酒鋼尾礦鐵及重晶石綜合回收試驗(yàn)研究

劉偉，陳鐵軍，展仁禮，陸啟財(cái)，周仙霖

（1. 武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430081；2. 酒泉鋼鐵集團(tuán)公司資源綜合利用研究所，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

隨著鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，鐵礦石尾礦在工業(yè)固體廢棄物中所占比重越來(lái)越大[1]，而我國(guó)鐵尾礦綜合利用率較低，導(dǎo)致鐵尾礦總量逐年增大[2-3]，這不僅占用了大量的土地資源，還會(huì)造成環(huán)境污染[3]，因此，鐵尾礦問(wèn)題亟待解決，鐵尾礦的綜合利用技術(shù)的發(fā)展也受到各國(guó)重視[4]。

目前，酒鋼每年產(chǎn)生近200 萬(wàn) t 鐵尾礦，且大部分都堆棄在尾礦壩中[5]。而酒鋼鐵尾礦中有價(jià)成分未得到充分回收利用，造成了極大資源浪費(fèi)[6]。為了有效回收酒鋼尾礦中的鐵及重晶石，本文做了回收酒鋼鐵尾礦中含鐵礦物研究的同時(shí)，還做了將預(yù)處理后的酒鋼尾礦進(jìn)行重選富集[7-8]，再結(jié)合較短浮選流程回收重晶石[9]的研究，最終為酒鋼尾礦的綜合利用提供參考。

1 原料性質(zhì)

1.1 化學(xué)分析

化學(xué)組成分析結(jié)果見(jiàn)表1。鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

>表1 綜合尾礦化學(xué)組成/%Table 1 Main chemical components of the samples

由表1 可知，原料尾礦中鐵品位較高，為17.85%，重晶石品位為5.4%，因此考慮先將含鐵礦物富集，此時(shí)重晶石的含量會(huì)相對(duì)增加，這對(duì)重晶石的選別具有預(yù)先富集的效果。

>表2 試樣鐵物相分析Table 2 Iron phase analysis of the samples

可知含鐵礦物主要為弱磁性赤鐵礦，其次為菱鐵礦、磁鐵礦、硅酸鐵，強(qiáng)磁性磁鐵礦含量較少，因此只通過(guò)簡(jiǎn)單的磁選選別酒鋼尾礦，其效果會(huì)較差。

1.2 還原劑

本試驗(yàn)所用還原劑為蘭炭，屬于較為常用的還原劑，其具體組分分析結(jié)果見(jiàn)表3。

>表3 蘭炭主要成分分析/%Table 3 Analysis of main components of pulverized coal

2 試驗(yàn)方法及設(shè)備

為了綜合回收酒鋼為尾礦中的鐵及重晶石資源，首先將-74 μm 72% 的尾礦用XCSQ-(50×70) mm濕式強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行強(qiáng)磁選后，將所得強(qiáng)磁精礦，用圓盤(pán)造球機(jī)造球，再將小球與一定量的蘭炭混勻后裝入鋼罐中用馬弗爐進(jìn)行磁化焙燒，焙燒完成后，用CXG-99 型磁選管磁選得鐵精礦。

其次將強(qiáng)磁尾礦在礦漿濃度為20% 條件下，分別在距徑比為0.6 的螺旋溜槽及搖床上進(jìn)行重選，經(jīng)過(guò)比較兩種方法的富集效果后，取其中重晶石指標(biāo)較優(yōu)的重選精礦進(jìn)行浮選得重晶石精礦。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 強(qiáng)磁預(yù)選

為將帶有磁性鐵礦物與重晶石及其他脈石礦物分離，將尾礦在不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下強(qiáng)磁選后各尾礦指標(biāo)見(jiàn)圖1。

圖1 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)尾礦指標(biāo)的影響Fig .1 Effect of magnetic field intensity on tailings index

由圖1 可知，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，強(qiáng)磁選所得尾礦鐵品位呈減少趨勢(shì)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度由159.09 kA/m 增加到477.27 kA/m 時(shí)，尾礦鐵含量由11.10%降低到7.84%。綜合考慮在場(chǎng)強(qiáng)為477.27 kA/m 時(shí)，強(qiáng)磁尾礦中鐵含量已降到8% 以下，確定其為較佳磁場(chǎng)強(qiáng)度。此時(shí)強(qiáng)磁精礦鐵品位為22.18%，回收率為90.35%。

3.2 強(qiáng)磁精礦選鐵

通過(guò)進(jìn)行強(qiáng)磁選后，磁選精礦與原尾礦相比而言，已除去大部分非磁性脈石礦物，再將其進(jìn)行制粒磁化焙燒時(shí)，便可起到減少還原劑用量，節(jié)約成本的效果。

由于強(qiáng)磁預(yù)選后精礦粒度較細(xì)，因此為了使強(qiáng)磁預(yù)選精礦在磁化焙燒時(shí)具有一定透氣性，將3.1中所得精礦進(jìn)行制粒得3 ～ 5 mm 小球，將其干燥后進(jìn)行磁化焙燒，再分別改變焙燒條件，根據(jù)在磨礦細(xì)度為-74 μm 92.36%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為79.5 kA/m 下鐵精礦的磁選指標(biāo)確定較佳焙燒條件，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2 ～ 4。

圖2 焙燒溫度對(duì)精礦指標(biāo)的影響Fig .2 Effect of roasting temperature on concentrate index

圖3 蘭炭用量對(duì)精礦指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of pulverized coal consumption on concentrate index

圖4 焙燒時(shí)間對(duì)精礦指標(biāo)的影響Fig .4 Effect of roasting time on concentrate index

由圖3 可知，隨著溫度的提高，精礦鐵品位及鐵回收率在750℃以前都呈增加趨勢(shì)，精礦鐵品位由46.55% 增加到51.53%，精礦鐵回收率也由33.21% 增加到50.94%，但在750℃之后，精礦鐵品位及回收率都有所降，因此，焙燒溫度不宜過(guò)高，在750℃為宜。

由圖4 可知，隨著蘭炭用量由0.5% 增加至2.0%時(shí)，精礦鐵品位由49.32% 增加至51.22% 后趨于平緩，精礦鐵回收率由46.79% 增加至50.95% 后也趨于平緩。綜合考慮，蘭炭用量為1.0% 時(shí)為宜。

由圖5 可知，隨著焙燒時(shí)間由5 min 增加到35 min 時(shí)，精礦鐵品位由41.8% 增加至51.85% 后趨于平緩，精礦鐵回收率由11.22% 增加至56.31% 后趨于平緩，綜合考慮后，焙燒時(shí)間定為15 min 為宜。

確定較佳磁化焙燒條件為蘭炭配比1.0% 時(shí)，在焙燒溫度750℃下磁化焙燒15 min 后，再進(jìn)行弱磁選試驗(yàn)選別鐵精礦，弱磁粗選結(jié)果見(jiàn)圖5、6。

圖5 磨礦細(xì)度對(duì)鐵精礦指標(biāo)的影響Fig. 5 Effect of grinding fineness on iron concentrate index

圖6 弱磁場(chǎng)強(qiáng)對(duì)精礦指標(biāo)的影響Fig. 6 Effect of weak magnetic field on concentrate index

由圖5 可知，在磁場(chǎng)強(qiáng)度初定為79.5 kA/m時(shí)，隨著焙燒尾礦磨礦細(xì)度由-74 μm 76% 增加至94.02% 時(shí)，精礦鐵品位由46.12% 增加至52.34%，精礦鐵回收率由50.02% 降低至37.12%，綜合考慮，磨礦細(xì)度-74 μm 92.3% 為宜。

由圖6 可知，在磨礦細(xì)度-74 μm 92.3% 時(shí)，隨著弱磁場(chǎng)強(qiáng)度由60 kA/m 逐漸增加到160 kA/m時(shí)，鐵精礦品位由52.13% 降低至48.66%，鐵精礦回收率由46.66% 增加制66.78%，綜合考慮后，弱磁場(chǎng)強(qiáng)度為99.4 kA/m 時(shí)效果較佳，此時(shí)鐵精礦品位為50.12%，回收率為65.12%。

磁化焙燒后的酒鋼尾礦再經(jīng)過(guò)弱磁粗選后的精礦鐵品位為50.12%，回收率為65.12%，仍未達(dá)到理想鐵精礦品位要求，因此還需對(duì)弱磁粗選精礦進(jìn)行精選，而且為了提高最終鐵精礦的回收率，將弱磁精選尾礦又返回到制粒- 磁化焙燒中，具體精選流程見(jiàn)圖7，最終得品位為56.17%，回收率為61.75% 的鐵精礦。

圖7 精選流程Fig .7 Selected Flow Chart

3.3 強(qiáng)磁尾礦選重晶石

將酒鋼尾礦進(jìn)行強(qiáng)磁預(yù)選后，重晶石進(jìn)入強(qiáng)磁尾礦中，此時(shí)重晶石品位為8.22%。現(xiàn)將強(qiáng)磁預(yù)選尾礦在距徑比為0.6 的螺旋溜槽與搖床上分別進(jìn)行重選后，所得結(jié)果見(jiàn)表4、5。

>表4 螺旋溜槽重選結(jié)果Table 4 The result of gravity separation by spiral chute%

比較表4、5 可知，將強(qiáng)磁尾礦通過(guò)此兩種方法重選后，搖床所得精礦中重晶石指標(biāo)更佳，重晶石品位為41.36%，回收率為89.91%，因此選搖床精礦進(jìn)行重晶石浮選[10-13]。

>表5 搖床重選結(jié)果Table 5 The result of gravity separation by shaking table

最終搖床重選精礦經(jīng)過(guò)一次粗選兩次精選的浮選流程，得到重晶石精礦品位為95.58%，回收率為68.23% 的重晶石精礦，并得到最終工藝流程見(jiàn)圖8。

圖8 最終工藝流程Fig. 8 Final process flow chart

4 結(jié) 論

(1) 酒鋼尾礦鐵及重晶石含量較高，且主要含鐵礦物為赤鐵礦，其次為菱鐵礦、磁鐵礦，主要脈石礦物為石英，其次為白云母、方解石。

(2) 通過(guò)將尾礦強(qiáng)磁預(yù)選后，將強(qiáng)磁精礦制粒后在焙燒溫度為750℃、焙燒時(shí)間為15 min、蘭炭用量為1.0 % 條件下磁化焙燒后，經(jīng)過(guò)一段弱磁粗選兩段弱磁精選最終得鐵品位為56.17%，回收率為61.75% 的鐵精礦；將強(qiáng)磁尾礦通過(guò)搖床將重晶石富集后，再通過(guò)一次粗選兩次精選浮選流程最終得品位為95.58%，總回收率為68.23%的重晶石精礦。

(3) 該試驗(yàn)流程不僅通過(guò)強(qiáng)磁預(yù)選- 制粒- 磁化焙燒- 弱磁選流程回收了尾礦中的含鐵礦物，還通過(guò)重選將強(qiáng)磁尾礦中的重晶石再富集后，通過(guò)一粗兩精浮選流程有效回收了尾礦中的重晶石礦物，為酒鋼尾礦資源的綜合回收利用提供了新思路。