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国外某悬浮焙烧—磁选高铝铁精矿降铝试验
2019-08-26
国外某铁矿石经悬浮焙烧—磁选得到的铁精矿 TFe 含量为 64.50%、Al2O3含量为 5.95%,主要铁矿物 是磁铁矿,少量赤铁矿。为解决其 Al2O3含量较高的问题,研制了一种新型阴离子捕收剂 DTL-1,通过改变浮选温 度、矿浆 pH 值、捕收剂 DTL-1 用量对悬浮焙烧—磁选后的高铝铁精矿样进行脱铝试验。结果表明:在温度 25 ℃、 pH 值 8.0、捕收剂 DTL-1 用量 50 g/t 的条件下,采用 1 粗 3 精 1 扫的浮选闭路试验流程,最终获得了 TFe 品位 66.40%,TFe 回收率 87.81%,Al2O3品位 4.90%的浮选铁精矿产品。浮选铁精矿产品中粒度较...
Series No. 518 August 2019 金 属 METAL MINE 矿 山 总第 518 期 2019 年第 8 期 ·矿物工程· 国外某悬浮焙烧—磁选高铝铁精矿降铝试验 1 ,2 1,2 2 1,2 1,2 李艳军 朱一民 王 燕 张 婧 谷晓恬 1. 东北大学资源与土木工程学院,辽宁 沈阳110819;2. 辽宁省难采选铁矿石高效开发利用技术工程实验室, ( 辽宁 沈阳110819) 2 3 摘 要 国外某铁矿石经悬浮焙烧—磁选得到的铁精矿 TFe 含量为 64.50%、Al O 含量为 5.95%,主要铁矿物 2 3 是磁铁矿,少量赤铁矿。为解决其 Al O 含量较高的问题,研制了一种新型阴离子捕收剂 DTL-1,通过改变浮选温 度、矿浆 pH 值、捕收剂 DTL-1 用量对悬浮焙烧—磁选后的高铝铁精矿样进行脱铝试验。结果表明:在温度 25 ℃、 pH 值 8.0、捕收剂 DTL-1 用量 50 g/t 的条件下,采用 1 粗 3 精 1 扫的浮选闭路试验流程,最终获得了 TFe 品位 66.40%,TFe 回收率 87.81%,Al O 品位 4.90%的浮选铁精矿产品。浮选铁精矿产品中粒度较大的磁铁矿颗粒中包 2 3 裹着细粒的氧化铝矿物,在优先确保铁的回收率前提下,部分含铝铁氧化物进入铁精矿,因而也造成了铁精矿中 铝含量较高的情况。 关键词 高铝铁矿石 脱铝捕收剂 浮选性能 中图分类号 TD923 文献标志码 A 文章编号 1001-1250(2019)-08-058-05 DOI 10.19614/j.cnki.jsks.201908011 Aluminum Reduction Test of a High Alumina Iron Concentrate from Suspension Roasting-Magnetic Separation Abroad 1 ,2 1,2 2 Zhang Jing Gu Xiaotian 1,2 1,22 Li Yanjun Zhu Yimin Wang Yan (1. College of Resource and Civil Engineering,Northeastern University,Shenyang 110819,China;2. Technical Engineering Laboratory of High Efficient Exploitation and Utilization of Refractory Iron Ore in Liaoning,Shenyang 110819,China) 2 3 Abstract The content of TFe and Al O in an iron concentrate from suspension roasting-magnetic separation abroad was 4.50% and 5.95% respectively,main iron mineral is magnetite,little hematite. In order to solve the problem of high Al O 2 3 6 content in the concentrate,a new type of anionic collector DTL-1 was developed. Aluminium remove experiment was conduct⁃ ed on high-alumina iron concentrate after suspension roasting-magnetic separation via changes of flotation temperature,pH value and the dosage of collector DTL-1. Results indicated that,flotation temperature was 25 ℃,the pH was 8.0 and collector DTL-1 dosage was 50 g/t,through one roughing three cleaning one scavenging closed circuit flotation process,flotation con⁃ 2 3 centrate with TFe grade of 66.40%,TFe recovery of 87.81%,Al O grade of 4.90% was obtained. There is fine-grained alumi⁃ na minerals wrapped in relatively coarse magnetite particles of flotation iron concentrate products. On the premise of ensuring the recovery of iron,some aluminum-containing iron oxides enter into the iron concentrate,resulting in the high content of aluminum in the iron concentrate. Keywords High alumina iron ore,Dealumination collector,Flotation performance 我国铁矿石资源储量虽大,但 97%左右都是贫 矿,嵌布粒度细,杂质矿物复杂。高铝铁矿石是典型 的复杂难选铁矿石,但因价格低廉且在国内外有着 巨大的储量,因此在优质铁矿日渐减少的情况下,其 国内外很多地区被用于处理品位偏低且成分复杂的 [3] 劣质铁矿石,均获得了不错的试验效果 。研究发 现,在烧结矿中Al 含量过高,会导致烧结矿还原粉 2 3 O 化性能恶化,使高炉透气性变差,且熔点较高、脱硫 能力下降、焦比升高、放渣困难,但是当烧结矿中存 [1-2] 作为矿石资源还是具有一定开发价值的 。东北大 学自主研制的“预富集—悬浮焙烧—磁选”新工艺在 2 3 2 3 在少量的Al O 时,Al O 可以促进铁氧化物的生成,有 收稿日期 2019-06-04 基金项目 国家自然科学基金项目(编号:51474055,51774069,51674066)。 作者简介 朱一民(1964—),女,教授,博士,博士研究生导师。 · 58 · 朱一民等:国外某悬浮焙烧—磁选高铝铁精矿降铝试验 2019年第8期 [ 4-8] 利于烧结矿的氧化 。因此对于悬浮焙烧—磁选后 C == O、C—O 多基团阴离子脱铝捕收剂DTL-1,pH调 整剂为浓度为5%的NaOH溶液(分析纯)和浓度为2% 的HCl溶液(分析纯),抑制剂为玉米淀粉(工业纯)。 1. 3 试验方法 的铁矿样进行适当脱铝至关重要。 [9] B.Das 等 研究了印度某高铝铁矿石,他们进行 铁铝分离的设备是水力旋流器,获得的铁精矿TFe品 位 64%、Al 2 O 3 品位 3.5%,使得 TFe 品位提高了 7 个百 品位降低了 4.8 个百分点。M.P.Srivastava 10] 研究发现,虽然可以采用重选法对原矿预先分 悬浮焙烧—磁选后的高铝铁矿样的浮选试验采 用的是 XFDIV0.5 型浮选机。将 200.0 g 矿样加于 0.5 L 浮选槽中,并向其中加 300 mL 水于刻线处,以 1 992 r/min 的转速搅拌 3 min,然后依次分别加入 pH 调整 剂、抑制剂、捕收剂,每次加药后搅拌3 min,刮泡时间 6 min,将刮出的泡沫产品和槽底产品分别烘干后称 分点、Al O 2 3 [ 等 级以促进铁铝分离,但是由于高铝铁矿石的粒度较 细,使得铁回收率较低,分选指标不理想。东北大学 自主合成了一种对高铝铁矿石捕收效果较好的新型 阴离子脱铝捕收剂DTL-1,以其为捕收剂对悬浮焙烧 2 3 重,并计算产率,化验TFe品位及Al O 品位,计算TFe 回收率和铝的脱除率。 — 磁选后的高铝铁矿样进行脱铝试验研究,确定合 理的浮选分离流程,通过浮选方法实现铁铝分离,将 为铁铝分离研究提供新的思路。 2 试验结果及讨论 2 . 1 DTL-1用量试验 1 试验材料与试验方法 图 2 所示为在浮选温度 25 ℃、矿浆自然 pH 值 1 . 1 试样制备 取国外某铁矿石进行悬浮焙烧—磁选试验,对 磨细至-0.074 mm 含量为 90%的矿样在还原温度 60 ℃、CO浓度30%、焙烧时间25 min的条件下进行 (6.86)、浮选机转速1 992 r/min、不添加玉米淀粉的条 件下,捕收剂 DTL-1 用量对高铝铁矿样浮选指标的 影响。 5 悬浮焙烧试验,焙烧产品在磁场强度79.62 kA/m的条 件下进行磁选试验,最后获得了悬浮焙烧—磁选后 的高铝铁矿样,对其进行X射线衍射分析和化学多元 素定量分析。结果见图1、表1。 由图1可知,悬浮焙烧—磁选后的高铝铁矿样中 的主要铁矿物是磁铁矿,同时其中还存在着少量的 赤铁矿。由表1可知,悬浮焙烧—磁选后的高铝铁矿 由图2可知:在DTL-1用量从25 g/t增加到200 g/t 的过程中,TFe 品位逐渐上升,同时 TFe 回收率逐渐 样中 TFe 含量为 64.50%,Al 矿样中铝元素含量相对较高。 . 2 试验药剂 试验所用捕收剂为东北大学实验室自制含 2 O 3 含量为 5.95%,可见该 2 3 下降;随着 DTL-1 用量的增加,Al O 品位逐渐降低, 铝的脱除率逐渐升高。综合考虑,当 DTL-1 用量为 50 g/t 时 浮 选 效 果 最 佳 ,此 时 粗 精 矿 TFe 品 位 为 1 2 3 65.36%,回收率为 87.20%,Al O 品位为 5.61%,铝的 · 59 · 总第518期 金 属 矿 山 2019年第8期 脱除率为19.60%。 2 . 2 矿浆pH值试验 图3所示为在浮选温度25 ℃、DTL-1用量50 g/t、 浮选机转速 1 992 r/min、不添加玉米淀粉的条件下, 矿浆pH值对高铝铁矿样浮选指标的影响。 由图 3 可知:在矿浆 pH 值逐渐升高的过程中, TFe 品位先降低后升高再降低,而TFe 回收率先降低 2 3 后升高;Al O 品位先降低后升高,铝的脱除率变化不 明显。综合考虑,当矿浆 pH 值为 8.0 时浮选指标最 佳,此时粗精矿 TFe 品位为 65.57%,TFe 回收率为 88.24%,Al O 品位为5.26%,铝的脱除率为20.05%。 2 3 2 . 3 浮选温度试验 图4所示为在浮选pH值为8.0、捕收剂DTL-1用 量为50 g/t、浮选机转速1 992 r/min、不添加玉米淀粉 的条件下,浮选温度对高铝铁矿样浮选指标的影响。 由图4可知:在浮选温度升高的过程中,TFe品位 2 3 和TFe 回收率均升高,但幅度不大;Al O 品位和铝的 脱除率均降低,幅度也不大。综合考虑,选择浮选温 度为 25 ℃,此时,粗精矿 TFe 品位为 65.50%,TFe 回 2 3 收率为 84.61%,Al O 品位为 5.63%,铝的脱除率为 22.20%。 2 . 4 玉米淀粉用量试验 图5所示为在浮选pH值为8.0、浮选温度25℃、捕 由图5可知:随着玉米淀粉用量的升高,TFe品位 先升高后降低,TFe 回收率先升高后降低;Al 品位 不断升高,而铝的脱除率先小幅升高后降低。综合 2 3 O 收剂DTL-1用量为50 g/t、浮选机转速1 992 r/min的条 件下,抑制剂玉米淀粉的用量对浮选指标的影响。 · 60 · 朱一民等:国外某悬浮焙烧—磁选高铝铁精矿降铝试验 2019年第8期 考虑,确定不加抑制剂玉米淀粉,此时,粗精矿TFe品 位 为 65.40% ,TFe 回 收 率 为 84.54% ,Al 品 位 为 5.55%,铝的脱除率为22.83%。 2. 5 浮选闭路试验结果 在浮选粗选条件试验的基础上进行浮选闭路试 O 2 3 验,试验数质量流程如图6所示。 由图 6 可知,浮选闭路试验可获得 TFe 品位 6.40%,TFe 回收率 87.81%,Al 品位 4.90%的浮选 位 4.90%的浮选铁精矿产品,此时,铝的脱除率为 26.69%。铝矿物中含有铁,铁矿物中含有铝,二者相 互嵌布,紧密共生,赋存关系十分复杂,这部分铁铝 通过机械选矿无法实现分离,使得最终浮选闭路试 6 2 3 O 铁精矿产品,此时铝的脱除率为26.69%。 铁矿石中的含铝矿物在悬浮焙烧后变成铝的氧 [11] 化物 ,由浮选铁精矿产品光学显微镜分析可知,浮 选铁精矿产品中粒度较大的磁铁矿颗粒中包裹着细 粒的氧化铝矿物,在优先确保铁的回收率的前提下, 部分含铝的铁氧化物进入铁精矿,因而也造成了铝 的回收率不高的情况。另外结合产品的元素面扫描 结果和EDS能谱分析结果可知,铝矿物中含有铁,铁 矿物中含有铝,二者相互嵌布,紧密共生,赋存关系 十分复杂,这部分铁铝通过机械选矿无法实现分离, 2 3 验所获得的铁精矿产品中Al O 品位很难继续降低。 参 考 文 献 [1] 袁祥奕,刘牡丹. 高铝铁矿资源综合利用现状[J]. 现代矿业, 2017(2): 110-113. Yuan Xiangyi,Liu Mudan. Present situation of comprehensive uti- lization of high aluminum iron ore resources[J]. Modern Mining, 2017(2): 110-113. 使得最终浮选闭路试验所获得的铁精矿产品中Al 品位很难继续降低。 O 2 3 [2] 李光辉,刘牡丹,姜 涛,等. 高铝铁矿石工艺矿物学特征及铝 铁分离技术[J].中南大学学报:自然科学版,2009,40(5): 1 165-1171. 3 结 论 ( Li Guanghui,Liu Mudan,Jiang Tao,et al. Technological mineral- ogical characteristics of high aluminium iron ore and aluminum-iron separation technology[J]. Journal of Central South University:Sci- ences and Technology,2009,40(5): 1165-1171. 1)国外某铁矿石经悬浮焙烧—磁选铁精矿 TFe 含量为 64.50%、Al 含量为 5.95%,主要铁矿物是磁 铁矿,少量赤铁矿,矿样中铝元素含量相对较高。 2)在粗选捕收剂 DTL-1 用量为 50 g/t,矿浆 pH 2 3 O [3] 高 鹏. 复杂难选铁矿预富集-悬浮焙烧-磁选新技术[N]. 世界 ( 金属导报,2015-06-16(B04). 值为 8.0,浮选温度为 25 ℃条件下,不添加抑制剂玉 米淀粉,采用1粗3精1扫的浮选闭路试验流程,最终 Gao Peng. New technology of preconcentration-suspension roasting- magnetic separation for complex refractory iron ore[N]. World Met⁃ al Report,2015-06-16(B04). 2 3 获得了 TFe 品位 66.40%,TFe 回收率 87.81%,Al O 品 · 61 · 总第518期 金 属 矿 山 2019年第8期 [ 4] 刘南松. 关于铁矿石优化利用的探讨[J]. 冶金矿山设计与建 [8] 秦学武,宋灿阳,闫媛媛,等. 高炉高铝炉渣性能研究[J]. 山东 冶金,2006(1): 1-4. 设,1996(2): 36-41. Liu Nansong. On the optimal use of iron ore[J]. Metal Mine Design and Construction,1996(2): 36-41. Qin Xuewu,Song Canyang,Yan Yuanyuan,et al. Blast furnace high aluminum slag performance research[J]. Shandong Metallur- gy,2006(1): 1-4. [ 5] Lu L,Holmes R J,Manuel J R. Effects of alumina on sintering per- formance of hematite iron ores[J]. ISIJ International,2007,47 [9] Das B,Prakash S,Mohapatra B K,et al. Beneficiation of iron ore slimes using hydrocyclone[J]. Minerals and Metallurgical Process- ing,1992,9(2): 101-103. (3): 349-358. [ 6] 舒聪伟,唐 云. 铁矿石中铁、铝、硅分离研究进展[J]. 矿冶工 程,2012,32(6): 62-65. [10] Srivastava M P,Pan S K,Prasad N,et al. Characterization and processing of iron ore fines of Kiriburu deposit of India[J]. 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