关于比萨斜塔的故事:江西某铁尾矿综合回收铁试验研究

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江西某铁尾矿综合回收铁试验研究

【我来说两句】 2008-7-16 14:47:03 中国选矿技术网浏览 574 次收藏【摘要】：江西某铁矿主要为褐铁矿、该矿含泥含水且可选性差，因此采用磁化焙烧等选矿方法进行了试验研究，获得了较为理想的试验指标…… 江西省某地蕴藏着丰富的铁矿资源，目前的铁矿就有300多万吨，近100多万吨为开采原矿，另外还有十多公里长的此类铁矿矿带，且适于露天开采。由于长期以来只采用筛分洗矿工艺回收块矿，因此大量铁资源流失到尾矿，对该尾矿进行综合利用，不仅具有很高的开发价值，而且符合我国目前资源状况以及政府提倡的循环经济产业政策。一、矿石性质（一）矿物主要组成及特征矿石中矿物组成相对简单，主要的金属矿物有褐铁矿、赤铁矿、磁铁矿、软锰矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、铜蓝、孔雀石等；脉石矿物有蛋白石（玉髓）、石英、长石、黏土矿物、绿泥石、方解石、水云母（绢云母）、透闪石等。 1、氧化铁矿物铁主要赋存于褐铁矿及赤铁矿中，以褐铁矿占绝对优势。粒度细小，多在0.04mm以下，试样中广泛分布，除了单体颗粒外，还常呈黏附态附着于其它矿物表面。 2、硫化物试样中的硫化物主要是黄铁矿，多呈氧化残余包裹于赤铁矿、褐铁矿中，单体少见，粒度多在0.04mm以下。3、硬锰矿、软锰矿多与褐铁矿、赤铁矿混杂，镜下不易辨识，粒度多在0.01～0.05mm。 4、石英、蛋白石石英相对较少，主要是蛋白石，呈隐晶质细颗粒，多被褐铁矿污染。 5、角闪石等硅酸盐矿物含量很少，呈针柱状或粒状，部分颗粒表面有褐铁矿黏附。 6、高岭石等黏土矿物粒度极细微，多在0.02mm以下，呈尘埃状分散分布，或与褐铁矿混杂，呈絮泥状颗粒。（二）化学组成表1 原矿多元素分析结果元素质量分数 Cu 0.37 Pb 1.76 Zn 1.27 As 0.07 S 0.054 TFe 37.16 元素质量分数 SiO₂ 9.0 Al₂O₃ 5.86 CaO 0.23 MgO 0.259 Co 0.10 P 0.069 原矿多元素分析结果表明，矿石主要的化学成分是铁、SiO₂和Al₂O₃，有价成分主要为铁、铅、锌、铜和钴。二、还原磁化焙烧试验研究（一）褐铁矿转化为磁铁矿的主要原理在高温条件下，采用煤作为还原剂，将褐铁矿转化为磁铁矿。化学反应为： Fe₂O₃·nH₂O—Fe₂O₃＋nH₂O （1）3Fe₂O₃＋CO—2Fe₃O₄＋＋CO₂ （2）其转化过程主要为： 1、褐铁矿在高温条件下失去结晶水，转化三氧化二铁； 2、三氧化二铁在还原气氛中还原成四氧化三铁。还原反应过程是一个多相反应过程。固相同气相（还原气体）发生反应。磁化焙烧反应作用分为三个阶段进行：（1）扩散、吸附。由于气体的对流或分子扩散作用，还原气体分子被矿石表面吸附。（2）化学反应。被吸附的还原气体和矿石的氧原子相互作用进行化学反应。（3）化学产物的脱附。反应生成的气体产物脱离矿石表面，沿着相反的方向扩散到气相中去。在焙烧过程中，新生成的还原物先形成一个外壳，包围着未被还原的部分，反应逐步向内进行，反应速度由还原物和还原产物的界面所控制。使Fe₂O₃转化为Fe₃O₄的过程是按下列方式进行的。用还原剂脱掉αFe₂O₃矿粒外层的氧，则使氧化铁结晶格子局部变形，致使αFe₂O₃转化为含有一定数量的细孔的γFe₂O₃，并形成尖晶石型立方晶格的γFe₂O₃外层。在矿粒表面上继续脱氧将造成铁离子过剩，过剩的铁离子则充填在缺位结点上。外层的所有点充满就变成磁铁矿，这些磁铁矿有着与γFe₂O₃相同的晶格。这样由外层向内层扩散，这个过程一直向矿粒中心的赤铁矿进行，到赤铁矿全部消失为止。（二）磁化焙烧温度试验将原矿与煤粉混匀后放入磁环焙烧炉中，升温至设置温度，恒温2h，改变磁化焙烧温度，900℃，950℃，1000℃，1050℃，产品自然冷却后磨矿85%-74μm，然后用磁选管进行磁选作业，磁场强度为87.55kA/m，试验结果见图1，本次试验采用无烟煤。煤粉比例为矿样重量的20%。依据试验结果知，950～1000℃为最佳温度。图1 磁化焙烧温度试验结果1-铁品位；2-铁回收率；下同（三）煤的种类及用量试验将无烟煤与褐煤进行对比试验，磁化焙烧温度为950℃，焙烧2h，煤粉的比例分别为8%、15%、20%，结果表明，在相同条件下，褐煤效果明显优于无烟煤；对同一种煤，随着煤粉用量的降低，铁精矿全铁含量降低；另外采用无烟煤，磁化焙烧矿的全铁含量和原矿没有差别，而采用褐煤时，磁化焙烧矿的全铁含量比原矿提高了近10%，磁化焙烧后矿样的重量也减少了20%。综合考虑成本，选用褐煤，煤粉用量为原矿的15%～20%为宜。试验结果见图2。图2 煤的用量试验结果（四）磁化焙烧时间条件试验确定焙烧温度在950℃，煤的比例分别为20%，改变磁化焙烧时间，分别为1h，1.5h，2h，3h。产品自然冷却后磨矿85%-74μm，然后用磁选管进行磁选作业，磁场强度为87.55kA/m，试验结果见图3。图3 磁化焙烧时间条件试验结果（五）磁场强度试验确定磁化焙烧温度为950℃，煤的用量依然为20%，恒温磁化焙烧2h的产品进行磁场强度条件试验。产品自然冷却后磨至85%-74μm，给到磁选作业，改变磁场分别为71.63kA/m、87.55kA/m、103.46kA/m。试验结果见图4，综合技术经济指标考虑，磁选作业的磁场强度以87.55kA/m为最佳。图4 磁场强度试验结果（六）磨矿细度条件试验焙烧产品直接分选时铁矿物与脉石矿物分离效果差，在分选前需要磨矿。其他条件不变，分别对不磨（-74μm为68%）及磨矿细度分别为-74μm80%、85%、90%、98%的磁化焙烧产品进行了磁选试验，试验表明，随着磨矿产品中-74μm粒级的增加，铁精矿产率有所下降，全铁含量随之提高，当-74μm含量大于85%后，变化速度趋缓。所以以-74μm占85%为佳。试验结果见图5。图5 磨矿细度条件试验结果（七）流程试验根据上述试验结果，确定最佳条件见表2，根据最佳条件试验进行了流程试验，数质量流程图见图6。表2 焙烧—磁选工艺条件作业工艺条件还原焙烧煤粉比例/% 焙烧温度/℃ 焙烧时间/h 15～20 950～1000 2 磁选磨矿细度/%-74μm 磁场强度/（kA/m^-1） 85 87.55 图6 磁化焙烧-磁选数质量流程三、结论（一）以褐铁矿为主要矿物的铁矿石属难选矿物，对这种矿石磁化焙烧—磁选是技术指标最佳的选矿方法，可以兼顾品位和回收率。（二）此褐铁矿通过磁化焙烧—磁选工艺流程的分选，可获得产率51.46%、全铁含量64.83%、全铁回收率78.88%的铁精矿。各项指标均达到要求。而且磁化焙烧—磁选工艺具有工艺合理、可靠、适应性强、易于在生产中实施的特点。（三）从经济方面考虑，磁化焙烧成本高，只有当地有廉价的煤炭资源时才可以考虑。一般情况下则的采用联合流程，如：弱磁选—强磁选—正浮选、分级—重选—浮选等，这些流程虽然比较复杂，但是运营成本都远低于磁化焙烧。

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