Series No. 399
金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
20总09第年 3第999期期
ꢀ
ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
Septemberꢀ 2009
METAL MINE
·
综 合 利 用 ·
拜耳法1, 赤2 泥选铁工艺研究2
2
1
孙 永 峰
ꢀ 董 风 芝 ꢀ 刘 炯 天 ꢀ 王 淑 红
(
1. 中 国 矿 业 大 学 ; 2. 山 东 理 工 大 学 )
摘 ꢀ 要 ꢀ 以 拜 耳 法 赤 泥 为 原 料 , 在 分 析 赤 泥 性 质 的 基 础 上 , 考 察 赤 泥 选 铁 的 途 径 和 最 佳 条 件 。 分 析 发 现 赤 泥
铁 渣 中 主 要 矿 物 为 赤 铁 矿 和 水 化 铝 硅 酸 盐 。 研 究 了 以 磁 化 焙 烧 — 磁 选 工 艺 从 赤 泥 中 回 收 铁 精 矿 的 工 艺 技 术 , 并 确
定 赤 泥 选 铁 的 最 佳 工 艺 参 数 为 焙 烧 温 度 750 ℃, 焙 烧 时 间 20 min, 掺 碳 量 6% , 磁 选 次 数 2 次 , 磁 选 磁 感 应 强 度 0. 1
T。 此 工 艺 条 件 下 得 到 的 铁 精 矿 品 位 为 62. 36% , 回 收 率 49. 60% , S 含 量 0. 273% , 达 到 了 试 验 效 果 。
关 键 词 ꢀ 拜 耳 法 赤 泥 ꢀ 选 铁 ꢀ 磁 化 焙 烧 — 磁 选
Technology for Recovering Iron from Red Mud by Bayer Process
1
, 2
2
1
2
Sun Yongfeng ꢀ Dong Fengzhi ꢀ Liu jiongtian ꢀ Wang Shuhong
(
1. China University of Mining and Technology, 2. Shandong University of Technology)
Abstractꢀ Based on the study of the properties of the red mud produced by Bayer process, the best technology and
conditions for recovering iron from mud are studied. The main mineral of red mud is hematite and hydrated aluminium sili
cate and the final technology for recovering iron is magnetization roastingmagnetic separation, and the technical parameters
for the separation are as follows: the roasting temperature 750 ℃, the roasting time 20 min, the amount of the mixing coal
6
% , twice magnetic separation, the magnetic field intensity 0. 1 T, based on which the iron concentrate with the iron grade
2. 36% , iron recovery 49. 60% and S grade 0. 273% is obtained.
6
Keywordsꢀ Red Mud Bayer Process, Iron concentration, Magnetization RoastingMagnetic Separation
ꢀ
ꢀ 拜 耳 法 赤 泥 是 用 拜 耳 法 生 产 氧 化 铝 过 程 中 铝 土
表 1ꢀ 赤 泥 物 相 组 成
矿 经 强 碱 浸 出 时 所 产 生 的 残 渣 , 每 生 产 1 t 氧 化 铝
物 ꢀ ꢀ
相
分 布 率 / %
[
12]
。 绝 大 多 数 氧 化 铝
Na2 O· Al2 O3 · 1. 68SiO2 · 1. 73H2 O
22. 40
3. 40
68. 60
2. 50
1. 42
就 有 1. 0 ~ 1. 3 t 的 赤 泥 产 生
3
NaAlSiO · NaOH
4
厂 是 将 赤 泥 堆 积 起 来 或 排 入 江 、 河 、 湖 、 海 , 不 仅 严 重
地 污 染 了 环 境 , 也 造 成 了 资 源 的 浪 费 。 在 土 地 资 源
日 趋 紧 张 、 对 环 境 保 护 和 可 持 续 发 展 日 趋 重 视 的 今
天 , 赤 泥 的 综 合 治 理 已 成 为 人 们 所 关 注 的 焦 点 之
Fe O
2
3
AlO( OH)
3
CaCO
ꢀ
ꢀ 从 表 1 可 见 , 样 品 中 主 要 矿 物 为 赤 铁 矿 ( α -
一
[ 13] 。 研 究 以 拜 耳 法 赤 泥 为 原 料 , 在 研 究 赤 泥 性 质
Fe O ) 、 针 铁 矿 ( α - Fe( OH) ) 、 菱 铁 矿 Fe CO , 含
2
3
3
2
3
的 基 础 上 , 考 察 赤 泥 选 铁 的 途 径 和 最 佳 条 件 , 着 重 研
究 以 磁 化 焙 烧 工 艺 从 赤 泥 中 回 收 铁 精 矿 的 工 艺 技
术 , 确 定 具 体 工 艺 流 程 , 产 品 质 量 指 标 等 。 以 赤 泥 的
资 源 化 利 用 为 目 标 , 在 减 少 污 染 保 护 生 态 环 境 的 同
时 , 获 得 较 好 的 经 济 效 益 。
水 铝 硅 酸 钠 ( Na O· Al O · 1. 68SiO · 1. 73H O
2
、 一 水 硬 铝 石 , 其 次 为 文 石 和 方 解 石 , 还 有 少 量 的
2
3
2
2
)
天 然 碱 、 水 玻 璃 、 火 碱 等 , 样 品 矿 物 组 成 中 赤 铁 矿 含
量 在 20% ~ 40% 之 间 波 动 , 针 铁 矿 含 量 在 18% ~
27% 之 间 波 动 。 针 铁 矿 为 隐 晶 或 微 晶 , 多 与 其 他 矿
物 胶 结 , 因 此 针 铁 矿 含 量 的 多 少 将 在 很 大 程 度 上 影
响 精 矿 品 位 与 回 收 率 。 采 用 X 射 线 荧 光 光 谱 仪
1
ꢀ 试 ꢀ 验
1
. 1ꢀ 试 验 原 料
试 验 所 用 原 料 采 自 济 南 钢 铁 集 团 公 司 赤 泥 堆
场 。 试 验 前 先 用 2 mm 筛 子 筛 出 杂 物 , 然 后 进 行 混
“ 十 一 五 ” 国 家 科 技 支 撑 计 划 重 点 项 目 ( 编 号 : 2008BAB31B02) 。
孙 永 峰 ( 1975— ) , 男 , 中 国 矿 业 大 学 化 工 学 院 , 博 士 研 究 生 ; 山 东 理
工 大 学 资 源 与 环 境 工 程 学 院 , 讲 师 ; 255049 山 东 省 淄 博 市 。
匀 、 缩 分 、 取 样 。 对 赤 泥 样 进 行 物 相 分 析 , 结 果 见 表
1
。
·
176·
ꢀ
ꢀ ꢀ 孙 永 峰 等 : 拜 耳 法 赤 泥 选 铁 工 艺 研 究 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2009 年 第 9 期
(
ZSX - 100e) 进 行 赤 泥 铁 渣 多 元 素 化 学 分 析 , 分 析
焙 烧 时 间 、 焙 烧 温 度 是 影 响 磁 化 焙 烧 烧 渣 的 主
要 因 素 , 焙 烧 时 间 长 ( 温 度 一 定 ) 、 焙 烧 温 度 高 , 有 助
于 改 善 磁 化 焙 烧 的 还 原 效 果 , 但 生 产 率 低 , 成 本 高 。
结 合 上 述 焙 烧 条 件 试 验 结 果 , 赤 泥 焙 烧 在 掺 碳 量
5% 时 , 最 佳 焙 烧 温 度 750 ℃, 最 佳 焙 烧 时 间 20 min
时 , 所 得 指 标 均 较 好 , 以 此 焙 烧 温 度 与 时 间 条 件 进 行
焙 烧 掺 碳 量 试 验 。
结 果 见 表 2。
表 2ꢀ 赤 泥 铁 渣 多 元 素 化 学 分 析 结 果 ꢀ ꢀ ꢀ
%
元 ꢀ
含 ꢀ
素
量
TFe
SiO
2
Al
2
O
3
CaO
Na
2
O
K
2
O
烧 减
45. 26 5. 69 11. 47 3. 91
1. 54
0. 07
9. 30
ꢀ
ꢀ 从 表 2 可 看 出 , 赤 泥 铁 渣 有 用 成 分 为 氧 化 铁 , 主
要 杂 质 成 分 为 氧 化 铝 。 采 用 X 射 线 衍 射 仪 ( D8 Ad
vance) 对 赤 泥 铁 渣 样 品 进 行 物 相 分 析 , 结 果 见 表 3。
2
. 2ꢀ 焙 烧 掺 碳 量 试 验
用 万 分 之 一 电 子 天 平 分 别 按 掺 碳 量 4% , 5% ,
% , 7% , 8% , 9% 称 取 样 品 混 匀 置 于 30 g 坩 埚 中 。
表 3ꢀ 赤 泥 铁 渣 物 相 组 成 分 析 结 果 ꢀ ꢀ ꢀ
%
铝含硅ꢀ 酸水钠
6
水 ꢀ
化
石 榴 石
物 ꢀ
含 ꢀ
相
量
赤 铁 矿
针 铁 矿
一 水 铝 石
温 度 上 升 至 750 ℃时 置 坩 埚 于 箱 式 电 阻 炉 中 进 行 磁
化 焙 烧 , 同 时 开 始 计 时 , 焙 烧 时 间 达 到 20 min 后 停
电 取 出 , 焙 烧 产 物 在 隔 绝 氧 气 的 条 件 下 冷 却 至 室 温 ,
并 重 复 试 验 以 取 平 行 样 降 低 误 差 。 结 果 见 图 2。
59
6
8
15
7
ꢀ
ꢀ 从 表 3 可 知 , 赤 泥 铁 渣 中 主 要 矿 物 为 赤 铁 矿 和
水 化 铝 硅 酸 盐 。 由 赤 泥 铁 渣 的 组 成 可 以 初 步 判 断 ,
在 赤 泥 铁 渣 的 形 成 过 程 中 , 发 生 了 较 强 的 水 化 反 应 ,
导 致 水 化 产 物 居 多 。 赤 泥 铁 渣 与 天 然 铁 矿 石 的 矿 物
组 成 有 天 壤 之 别 , 因 此 磁 选 工 艺 以 外 的 其 他 工 艺 难
以 分 离 赤 泥 铁 渣 , 磁 选 分 离 则 有 较 好 的 效 果 。
1
. 2ꢀ 试 验 方 法
从 赤 泥 多 元 素 分 析 可 知 , 赤 泥 中 弱 磁 性 铁 占 有
很 大 的 比 例 , 直 接 磁 选 难 以 获 得 高 品 位 铁 精 粉 。 将
赤 泥 在 箱 式 电 炉 内 加 热 至 一 定 温 度 并 与 一 定 比 例 还
图 2ꢀ 掺 碳 量 — 还 原 度 关 系 曲 线
从 图 2 可 见 , 掺 碳 量 为 6% 时 还 原 度 最 高 , 随 着
掺 碳 量 增 加 , 还 原 度 下 降 。 因 此 控 制 在 6% 左 右 为
宜 。
原 剂 煤 作 用 , 使 渣 中 弱 磁 性 Fe O3 转 变 成 磁 性 较 强
2
的 Fe O , 然 后 磁 选 可 得 到 高 品 位 铁 精 矿 。 试 验 从
3
4
优 化 工 艺 参 数 的 角 度 出 发 确 定 最 佳 焙 烧 时 间 、 焙 烧
温 度 、 掺 碳 量 以 及 最 佳 磁 选 工 艺 参 数 。
综 合 以 上 几 种 焙 烧 条 件 试 验 结 果 表 明 , 赤 泥 焙
烧 在 掺 碳 量 6% , 焙 烧 温 度 750 ℃, 焙 烧 时 间 20 min
时 , 所 得 指 标 较 好 。
2
ꢀ 结 果 与 讨 论
2
. 1ꢀ 焙 烧 温 度 与 时 间 试 验
用 煤 粉 作 还 原 剂 , 用 坩 埚 控 制 还 原 气 氛 , 焙 烧 温
2
2
. 3ꢀ 磁 选 试 验
度 分 别 为 700, 750, 800 ℃; 掺 碳 量 5% ; 焙 烧 时 间 分
别 为 20, 22. 5, 25, 27. 5, 30, 32. 5 min 条 件 下 进 行 焙
烧 ; 重 复 试 验 以 取 平 行 样 降 低 误 差 。 试 验 结 果 见 图
. 3. 1ꢀ 磨 矿 试 验
将 赤 泥 在 掺 碳 量 6% , 焙 烧 温 度 750 ℃, 焙 烧 时
间 20 min 条 件 下 进 行 磁 化 焙 烧 , 隔 绝 空 气 冷 却 , 用
1
。
4
0 目 筛 子 筛 后 每 组 称 取 4. 0 g 进 行 磨 矿 试 验 , 磨 矿
时 间 为 5 min, 磁 选 时 磁 感 应 强 度 固 定 为 0. 1 T 得 试
验 结 果 见 表 4。
表 4ꢀ 磨 矿 试 验 结 果
磨 矿 时 间
/
磨 矿 细 度
- 0. 074 mm/ %
回 收 率
精 矿 品 位
min
/ %
/ %
0
68
82
82. 75
79. 08
58. 00
55. 98
56. 12
56. 56
60. 88
61. 01
2
5
95
8
> 100
图 1ꢀ 焙 烧 时 间 — 还 原 度 关 系 曲 线
ꢀ
ꢀ 从 表 4 可 看 出 , 不 磨 时 铁 精 矿 回 收 率 较 高 但 品
▲
— 700 ℃ ;
○
— 750 ℃ ;
●
— 800 ℃
位 较 低 , 应 以 磨 后 磁 选 为 宜 , 但 随 着 磨 矿 时 间 的 增
·
177·
总 第 399 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2009 年 第 9 期
加 , 品 位 逐 渐 提 高 , 但 回 收 率 逐 渐 降 低 , 磨 矿 时 间 5
min 时 分 选 指 标 相 对 比 较 好 , 磨 矿 时 间 选 为 5 min。
磨 矿 后 回 收 率 与 品 位 的 明 显 变 化 可 能 是 因 为 赤
泥 烧 渣 中 含 铁 矿 物 与 其 他 矿 物 相 互 包 裹 、 连 生 严 重 ,
使 铁 氧 化 物 磁 选 时 与 其 他 矿 物 难 以 分 离 。 磨 矿 解 决
了 矿 物 颗 粒 表 面 渣 化 和 含 铁 矿 物 及 其 他 矿 物 间 的 包
裹 、 连 生 问 题 , 使 含 铁 氧 化 物 与 其 他 矿 物 分 离 , 提 高
磁 选 效 果 。
铁 精 矿 的 含 铁 品 位 却 有 所 降 低 , 所 以 比 较 合 适 的 磁
感 应 强 度 是 0. 10 T。
2. 3. 4ꢀ 重 复 试 验
在 最 佳 工 艺 条 件 下 : 焙 烧 温 度 750 ℃, 焙 烧 时
间 20 min, 掺 碳 量 6% , 磨 矿 时 间 5 min, 磁 选 次 数 2
次 , 磁 选 磁 感 应 强 度 0. 1 T, 进 行 重 复 试 验 , 试 验 结
果 为 : 铁 精 矿 品 位 62. 36% , 回 收 率 49. 60% , S 含 量
0. 273% , 完 全 达 到 试 验 要 求 。
2
. 3. 2ꢀ 磁 选 次 数 试 验
3ꢀ 结 ꢀ 论
用 40 目 筛 子 过 筛 后 每 组 称 取 4. 0 g 进 行 磨 矿 5
( 1) 该 拜 耳 法 赤 泥 中 主 要 矿 物 组 成 为 赤 铁 矿 、
针 铁 矿 、 菱 铁 矿 、 含 水 铝 硅 酸 钠 、 一 水 硬 铝 石 , 其 次 为
文 石 和 方 解 石 , 还 有 少 量 的 天 然 碱 、 水 玻 璃 、 火 碱 等 ,
赤 铁 矿 含 量 在 20% ~ 40% 之 间 波 动 , 针 铁 矿 含 量 在
18% ~ 27% 之 间 波 动 。 赤 泥 铁 渣 中 有 用 成 分 为 氧 化
铁 , 主 要 杂 质 成 分 为 氧 化 铝 。
min 后 进 行 磁 选 次 数 试 验 , 磁 感 应 强 度 为 0. 1 T, 试
验 结 果 见 表 5。
表 5ꢀ 磁 选 次 数 试 验 结 果 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ
%
磁 选 次 数
回 收 率 / %
精 矿 品 位 / %
S 含 量 / %
2
3
53
61. 88
0. 273
29
61. 76
0. 277
(
2) 磁 化 焙 烧 — 磁 选 工 艺 的 最 佳 工 艺 参 数 为 :
ꢀ
ꢀ 从 表 5 可 知 , 磁 选 次 数 增 加 , 精 矿 的 回 收 率 大 大
焙 烧 温 度 750 ℃, 焙 烧 时 间 20 min, 掺 碳 量 6% , 磨
矿 时 间 5 min, 磁 选 次 数 2 次 , 磁 选 磁 感 应 强 度 0. 1
T。 在 最 佳 工 艺 条 件 下 试 验 , 获 得 品 位 62. 36% 铁 精
矿 , 回 收 率 49. 60% , S 含 量 0. 273% , 符 合 试 验 要
求 。
降 低 , 品 位 却 没 有 大 幅 提 高 , 所 以 比 较 合 适 的 磁 选 次
数 是 2 次 。
2
. 3. 3ꢀ 磁 感 应 强 度 试 验
称 取 5. 0 g 样 品 在 磨 矿 5 min、 磁 选 2 次 的 条 件
下 进 行 磁 感 应 强 度 为 0. 08, 0. 10, 0. 14 T 的 强 度 对
比 试 验 , 得 到 试 验 结 果 见 表 6。
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
表 6ꢀ 磁 感 应 强 度 试 验 结 果
[ 1] ꢀ 杨 绍 文 , 曹 耀 华 , 李 清 . 氧 化 铝 生 产 赤 泥 的 综 合 利 用 现 状 及 进
展 [ J] . 矿 产 保 护 与 利 用 , 1999( 6) 4649.
磁 感 应 强 度 / T
回 收 率 / %
精 矿 品 位 / %
[
2] ꢀ 王 立 堂 . 赤 泥 利 用 的 有 效 途 径 [ J] . 世 界 有 色 金 属 , 1998( 8) :
0
0
0
. 08
. 10
. 14
28. 09
49. 38
58. 00
63. 78
62. 57
56. 85
5
259.
[
3] ꢀ 杨 世 杰 , 杨 明 , 杨 元 龙 . 平 果 铝 厂 赤 泥 的 物 相 分 析 [ J] . 中 南 工
业 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版 , 1996( 5) : 7779.
ꢀ
ꢀ 从 表 6 可 看 出 , 磁 感 应 强 度 增 加 , 一 些 弱 磁 性 的
(
收 稿 日 期 ꢀ 20090711)
矿 物 容 易 被 吸 附 进 精 矿 中 , 精 矿 的 产 率 明 显 增 加 , 但
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
(
上 接 第 107 页 )
两 个 方 案 相 比 较 , 钨 的 回 收 率 指 标 稍 低 , 但 是 流 程 结
3
ꢀ 结 ꢀ 论
构 较 简 单 , 获 得 含 WO 70. 22% , 回 收 率 71. 63% 钨
3
(
1) 黑 钨 矿 磨 至 较 细 粒 级 后 采 用 重 选 的 方 法 回
精 矿 产 品 , 钨 精 矿 加 上 钨 中 矿 产 品 综 合 回 收 率 为
83. 75% , 适 应 在 西 藏 特 殊 环 境 下 采 用 。 试 验 中 采 用
的 选 矿 药 剂 均 为 无 毒 选 矿 药 剂 , 选 矿 废 水 可 以 全 部
回 用 , 对 选 矿 指 标 无 不 良 影 响 。
收 , 会 有 较 多 的 细 粒 级 损 失 在 尾 矿 中 , 导 致 钨 矿 物 回
收 率 低 。 采 用 浮 选 方 法 回 收 不 仅 难 以 获 得 高 品 位 的
精 矿 产 品 、 操 作 控 制 难 度 大 , 浮 选 药 剂 毒 性 大 , 而 且
选 矿 成 本 高 。 本 研 究 采 用 强 磁 选 — 重 选 工 艺 使 浮 选
钼 尾 矿 中 的 黑 钨 矿 得 到 有 效 回 收 , 效 果 良 好 、 工 艺 简
单 易 于 在 现 厂 实 施 , 为 细 粒 黑 钨 矿 的 选 矿 提 供 了 有
效 途 径 。
参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献
[
[
1] ꢀ 胡 为 柏 , 李 隆 峰 , 魏 克 强 , 等 . 浮 选 [ M] . 长 沙 : 中 南 大 学 出 版
社 , 1982.
2] ꢀ 《 选 矿 设 计 手 册 》 编 委 会 . 选 矿 设 计 手 册 [ M] . 北 京 : 冶 金 工 业
(
2) 研 究 中 对 3 个 不 同 的 工 艺 流 程 方 案 进 行 了
出 版 社 , 1987.
( 收 稿 日 期 ꢀ 20090702)
对 比 , 均 可 以 获 得 良 好 的 选 矿 指 标 。 方 案 1 与 另 外
·
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