某浮選尾礦中鐵礦物的磁化焙燒—弱磁選試驗

梁居明 朱海龍 王開揚 李志明

（1.海南礦業(yè)股份有限公司；2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院）

我國鐵礦資源豐富，但優(yōu)質(zhì)資源匱乏、復(fù)雜難選鐵礦石回收效率較低，導(dǎo)致鐵尾礦品位較高［1］。目前，國內(nèi)鐵礦山尾礦再選綜合利用率低，普遍堆放在尾礦庫中。這不僅浪費資源、占用土地，還需消耗大量的資金來維護尾礦庫的安全與穩(wěn)定，環(huán)境污染風險突出［2-5］。因此，推進尾礦的綜合利用已迫在眉睫。

磁化焙燒—弱磁選工藝是處理弱磁性難選鐵礦石或鐵尾礦的有效方法。文獻［6］表明，采用該技術(shù)處理TFe品位為17.50%的袁家村鐵尾礦，可獲得鐵品位為61.82%、回收率80.91%的鐵精礦；文獻［7］表明，對鞍鋼東部某尾礦進行磁選預(yù)富集—懸浮磁化焙燒—弱磁選半工業(yè)試驗，在給礦TFe品位為11.50%的條件下，獲得了鐵品位為65.70%、回收率為89.90%的磁選鐵精礦。文獻［8］表明，對TFe品位為14.70%的鞍鋼某鐵尾礦，在適宜條件下可獲得TFe品位為62.17%、回收率為84.02%的磁選精礦?？梢娫摷夹g(shù)可使鐵得到較充分的回收［9-10］。

本研究以國內(nèi)某鐵尾礦為對象，對其強磁選預(yù)富集精礦進行了磁化焙燒—磁選試驗，為該尾礦的高效選鐵提供了思路。

1 試樣

試樣為國內(nèi)某選鐵廠浮選尾礦強磁選預(yù)富集精礦，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，XRD圖譜見圖1，鐵物相分析結(jié)果見表2。

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由表1可知，試樣中主要可供回收的成分為鐵，品位為30.63%，主要雜質(zhì)成分SiO2含量為40.78%，其他雜質(zhì)Al2O3、CaO、MgO含量較低，分別為0.92%、2.13%和1.88%；主要有害成分磷和硫含量較低。

由圖1可知，試樣中的鐵礦物主要為赤鐵礦、磁鐵礦和菱鐵礦，主要脈石礦物為石英。

由表2可知，試樣中主要鐵礦物為赤鐵礦，分布率為62.79%；其次為磁鐵礦，分布率為17.14%；碳酸鐵礦物中鐵含量相對較高，分布率為18.02%；硫化鐵礦物中鐵、硅酸鐵礦物中鐵含量相對較少，分布率分別占1.01%和1.04%，這部分鐵難以富集和回收。

2 試驗結(jié)果與分析

在實驗室采用管式爐進行磁化焙燒試驗，待管式爐內(nèi)溫度達到設(shè)定值后通入N2排凈爐內(nèi)空氣，迅速將磨至一定細度的30 g試樣置于管式爐內(nèi)，以H2為還原氣體，按預(yù)先設(shè)定的比例通入N2和H2，還原焙燒一定時間后關(guān)閉加熱系統(tǒng)，并停止通入H2，繼續(xù)通入N2使焙燒熟料冷卻至室溫；將焙燒熟料研磨至一定細度后用磁選管弱磁選（119.43 kA/m），分析試驗產(chǎn)品。

2.1 焙燒溫度試驗

焙燒溫度對還原過程具有重要影響，因此，首先進行了焙燒溫度試驗。試驗固定總氣量為600 mL/min（H2體積占總氣體量的20%）、還原焙燒時間為20 min，焙燒熟料磨礦細度為-600目89.72%，試驗結(jié)果見圖2。

由圖2可知，隨著焙燒溫度的升高，精礦品位上升、回收率下降。綜合考慮，確定適宜的焙燒溫度為520℃，對應(yīng)的精礦品位為65.04%、回收率為74.78%。

2.2 還原時間試驗

還原時間試驗固定總氣量為600 mL/min（H2體積占總氣體量的20%），還原焙燒溫度為520℃，焙燒熟料磨礦細度為-600目89.72%，試驗結(jié)果見圖3。

由圖3可見，還原時間從5 min延長至20 min，精礦回收率由74.30%提高至79.53%，繼續(xù)延長還原時間至30 min，回收率顯著下降至74.43%；還原時間變化對精礦品位影響較小。綜合考慮，確定適宜的還原時間為20 min，對應(yīng)的精礦品位為64.23%、回收率為79.53%。

2.3 H2濃度試驗

H2濃度試驗固定總氣量為600 mL/min、還原焙燒溫度為520℃、還原時間為20 min，焙燒熟料磨礦細度為-600目89.72%，試驗結(jié)果見圖4。

由圖4可知，在H2氣氛下，隨著H2濃度提高，精礦品位先上升后維持在高位，回收率總體下降。綜合考慮，確定H2濃度為20%，對應(yīng)的精礦品位為64.73%、回收率為79.16%。

2.4 總氣量試驗

總氣量試驗固定H2濃度為20%、還原焙燒溫度為520℃、還原時間為20 min，焙燒熟料磨礦細度為-600目89.72%，試驗結(jié)果見圖5。

由圖5可知，總氣量變化對試驗結(jié)果影響不大，隨著總氣量的增大，精礦品位微幅下降、回收率微幅上升。綜合考慮，確定總氣量為600 mL/min，對應(yīng)的精礦品位為64.36%、回收率為75.94%。

2.5 焙燒熟料磨礦細度試驗

有用礦物的單體解離情況對后續(xù)弱磁選效果影響顯著。焙燒熟料磨礦細度試驗固定總氣量為600 mL/min、H2濃度為20%、還原焙燒溫度為520℃、還原時間為20 min，試驗結(jié)果見表3。

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由表3可知，焙燒熟料磨礦細度對弱磁選精礦指標影響顯著，精礦品位總體呈先顯著上升后微幅上升趨勢、回收率明顯下降。綜合考慮，確定焙燒熟料磨礦細度為-600目占87.04%，對應(yīng)的精礦鐵品位為64.12%、回收率為71.81%。

3 焙燒熟料的成分分析

試樣在總氣量為600 mL/min、H2濃度為20%、還原焙燒溫度為520℃、還原時間為20 min情況下進行磁化焙燒，焙燒熟料的主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表4，XRD圖譜見圖6，鐵物相分析結(jié)果見表5。

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由表4可知，磁化焙燒熟料鐵含量有所升高，TFe品位為33.00%，主要雜質(zhì)成分SiO2含量為45.21%，其他雜質(zhì)Al2O3、CaO、MgO含量均較低，分別為0.93%、2.20%和2.00%，主要有害成分磷、硫含量較低。

由圖6可知，焙燒熟料中主要鐵礦物為磁鐵礦，脈石礦物主要為石英和鐵白云石。這表明，試樣中的赤鐵礦和菱鐵礦經(jīng)過磁化焙燒已轉(zhuǎn)變成了磁鐵礦，為弱磁選富集創(chuàng)造了條件。

由表5可知，焙燒熟料中的鐵主要以磁性鐵的形式存在，其次以赤（褐）鐵礦和碳酸鐵的形式存在；磁化焙燒使礦石中的赤（褐）鐵和碳酸鐵明顯減少，磁性鐵明顯增加，表明磁化焙燒將礦石中大部分的弱磁性鐵礦物轉(zhuǎn)變?yōu)榱藦姶判澡F礦物。

4 結(jié) 論

（1）國內(nèi)某選鐵廠浮選尾礦強磁選預(yù)富集精礦中主要可供回收的成分鐵品位為30.63%；主要雜質(zhì)成分SiO2含量為40.78%，雜質(zhì)Al2O3、CaO、MgO含量分別為0.92%、2.13%和1.88%；主要有害成分磷和硫含量較低。試樣中的鐵礦物主要為赤鐵礦、磁鐵礦和菱鐵礦，赤褐鐵分布率為62.79%，磁性鐵分布率為17.14%，碳酸鐵分布率為18.02%。

（2）試樣在總氣量為600 mL/min、H2濃度為20%、還原焙燒溫度為520℃、還原時間為20 min情況下的焙燒熟料鐵含量升高至33.00%，主要雜質(zhì)成分SiO2含量為45.21%，主要有害成分磷、硫含量較低；焙燒熟料中的鐵主要以磁性鐵的形式存在，其次以赤（褐）鐵礦和碳酸鐵的形式存在；磁化焙燒使礦石中的赤（褐）鐵和碳酸鐵明顯減少，磁性鐵明顯增加，表明磁化焙燒將礦石中大部分的弱磁性鐵礦物轉(zhuǎn)變?yōu)榱藦姶判澡F礦物。

（3）試樣在總氣量為600 mL/min、H2濃度為20%、還原溫度為520℃、還原時間為20 min情況下還原，焙燒熟料在磨礦細度為-600目占87.04%、磁場強度為119.43 kA/m情況下進行弱磁選，可獲得鐵品位為64.12%、回收率為71.81%的精礦。