磁選柱制備超純鐵精礦試驗

張文平 高騰躍 秦廣林

(山東黃金礦業(yè)科技有限公司選冶實驗室分公司)

近年來，鋼鐵行業(yè)市場呈低迷態(tài)勢，鋼鐵行業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品亟需轉(zhuǎn)型。在國家供給側(cè)改革的號召下，我國鋼鐵企業(yè)正在向高質(zhì)量、精加工方向快速發(fā)展，粉末冶金和直接還原鐵均取得了較快的發(fā)展[1]。超級鐵精礦是粉末冶金、磁性材料產(chǎn)品生產(chǎn)的主要基礎(chǔ)材料，是制取直接還原鐵粉的優(yōu)質(zhì)原料[2-4]。超純鐵精礦一般指全鐵含量大于71%、SiO2含量小于0.6%、Fe3O4含量在99%以上的磁鐵礦精礦[5]。

在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)背景下，鐵精礦加工企業(yè)必須跟隨鋼鐵行業(yè)的變化，積極開發(fā)新產(chǎn)品、增強(qiáng)市場競爭力。而利用磁選鐵精礦生產(chǎn)超純鐵精礦，是鐵精礦加工企業(yè)提高產(chǎn)品附加值、提高經(jīng)濟(jì)效益的一個新的有效途徑。同時，這將為我國生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粉末冶金產(chǎn)品打下堅實的基礎(chǔ)。為此，以山東某普通鐵精礦為原料，采用高效分選設(shè)備磁選柱進(jìn)行超純鐵精礦的制備試驗研究，為磁選柱在超純鐵精礦的工業(yè)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

1 原礦性質(zhì)

1.1 化學(xué)多元素及鐵物相分析

對山東某磁鐵礦進(jìn)行主要化學(xué)成分分析、鐵物相分析，結(jié)果見表1和表2。

表1 普通鐵精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

由表1、表2可知，該普通鐵精礦主要成分為磁鐵礦，其次為SiO2，這就要求通過選別將其全鐵品位提至71%以上、SiO2含量降至1%以下，以達(dá)到超純鐵精礦粉的質(zhì)量指標(biāo)要求。

表2 普通鐵精礦鐵物相分析結(jié)果 %

1.2 粒度分析

為確定在各個粒級中鐵及SiO2的分布情況，對原礦進(jìn)行粒度組成分析，結(jié)果見表3。

表3 原礦粒度組成試驗結(jié)果

由表3可知，在-0.074mm粒級中的全鐵品位較高，均在67%以上，其分布率高達(dá)66.18%，SiO2含量在粗粒級中含量較高。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 普通鐵精礦直接進(jìn)行磁選柱試驗

對普通磁鐵礦直接進(jìn)行磁選柱分選試驗，試驗流程見圖1。磁選柱粗選操作參數(shù)為I固=0.2A、I循=0.8A、T=3s、W排礦=15mL/s、W溢流=115mL/s；磁選柱精選操作參數(shù)為I固=0.2A、I循=0.8A、T=3s、W排礦=15mL/s、W溢流=125mL/s。優(yōu)化操作參數(shù)后的試驗結(jié)果見表4。

圖1 普通鐵精礦直接進(jìn)行磁選柱分選流程

表4 普通磁鐵礦直接進(jìn)行磁選柱分選試驗結(jié)果 %

由表4可知，直接通過兩段磁選柱選別普通鐵精粉，最終得到的鐵精礦品位僅為68.43%，不能得出合格的鐵精礦產(chǎn)品。

2.2 普通鐵精礦-0.074 mm粒級磁選柱試驗

由表3可知，+0.074mm粒級中SiO2含量較高，這是造成鐵精礦直接分選不能得到合格超級鐵精礦的重要因素。因此，將普通鐵精礦中的+0.074mm粒級篩出并單獨處理，-0.074mm粒級鐵精礦作為磁選柱給料進(jìn)行分選。磁選柱粗選試驗參數(shù)為I固=0.2A、I循=0.7A、T=3s、W排礦=13mL/s、W溢流=100mL/s；磁選柱精選試驗參數(shù)為I固=0.2A、I循=0.5A、T=3s、W排礦=10mL/s、W溢流=130mL/s。試驗流程見圖2，試驗結(jié)果見表5。

圖2 普通鐵精礦-0.074 mm粒級磁選柱試驗流程

表5 普通鐵精礦-0.074 mm粒級磁選柱試驗結(jié)果 %

由表5可知，當(dāng)固定磁場電流為0.2A時，循環(huán)磁場電流在0.5A以上、溢流流量達(dá)到100mL/s以上、精礦排礦流量為10mL/s，通過兩段磁選柱選別，可選出精礦全鐵品位在71%以上的鐵精礦。

2.3 磨礦產(chǎn)品直接進(jìn)行磁選柱試驗

盡管普通鐵精礦-0.074mm粒級鐵精礦能直接獲得合格的超級鐵精礦，然而普通鐵精礦中+0.074mm粒級含量高達(dá)37.02%，鐵精礦回收率較低。因此，考察磨礦—磁選柱流程對普通鐵精礦的分選效果。磁選柱粗選試驗參數(shù)為I固=0.2A、I循=0.7A、T=3s、W排礦=5mL/s、W溢流=130mL/s；磁選柱精選試驗參數(shù)為I固=0.2A；I循=0.5A；T=3s；W排礦=5mL/s；W溢流=130mL/s。分選流程見圖3，試驗結(jié)果見表6。

圖3 磨礦—磁選柱分選流程

表6 磨礦—磁選柱分選流程結(jié)果

由表6可知，9、11 min磨礦產(chǎn)品直接進(jìn)行磁選柱選別，均可選出全鐵品位在71%以上的鐵精礦，但隨著磨礦細(xì)度的增大，精礦鐵回收率降低。

2.4 推薦選礦流程

根據(jù)原礦礦石性質(zhì)及特征，通過試驗研究與對比，采用磨礦、磁選工藝比較合理，并能取得較好的選礦技術(shù)指標(biāo)，工藝流程及選礦指標(biāo)分別見圖4和表7。

圖4 生產(chǎn)超純鐵精礦推薦工藝流程

表7 推薦流程選礦工藝指標(biāo) %

由表7可知，通過對普通鐵精礦-0.074mm粒級磨礦處理，采用磁選管磁選初步提高鐵品位，然后采選磁選柱兩段選別，超級鐵精礦的鐵品位可提高到71.64%，鐵回收率穩(wěn)定在81.87%。此外，尾礦鐵品位為8.56%，達(dá)到了尾礦排放品位，且獲得了鐵品位為65.49%的合格普通鐵精礦，最終提高了產(chǎn)品回收率，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

2.5 產(chǎn)品鐵物相分析及化學(xué)多元素分析

將11min磨礦產(chǎn)品磁選管精礦進(jìn)行兩段磁選柱選別后的第三組精礦產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)多元素與鐵物相分析，結(jié)果分別見表8和表9。

表8 超級鐵精礦多元素分析結(jié)果 %

由表8、表9可知，超級鐵精礦的全鐵品位為71.64%，SiO2含量為0.23%，含量明顯降低，有害元素S、P含量也顯著降低，超純鐵精礦中的主要礦物為磁鐵礦。

表9 超級鐵精礦鐵物相分析結(jié)果 %

3 結(jié) 論

(1)山東某普通鐵精礦中鐵礦物嵌布粒度相對較粗，具備提純加工超純鐵精粉的條件，通過磁選工藝，可用來生產(chǎn)超純鐵精粉。

(2)適當(dāng)提高磁選柱入選品位，并保持磁選柱穩(wěn)定的溢流量、精礦排礦口流量，有利于精礦產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

(3)當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074mm88.41%時，先后經(jīng)磁選管和兩段磁選柱選別后，得到的精礦鐵品位為71.64%，鐵回收率為81.87%，中礦鐵品位為65.49%，尾礦鐵品位為8.56%，精礦中雜質(zhì)含量達(dá)標(biāo)，結(jié)果較理想。

(4)普通鐵精粉經(jīng)選別在生產(chǎn)出超純鐵精礦粉的同時，產(chǎn)出了全鐵品位為65%以上的中礦，可直接引入普通鐵精粉的生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行處理。