation and com- prehensive utilization of iron ore tailing resources in our country[J]. Journal of Materials and Metallurgy,2004,3(4):241-244. 4]ꢀ 鲍ꢀ 负,丁兴华. 浅议当前我国尾矿综合利用工作的难点及重 点[J]. 金属矿山,2000(8):48-50. Bao Fu,Ding Xinghua. The present difficult and major points in Chi- na's tailing comprehensive utilization[J]. Metal Mine,2000(8):48- 50. 5]ꢀ 陈国栋,朱申红,夏荣华. 磁—重联合流程从铁尾矿中回收铁的 试验研究[J]. 青岛理工大学学报,2007,28(3):62-64. Chen Guodong,Zhu Shenhong,Xia Ronghua. Test study of using the magnetic and gravitational associated separation craft of reclaiming i- ron from the iron tailing[J]. Journal of Qingdao Technological Uni- versity,2007,28(3):62-64. 图 7ꢀ 流程 2 试验结果 Fig. 7ꢀ The quantity-quality flow-sheet of process Ⅱ 由图 7 可知:通过对粗精矿进行筛分并仅对筛下 产品进行精选,可减轻矿泥的夹杂现象,且不会造成 粗 粒 级 中 铁 的 损 失, 最 终 可 以 获 得 铁 品 位 为 [6]ꢀ 张汉泉. 多级动态磁化焙烧技术及其应用[ J]. 金属矿山,2012 9):121-122. ( Zhang Hanquan. Technology and application multi-grades dynamic state magnetizing roasting[J]. Metal Mine,2012(9):121-122. 7]ꢀ 朱德清,赵ꢀ 强,邱冠周,等. 安徽褐铁矿的磁化焙烧—磁选工 艺试验研究[J]. 北京科技大学学报,2010(6):713-718. 5 4. 57% 、铁回收率为 78. 97% 的铁精矿。 与 1 次弱 [ 磁选相比,精矿铁品位提高了 2. 41 个百分点,铁回收 率提高了 1. 15 个百分点;与流程 1 相比,精矿铁品位 提高了 1. 06 个百分点,铁回收率提高了 1. 61 个百分 点。 因此,采用流程 2 处理焙烧矿更为合理。 Zhu Deqing,Zhao Qiang,Qiu Guanzhou,et al. Magnetizing roasting- magnetic separation of limonite ores from Anhui Province in East China[J]. Journal of University of Science and Technology Beijing, 2 010(6):713-718. [8]ꢀ 余永富,张汉泉. 我国钢铁发展对铁矿石选矿科技发展的影响 J]. 武汉理工大学学报,2007,29(1):1-6. 4 ꢀ 结ꢀ 论 [ ( 1)甘肃某镜铁矿尾矿铁品位较高。 主要铁矿 Yu Yongfu,Zhang Hanquan. Influence of domestic iron and steel de- velopment on iron ore processing technology[ J]. Journal of Wuhan University of Technology,2007,29(1):1-6. 物为镜铁矿,其次为菱铁矿;脉石矿物以石英为主,其 次为云母、重晶石、铁白云石。 ( 2)将该尾矿在煤粉用量为 1. 5% 、温度为 750 条件下磁化焙烧 60 min,可使绝大部分镜铁矿和菱 铁矿转化为磁铁矿。 [ 9]ꢀ 王ꢀ 威,刘红召,曹耀华,等. 江西某铁尾矿磁化焙烧—磁选工 艺研究[J]. 金属矿山,2013(12):147-150. ℃ Wang Wei,Liu Hongzhao,Cao Yaohua,et al. Research of magnetiza- tion roasting-magnetic separation process for iron tailing from Jiangxi Province[J]. Metal Mine,2013(12):147-150. ( 3)焙烧矿磨至ꢁ0. 074 mm 占 87. 36% 后经弱磁 粗、扫 选—筛 分—弱 磁 精 选, 可 以 获 得 铁 品 位 为 ( 责任编辑ꢀ 孙ꢀ 放) 5 4. 57% 、铁回收率为 78. 97% 的铁精矿,从而使铁得 · 176·
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