利用某礦尾泥做堿性球團熔劑的試驗研究

周曉軍，黃 雯，陽誠平，劉 曙

(武鋼資源集團程潮礦業(yè)有限公司，湖北 鄂州 436000)

0 引言

武鋼資源集團程潮礦業(yè)有限公司從2003年利用自產鐵精礦加工酸性球團，穩(wěn)定生產，保供武鋼。基于環(huán)境保護對高爐爐料結構提出的要求，即逐步提高球團礦入爐比例，同時考慮到堿性球團較酸性球團在冶金性能上的優(yōu)越性，程潮鐵礦在未來有加工堿性球團的必要性。

生產堿性球團要選擇經濟實用的熔劑礦進行堿度調整，要考慮熔劑礦的品質，也要重視礦石的運輸成本，還要從綜合利用上做文章。武鋼資源集團烏龍泉礦業(yè)有限公司主要生產石灰石和白云石兩種產品，在生產過程中因洗礦產生了大量的尾泥，這些尾泥經過壓濾后堆放于尾礦壩。而尾礦的堆存不僅對資源的利用率低，同時對周邊環(huán)境也存在著較大的危害，因此針對尾礦資源化綜合利用研究對于提高資源利用率與環(huán)境保護均具有重要意義[1]。

目前，已有學者針對碳酸鹽礦物與石英的分離進行了研究[2-4]。此研究想要通過脫泥-浮選工藝回收某礦尾泥中的碳酸鹽礦物，用作堿性球團熔劑，不僅可以解決程潮鐵礦的堿性球團對熔劑的需求，也可以提高烏龍泉礦資源綜合利用水平，同時增加上下游企業(yè)經濟效益。

1 試驗原料

試驗所用原料為某尾泥、烏龍泉石灰石(學校實驗室再破碎)、宏華膨潤土以及程潮鐵精礦(高壓輥磨后)，化學成分分析結果見表1～4。宏華膨潤土物理性能見表5，尾泥、石灰石粒度組成見表6，尾泥各粒級下的燒損見表7。

表1 某礦尾泥化學分析 %

表3 程潮鐵精礦化學分析 %

表4 石灰石化學分析 %

表5 宏華膨潤土物理性能指標

表6 原料粒度組成 %

表7 烏龍泉尾泥各粒級下的燒損 %

由表6可知，尾泥粒度較細，-0.074 mm占99.43%，明顯較石灰石粒度細。

由表7可知，尾泥粒度越細，燒損越低，說明細度越小，尾泥中碳酸鹽礦物的含量越少。

2 試驗方法

2.1 某礦尾泥的處理

采用脫泥-浮選工藝將細粒尾礦用溜槽脫泥，脫泥后的粗顆粒經過浮選，選出目的礦物，工藝流程見圖1。

圖1 烏龍泉尾泥選別流程

2.2 造球及生球性能檢測

稱取3 kg鐵精礦，加入球團粘結劑，混勻后在Φ800 mm的圓盤造球機(轉速25 r/min)上進行造球試驗。

生球性能檢測為檢測直徑10～12 mm的生球的落下強度、抗壓強度和爆裂溫度。隨機選擇10個合格生球，從0.5 m高度垂直落下至10 mm厚的鋼板上，以確定生球的落下強度；在天平秤上用平鏟按壓測試隨機選擇的10個合格生球的抗壓強度；在SCQ-50生球爆裂溫度測定裝置上測試隨機選擇的50個合格生球的爆裂溫度。

2.3 酸性球團與堿性球團對比

根據(jù)酸性球團確定的造球工藝條件，用處理后的尾泥做熔劑，制備堿性球團。對比酸性球團和堿性球團的生球性能(落下強度、抗壓強度和爆裂溫度)和成品球性能(抗壓強度、低溫還原粉化率和低溫還原膨脹率)。

將直徑為10～12.5 mm的合格生球置于105 ℃的烘箱中烘2 h，然后在臥式管狀電爐中進行預熱、焙燒試驗。預熱溫度950 ℃，預熱時間15 min，焙燒溫度1 250 ℃，焙燒時間20 min，然后在智能球團壓力機上檢測焙燒球的抗壓強度。

3 試驗結果及討論

3.1 尾泥處理試驗

烏龍泉尾泥經過脫泥-浮選工藝處理后的結果見表8。

表8 烏龍泉尾泥處理結果 %

由表8可知，精礦CaO品位提升了8.85%，MgO品位提升了13.97%，精礦中碳酸鹽礦物含量較尾泥原礦增加。

3.2 造球工藝條件確定試驗

3.2.1 水分對生球性能的影響

用程潮鐵精礦做水分試驗，添加2%宏華膨潤土，造球時間14 min，結果見圖2。

圖2 水分對生球性能影響試驗結果

由圖2可知，水分從6.0%增至7.5%，生球的落下強度和抗壓強度均上升；水分從7.5%增至8.0%，生球的落下強度繼續(xù)上升，抗壓強度下降；隨著水分的增加，生球爆裂溫度由560 ℃降至410 ℃。同時，實驗室造球水分過高時，容易造成粘料，因此確定造球水分在7.5%。

3.2.2 造球時間對生球性能的影響

用程潮鐵精礦做造球時間試驗，添加2%宏華膨潤土，水分7.5%，結果見圖3。

圖3 造球時間對生球性能影響試驗結果

由圖3可知，隨著造球時間的增加，生球的落下強度和抗壓強度均上升，爆裂溫度下降。滿足生球質量要求的造球時間為16 min。

3.2.3 膨潤土用量對生球性能的影響

用程潮鐵精礦做膨潤土用量試驗，水分7.5%，造球時間16 min，結果見圖4。

圖4 膨潤土用量生球性能影響試驗結果

由圖4可知，膨潤土用量從1.0%增至2.0%，生球的落下強度、抗壓強度爆裂溫度均上升；膨潤土添加量從2.0%增至2.5%，生球抗壓強度下降。滿足生球質量要求的膨潤土添加量為2.0%，對應的生球落下強度為3.3次，抗壓強度為8.5 N/個，爆裂溫度為430 ℃。

3.3 堿性球團與酸性球團對比試驗

3.3.1 堿度對球團質量的影響

用烏龍泉尾泥浮選精礦做熔劑，進行造球試驗，探究堿度對球團質量的影響，結果見表9。

表9 堿度對球團質量影響

由表9可知，隨著堿度的增加，生球落下強度、抗壓強度和爆裂溫度均增加，但成品球強度下降。成品球低溫還原粉化率增加；當堿度為1.2時，成品球的低溫還原膨脹率與酸性球團接近。

3.3.2 焙燒溫度對成品球強度的影響

將堿度1.0的堿性球團與酸性球團在相同預熱溫度950 ℃，相同預熱時間15 min，相同焙燒時間20 min下，改變焙燒溫度進行焙燒，對比成品球抗壓強度，結果見表10。

表10 不同焙燒溫度下成品球的抗壓強度

由表10可知，在同等焙燒條件下，堿性球團的成品球抗壓強度低于酸性球團，但隨著焙燒溫度的升高，堿性球團成品球抗壓強度增大。

3.3.3 不同熔劑對球團質量的影響

分別用石灰石和尾泥做球團熔劑進行造球試驗，當堿度為1.0時，造球結果見表11。

表11 堿度1.0時不同熔劑造球試驗結果

由表11可知，烏龍泉尾泥做堿性球團熔劑時，其生產的球團技術指標上較石灰石破碎產品做熔劑時更好，可以提升生球強度，尤其是落下強度提高明顯，幅度達到19.23%，結合表6的結果可以認為熔劑的細度有利于改善生球指標，同時說明尾泥富集后做熔劑，可以節(jié)省部分破碎加工成本。

4 結語

1)通過脫泥-浮選工藝可以富集尾泥中的碳酸鹽礦物，CaO品位提升了8.85%，MgO品位提升了13.97%，燒損從41.26%提高到46.91%。

2)尾泥可以做堿性球團熔劑，且其生產的堿性球團生球強度優(yōu)于酸性球團，落下強度提高最明顯，幅度達到19.23%，但成品球強度隨著堿度的增加而降低。生產合格的堿性球團所需要的焙燒溫度高于酸性球團。

3)尾泥富集產物取代天然石灰石塊礦破碎加工產品做堿性球團熔劑，在試驗的細度下，當堿為1.0時，以尾泥為熔劑的球團各項指標勻優(yōu)于以石灰石為熔劑的球團。