袁家村閃石型赤鐵礦石深度還原—磁選試驗(yàn)

王英姿 胡義明

(1.太鋼集團(tuán)嵐縣礦業(yè)公司，山西 呂梁033000;2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司，安徽 馬鞍山243000;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源綜合利用國(guó)家工程中心，安徽 馬鞍山243000)

袁家村鐵礦床為我國(guó)特大型鐵礦床，已探明儲(chǔ)量12.6 億t。該礦床具有成分復(fù)雜、礦石類型多、鐵礦物結(jié)晶粒度微細(xì)等特點(diǎn)，40 余a 年來(lái)長(zhǎng)期處于待開發(fā)狀態(tài)。由于選礦技術(shù)的進(jìn)步和選礦科技工作者的不懈努力，2000 年后區(qū)內(nèi)石英型赤鐵礦石的選礦工藝逐步確定下來(lái)，并于2005 年開始大規(guī)模的開發(fā)利用建設(shè)，但閃石型赤鐵礦石尚無(wú)理想的開發(fā)利用工藝。

由于目前我國(guó)優(yōu)質(zhì)鐵礦資源匱乏、復(fù)雜難選鐵礦石利用率低以及國(guó)內(nèi)鐵礦石生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能不足，致使國(guó)內(nèi)鐵礦石市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求狀態(tài)。因此，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)復(fù)雜難選鐵礦石高效開發(fā)利用研究，提高鐵礦石自給率，具有重要的戰(zhàn)略意義。

1 試驗(yàn)原料

1.1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦石為袁家村鐵礦閃石型氧化鐵礦石，金屬礦物主要為赤鐵礦，非金屬礦物主要為石英，其次為角閃石，有少量的鐵存在于角閃石等硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，主要礦物組成見(jiàn)表2，鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。

從表1 可以看出，礦石鐵品位為37.06%，硅含量較高，硫磷含量很低。

從表2可以看出，礦石中的主要礦物為赤褐鐵礦、石英、角閃石和碳酸鹽礦物，其中赤鐵礦及假象赤鐵礦含量占50.73%，石英為29.31%，角閃石為12.60%，碳酸鹽礦物為5.61%，其他礦物含量均較低。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Chemical element analysis results of run-of-mine ore %

表2 礦石的礦物組成及含量Table 2 The composition and content of run-of-mine ore %

表3 礦石鐵物相分析結(jié)果Table 3 Iron phase analysis of run-of-mine ore %

從表3 可以看出，礦石中90.37%的鐵以赤褐鐵形式存在，其他形式的鐵含量很少。

1.2 還原用煤

還原用煤為山西某地洗精煤，其工業(yè)分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 還原用煤工業(yè)分析結(jié)果Table 4 Industry analysis of reducing coal %

從表4 可看出，還原煤固定碳和揮發(fā)分含量較高，灰分含量較低，有害元素S 含量較低。

1.3 還原用添加劑

還原用添加劑為浙江某塑膠廠所產(chǎn)CaO 產(chǎn)品，以優(yōu)質(zhì)石灰石為原料用優(yōu)質(zhì)煤煅燒而成，工業(yè)品，研磨至－0.10 mm 后使用，其主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 CaO 主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 5 Main chemical composition analysis results of additive %

2 試驗(yàn)方法

深度還原—弱磁選工藝是繼磁選( 重選) —反浮選工藝后的又一種解決難選鐵礦石選礦問(wèn)題的新工藝，國(guó)內(nèi)有大量關(guān)于該工藝的研究報(bào)道［1-10］。將－2.0 mm 礦石與還原煤粉按一定比例混勻，同時(shí)為了抑制鐵礦石在還原過(guò)程中形成液相產(chǎn)物，再添加與礦石+還原煤粉總質(zhì)量比為5%的CaO，混勻后裝入坩堝中，置于實(shí)驗(yàn)室單向加熱爐進(jìn)行深度還原，還原產(chǎn)物經(jīng)水淬、烘干、混勻、取樣、再磨至－0.074 mm 占80%，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為127.39 kA/m 條件下進(jìn)行1 次弱磁選，分析、計(jì)算磁選鐵粉的品位和回收率。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 還原溫度試驗(yàn)

還原溫度試驗(yàn)固定還原時(shí)間為60 min，配煤系數(shù)為1.5 和煤粉粒度為－2.0 mm，還原溫度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 還原溫度試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Test results at different reduction temperature

從圖1 可以看出，還原溫度升高，磁選鐵粉鐵品位和鐵回收率均先顯著上升，當(dāng)還原溫度達(dá)到1 275℃時(shí)，磁選鐵粉的鐵品位和鐵回收率維持在高位。因此，確定還原溫度為1 275 ℃。

3.2 還原時(shí)間試驗(yàn)

還原時(shí)間試驗(yàn)固定還原溫度為1 275 ℃，配煤系數(shù)為1.5，煤粉粒度為－2.0 mm，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 還原時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Test results at different reduction time

從圖2 可以看出，還原時(shí)間延長(zhǎng)，磁選鐵粉鐵品位和鐵回收率均先顯著上升，當(dāng)還原時(shí)間達(dá)到60 min時(shí)，磁選鐵粉的鐵品位和鐵回收率趨于穩(wěn)定。因此，確定還原時(shí)間為60 min。

3.3 配煤系數(shù)試驗(yàn)

配煤系數(shù)試驗(yàn)固定還原溫度為1 275 ℃，還原時(shí)間為60 min，煤粉粒度為－2.0 mm，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 配煤系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Test results for different coal coefficient

由圖3 可以看出，提高配煤系數(shù)，磁選鐵粉鐵品位和鐵回收率均先上升后下降。綜合考慮，確定配煤系數(shù)為1.5。

3.4 煤粉粒度試驗(yàn)

煤粉粒度試驗(yàn)固定還原溫度為1 275 ℃，還原時(shí)間為60 min，配煤系數(shù)為1.5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4，確定條件下的磁選鐵粉主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)6。

圖4 煤粉粒度試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Test results at different coal particle sizes

表6 磁選鐵粉主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 6 Chemical composition analysis results of magnetic iron powder %

由圖4 可以看出: 煤粉粒度從－0.5 mm 增大至－1.5 mm，磁選鐵粉鐵品位上升，繼續(xù)增大煤粉粒度，磁選鐵粉鐵品位微幅下降;煤粉粒度從－0.5 mm增大至－2.0 mm，磁選鐵粉鐵回收率上升，繼續(xù)增大煤粉粒度，磁選鐵粉鐵回收率微幅下降。綜合考慮，確定煤粉粒度為－2.0 mm，對(duì)應(yīng)的磁選鐵粉鐵品位為91.60%，鐵回收率為94.35%。

由表6 可以看出，磁選鐵粉中金屬鐵含量高達(dá)89.70%，雜質(zhì)成分中二氧化硅與殘余碳含量較高，分別為3.72%和1.35%，S、P 等有害元素含量均很低。該磁選鐵粉與目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)銷售的直接還原鐵產(chǎn)品成分相當(dāng)，可作為優(yōu)質(zhì)煉鋼原料。

4 結(jié) 論

(1) 袁家村鐵礦閃石型氧化鐵礦石鐵品位為37.06%，硅含量較高，硫磷含量很低; 礦石中的主要礦物為赤褐鐵礦、石英、角閃石和碳酸鹽礦物，其中赤鐵礦及假象赤鐵礦含量占50.73%，石英為29.31%，角閃石為12.60%，碳酸鹽礦物為5.61%，其他礦物含量均較低; 礦石中90.37%的鐵以赤褐鐵形式存在，其他形式的鐵含量很低。

(2) 試驗(yàn)采用深度還原—弱磁選工藝處理該礦石，－2.0 mm 的礦石在配煤系數(shù)為1.5，煤粉粒度為－2.0 mm，添加劑CaO 與礦石+煤粉的總質(zhì)量比為5%，還原溫度為1 275 ℃，還原時(shí)間為60 min 情況下進(jìn)行深度還原，還原產(chǎn)物磨至－0.074 mm 占80%后進(jìn)行1 次弱磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為127.39 kA/m，最終獲得的磁選鐵粉鐵品位為91.60%、鐵回收率為94.35%。試驗(yàn)結(jié)果表明，深度還原—弱磁選工藝是袁家村閃石型氧化鐵礦石的高效開發(fā)利用工藝。

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