高磷赤褐鐵礦提鐵降磷氯化離析工藝條件試驗(yàn)研究

張桂芳，劉金浪,張宗華

(1.昆明理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650093；2.昆明理工大學(xué)國土與資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093)

隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，迫切需要依靠技術(shù)進(jìn)步來最大限度地合理開發(fā)利用國內(nèi)現(xiàn)有鐵礦資源，尤其是受目前選礦技術(shù)限制而不能開發(fā)利用的復(fù)雜難選鐵礦石，增儲(chǔ)增效，充分挖掘現(xiàn)有鐵礦山的生產(chǎn)潛力，提高鐵礦石的自給率，緩解進(jìn)口鐵礦石的壓力，維持穩(wěn)定、足量、優(yōu)質(zhì)的鐵礦原料供給，以保障鋼鐵工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展[1-4]。目前，我國有占總儲(chǔ)量14.68%，總量達(dá)74.5億t的高磷鐵礦石，因技術(shù)問題而沒有開發(fā)利用[5-10]。所以，研究高磷鐵礦石降磷的工藝，對(duì)保障我國鋼鐵工業(yè)原料的供給，具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

本課題以云南某礦高磷赤褐鐵礦為研究對(duì)象，進(jìn)行了高磷赤褐鐵礦提鐵降雜試驗(yàn)研究。在常規(guī)的強(qiáng)磁選、重選和浮選得到的選礦指標(biāo)不夠理想的情況下，采用還原焙燒-弱磁選工藝得到了較好的選礦指標(biāo)。

1 研究方法

1.1 試樣性質(zhì)

試樣是云南某高磷赤褐鐵礦，試樣光譜分析見表1，試樣化學(xué)成分分析見表2，試樣鐵物相分析見表3。

表1 試樣光譜分析結(jié)果/%

表2 試樣化學(xué)成分分析結(jié)果

表3 試樣鐵物相分析結(jié)果/%

從表1、表2及表3可以看出，該礦中鐵主要以赤褐鐵礦形式存在，占總鐵的98.56%。有害元素硫、砷的含量較低，對(duì)該礦石影響不大，經(jīng)化學(xué)分析礦石磷超標(biāo)嚴(yán)重。

經(jīng)過礦石賦存狀態(tài)研究，礦石中的鐵主要是以褐鐵礦的形式產(chǎn)出。其它脈石礦物主要為石英，另有少量的長石、絹云母和高嶺石等。石英和長石容易從褐鐵礦中選別出。經(jīng)電子探針成分分析，褐鐵礦中主要含MnO、SiO2和P2O5等雜質(zhì)。礦石中的磷含量為0.88%，其中85.9%的磷以類質(zhì)同象的形式分布于褐鐵礦中，這部份磷不能用機(jī)械選礦的方法和褐鐵礦分離。另有14.1%的磷是以膠磷礦的形式產(chǎn)出，但膠磷礦也是以浸染狀或極細(xì)的機(jī)械混入物的形式分布于褐鐵礦中，這部份磷也難用機(jī)械選礦的方法和褐鐵礦分離。

1.2 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，采用還原焙燒的方法，可以將鐵的品位提高到55%左右，但磷含量仍然較高，仍不能達(dá)到合同指標(biāo)。因此，在還原焙燒試驗(yàn)研究過程中，加入了其它藥劑，把磷的含量降低到0.3%以下。該試驗(yàn)是將試樣在一定溫度下，干燥脫水后干磨制粉，加入一定量的氯化劑和還原劑與粉狀試樣混勻，將之置入焙燒爐中進(jìn)行焙燒；焙燒后的產(chǎn)物，經(jīng)過水淬、磨礦及弱磁場(chǎng)磁選機(jī)選別后，得到磁性產(chǎn)物；磁性產(chǎn)物經(jīng)過過濾脫水干燥后，得最終的鐵精礦。試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 氯化離析-弱磁選工藝流程

2 研究結(jié)果與討論

2.1 氯化劑用量試驗(yàn)

氯化劑用量試驗(yàn)結(jié)果見表4。焙燒溫度900℃，焙燒時(shí)間60min，磁選物料細(xì)度-0.074mm占75%，弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度H=0.1T。

表4 氯化劑用量試驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出，隨著氯化劑用量的增加，鐵品位呈逐漸上升趨勢(shì)變化，鐵回收率先呈升高趨勢(shì)變化，當(dāng)氯化劑用量增加至25%時(shí)，鐵回收率有一定的降低；鐵精礦中的磷含量呈逐漸降低的趨勢(shì)變化。綜合考慮，選擇氯化劑用量為25%比較合適，可以得到產(chǎn)率為40.34%、含磷0.280%、鐵品位為77.70%、鐵回收率74.58%的鐵精礦選礦指標(biāo)。

2.2 還原劑用量試驗(yàn)

還原劑用量試驗(yàn)結(jié)果見表5。焙燒溫度900 ℃，焙燒時(shí)間60min，磨礦細(xì)度-0.074mm占75%，弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度H=0.1T。

從表5可以看出，隨著還原劑用量的增加，鐵品位呈逐漸上升趨勢(shì)變化，鐵回收率先呈升高趨勢(shì)變化，鐵的回收率有一定的降低；鐵精礦中的磷含量呈逐漸降低的趨勢(shì)變化。綜合考慮，選擇還原劑用量為11%比較合適，可以得到產(chǎn)率為40.98%、含磷0.191%、鐵品位為79.04%、鐵回收率74.58%的鐵精礦選礦指標(biāo)。

2.3 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表6。焙燒溫度900 ℃，焙燒時(shí)間60min，磁選物料細(xì)度-0.074mm占75%。

從表6可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，鐵品位變化較小，鐵回收率呈升高趨勢(shì)變化，鐵的回收率有一定的降低；鐵精礦中的磷含量變化比較小。綜合考慮，選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度H=0.15T比較合適，可以得到產(chǎn)率為44.42%、含磷0.223%、鐵品位為76.92%、鐵回收率81.39%的鐵精礦選礦指標(biāo)。

表5 還原劑用量試驗(yàn)結(jié)果

表6 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2.4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

焙燒溫度900℃，焙燒時(shí)間60min，磨礦細(xì)弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度H=0.1T, 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果見表7。

從表7可以看出，隨著細(xì)度的增加，鐵品位變化較小，鐵回收率先呈升高趨勢(shì)變化，但細(xì)度增加至-0.045mm鐵品位變化比較小，鐵的回收率有一定的降低；鐵精礦中的磷含量變化比較小。綜合考慮，選擇磁場(chǎng)細(xì)度為-0.074mm占100%比較合適，可以得到產(chǎn)率為39.75%、含磷0.239%、鐵品位為82.33%、鐵回收率79.66%的鐵精礦選礦指標(biāo)。

表7 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

2.5 氯化離析-弱磁選工藝流程全程試驗(yàn)

采用氯化離析-弱磁選工藝對(duì)包子鋪鐵礦的混合樣進(jìn)行了工藝條件試驗(yàn)，得到了試驗(yàn)條件：焙燒溫度900℃、焙燒時(shí)間60min、還原劑用量11%，氯化劑用量25%，弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度H=0.10T，磁選物料細(xì)度-0.074mm占100%。下面就所取得的試驗(yàn)條件，分別對(duì)高品位樣和混合樣進(jìn)行氯化離析-弱磁選工藝流程全程試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 氯化離析-弱磁選工藝流程全程試驗(yàn)結(jié)果

從表8的氯化離析-弱磁選工藝流程全程試驗(yàn)結(jié)果可知，對(duì)試樣可以得到鐵品位為77.24%、含 P 0.218%、鐵回收率為80.20%的選礦指標(biāo)。

3 結(jié) 論

(1)經(jīng)過礦石賦存狀態(tài)研究，礦石中的鐵主要是以褐鐵礦的形式產(chǎn)出，褐鐵礦中主要含MnO、SiO2和P2O5等雜質(zhì)。礦石中的磷含量為0.88%，其中85.9%的磷以類質(zhì)同象的形式分布于褐鐵礦中，另有14.1%的磷是以膠磷礦的形式產(chǎn)出。

(2)在常規(guī)的強(qiáng)磁選、重選和浮選得到的選礦指標(biāo)不夠理想的情況下，采用還原焙燒-弱磁選工藝得到較好的選礦指標(biāo)。試驗(yàn)表明：氯化劑用量為25%，還原劑用量為11%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15T，磁場(chǎng)細(xì)度為-0.074mm占100%比較合適。在最優(yōu)工藝下，進(jìn)行氯化離析-弱磁選工藝流程全程試驗(yàn)，可以得到產(chǎn)率64.46%、鐵品位為55.77%、鐵回收率為85.48%的鐵精礦選礦指標(biāo)。

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