遼寧某普通鐵精礦深加工制備超純鐵精礦試驗(yàn)

蓋 壯 宮貴臣 齊雙飛 李艷軍 劉永強(qiáng)

(1.鞍鋼集團(tuán)弓長(zhǎng)嶺礦業(yè)公司選礦廠；2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院)

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遼寧某普通鐵精礦深加工制備超純鐵精礦試驗(yàn)

蓋 壯1宮貴臣2齊雙飛1李艷軍2劉永強(qiáng)1

(1.鞍鋼集團(tuán)弓長(zhǎng)嶺礦業(yè)公司選礦廠；2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院)

以某鐵品位為64.48%的普通鐵精礦作為原料進(jìn)行了超純鐵精礦的制取試驗(yàn)，原礦經(jīng)預(yù)選可拋除部分單體脈石，預(yù)選精礦細(xì)磨至-0.030 mm 90%后，經(jīng)弱磁選—電磁精選—反浮選提純可獲得鐵品位為71.91%、SiO2含量為0.23%、酸不溶物為0.21%的超純鐵精礦；且該生產(chǎn)工藝可用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，得到的產(chǎn)品滿(mǎn)足粉末冶金、磁性材料、化工、環(huán)保、保鮮等領(lǐng)域的質(zhì)量要求。

超純鐵精礦 預(yù)選 細(xì)磨 磁選 反浮選

我國(guó)遼寧、河北、山東、山西等地?fù)碛胸S富的優(yōu)質(zhì)磁鐵礦資源，長(zhǎng)期以來(lái)此類(lèi)優(yōu)質(zhì)資源的開(kāi)發(fā)利用均是經(jīng)選礦提質(zhì)到鐵品位為63%～67%后入高爐煉鐵，這種資源的利用方式在行業(yè)形勢(shì)低迷的情況下已經(jīng)面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，國(guó)內(nèi)眾多礦山企業(yè)，尤其是中小型礦山企業(yè)，急需開(kāi)辟新的生產(chǎn)方向和高質(zhì)量產(chǎn)品。

超純鐵精礦又稱(chēng)為超級(jí)鐵精礦，是普通鐵精礦經(jīng)深加工后得到的產(chǎn)品[1]，具有更高的技術(shù)含量和產(chǎn)品附加值，其售價(jià)一般為普通鐵精礦的4～5倍[2]，可廣泛應(yīng)用于直接還原鐵、永磁材料、化工、環(huán)保、保鮮和醫(yī)療等行業(yè)[3]，在未來(lái)極具市場(chǎng)價(jià)值。生產(chǎn)超純鐵精礦已成為選礦研究者的熱門(mén)課題和企業(yè)增長(zhǎng)效益的重要途徑。

遼寧某選廠以全鐵品位為65%左右的普通鐵精礦為原礦進(jìn)行了超純鐵精礦制取試驗(yàn)，根據(jù)原礦性質(zhì)確定了預(yù)選—階磨階選—反浮選的生產(chǎn)工藝，成功獲得了全鐵品位大于71.5%、SiO2含量低于0.25%的超純鐵精礦，且該工藝流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異，適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

1 原礦性質(zhì)

1.1 化學(xué)多元素分析

對(duì)作為原料的普通鐵精礦(以下簡(jiǎn)稱(chēng)原礦)進(jìn)行化學(xué)多元素分析，其結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

由表1可知，原礦中主要回收元素鐵品位為64.48%，F(xiàn)eO含量為27.64%，主要脈石礦物SiO2的含量為8.54%，有害雜質(zhì)P、S等含量微量。

1.2 鐵物相分析

原礦鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果 %

由表2可知，原礦中鐵元素主要賦存于磁鐵礦中，分布率達(dá)98.17%；菱鐵礦、赤褐鐵礦、硫化鐵、硅酸鐵的含量相對(duì)很少。

1.3主要礦物的解離情況

磁鐵礦為原礦中的主要金屬礦物，非金屬礦物為鐵礦粉中的主要雜質(zhì)礦物，這兩種礦物的單體解離度和連生情況的考查結(jié)果對(duì)下一步的提純除雜工作具有重要的指導(dǎo)意義，為此對(duì)其進(jìn)行解離情況考查，結(jié)果見(jiàn)表3。

注：Mt—磁鐵礦；Py—黃鐵礦；G—脈石礦物

由表3可知，磁鐵礦的單體解離度為88.82%，磁鐵礦的連生體主要為磁鐵礦與脈石礦物結(jié)合形成的連生體，含量為11.05%，有少量磁鐵礦與黃鐵礦結(jié)合形成的連生體；脈石礦物的單體解離度很低為34.91%，脈石礦物與磁鐵礦結(jié)合形成的連生體含量為65.09%，若要除去脈石礦物必須進(jìn)一步細(xì)磨。

2 試驗(yàn)流程

原礦經(jīng)DFJX-Ⅱ型電磁精選機(jī)預(yù)選后給入QHJM-2型攪拌磨細(xì)磨，預(yù)選磁場(chǎng)強(qiáng)度為15.92 kA/m；細(xì)磨產(chǎn)品給入RK/CRSφ400 mm×300 mm弱磁選機(jī)進(jìn)行弱磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為99.52 kA/m；弱磁選精礦經(jīng)電磁精選機(jī)進(jìn)一步精選后得到精選精礦，精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為23.88 kA/m；精選精礦給入XFD-1.5 L單槽浮選機(jī)內(nèi)反浮選脫硅后最終獲得合格的超純鐵精礦。試驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 制備超純鐵精礦工藝流程

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 預(yù)選試驗(yàn)

由原礦主要礦物解離情況可知，原礦中34.91%的脈石礦物呈單體存在，進(jìn)行預(yù)選拋尾可以避免單體脈石在細(xì)磨過(guò)程中造成進(jìn)一步污染。預(yù)選在DFJX-Ⅱ型電磁精選機(jī)中進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 原礦預(yù)選拋尾試驗(yàn)結(jié)果 %

由表4可知，經(jīng)過(guò)預(yù)選后，精礦中的SiO2含量由原來(lái)的8.54%降低至5.75%，而精礦回收率可達(dá)到98.76%，表明預(yù)選作業(yè)可以有效地預(yù)先拋除一部分呈單體存在的脈石和貧連生體。

3.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

細(xì)磨的目的是使物料中的脈石礦物實(shí)現(xiàn)單體解離，以便在后續(xù)的分選中得以拋除，是超純鐵精礦制取成功的前提條件[4]。為確定合理的磨礦細(xì)度，按圖1中的預(yù)選—細(xì)磨—弱磁選—電磁精選部分進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)，所得精選精礦質(zhì)量見(jiàn)圖2。

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可見(jiàn)，隨著磨礦細(xì)度的增加，精礦鐵品位小幅上升，SiO2含量降低；綜合考慮確定適宜的磨礦細(xì)度為-0.030 mm 90%，此時(shí)得到的精礦鐵品位為71.25%，SiO2含量為0.93%，鐵回收率為95.97%。

3.3 反浮選試驗(yàn)

眾多研究成果表明，反浮選脫硅是降低超純鐵精礦中SiO2含量的有效方法[5-6]。試驗(yàn)將獲得的精選精礦進(jìn)行了反浮選脫硅試驗(yàn)，以求進(jìn)一步降低SiO2的含量。試驗(yàn)在XFD-0.5L單槽浮選機(jī)內(nèi)進(jìn)行，浮選礦漿質(zhì)量濃度為30%，浮選溫度為常溫25 ℃，礦漿pH值為自然pH值，所用捕收劑為自制陽(yáng)離子捕收劑YS-31，捕收劑不同用量下的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 反浮選捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可見(jiàn)，隨著YS-31用量從225 g/t增加到300 g/t，得到的超純鐵精礦的品位幾乎不變，穩(wěn)定在71.9%左右，SiO2含量則從0.32%降低至0.21%，但回收率從58.22%降低到40.28%；當(dāng)YS-31用量為275 g/t時(shí)，超純鐵精礦鐵品位為71.91%，SiO2含量為0.23%，鐵回收率為45.68%，均滿(mǎn)足初始目標(biāo)要求；綜合考慮，確定反浮選的最佳捕收劑用量為275 g/t。

4 產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)

由上述試驗(yàn)結(jié)果可知，預(yù)選—磨礦—磁選—反浮選流程可成功制得符合目標(biāo)要求的超純鐵精礦，所得超純鐵精礦的產(chǎn)品質(zhì)量分析結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，全鐵品位為71.91%表明得到的超純鐵精礦中磁鐵礦含量達(dá)到99.30%，已經(jīng)滿(mǎn)足粉末冶金、磁性材料、化工、環(huán)保、保鮮等領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)要求[7]，具有相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)價(jià)值。

表5 超純鐵精礦化學(xué)成分分析結(jié)果 %

注：K、Na、Mn含量單位為g/t。

5 結(jié) 論

(1)試驗(yàn)所用普通磁鐵精礦鐵品位為64.48%，磁鐵礦中鐵分布率為98.17%，其他含鐵礦物極少；主要脈石礦物為石英。呈單體存在的磁鐵礦占88.82%，磁鐵礦與脈石礦物結(jié)合形成的連生體占11.05%；脈石礦物單體解離度為34.91%，脈石礦物與磁鐵礦結(jié)合形成的連生體含量為65.09%。

(2)選礦試驗(yàn)表明，預(yù)選可提前拋出單體脈石。預(yù)選精礦細(xì)磨至-0.030 mm 90%后經(jīng)弱磁選—電磁精選—反浮選深度提純，可獲得鐵品位為71.91%，SiO2含量為0.23%，酸不溶物含量為0.21%的超純鐵精礦。

(3)試驗(yàn)提出的預(yù)選—磨礦—磁選—反浮選工藝流程簡(jiǎn)單，可用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。所得超純鐵精礦產(chǎn)品滿(mǎn)足高端技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的技術(shù)含量和附加值，可明顯改善選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 張晉霞，牛福生，徐之帥，等.用某鐵精礦粉制取超純鐵精礦的選礦試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2009(5):73-74，87.

[2] 蔡正鵬.生產(chǎn)超級(jí)鐵精礦試驗(yàn)研究及應(yīng)用[G]∥王運(yùn)敏.中國(guó)礦業(yè)科技文匯—2014.北京：冶金工業(yè)出版社，2014:585-586.

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[7] 李艷軍，袁致濤，韓躍新.高品位鐵精礦的制備技術(shù)及其應(yīng)用[J].金屬礦山，2006(8):270-273.

Ultra Pure Iron Concentrate Preparation Tests with a Rough Concentrate from Liaoning

Gai Zhuang1Gong Guichen2Qi Shuangfei1Li Yanjun2Liu Yongqiang1

(1.Gongchangling Mining Company, Anshan Iron & Steel Co. Ltd.;2.College of Resources and Civil Engineering, Northeastern University)

A rough concentrate containing 64.48% Fe was used to produce ultra pure iron concentrate.Preconcentration could discard most of the free gangue mineral particles,the primary concentrate obtained was finely ground to 90% passing 0.030 mm, and ulteriorly purified by low intensity magnetic separation-electromagnetism concentration-reverse flotation,a ultra pure iron concentrate containing 71.91% Fe,0.23% SiO2,and acid insoluble matter 0.21% was obtained. The production process is available for large scale industry production,and the product will meet the quality requirements in powder metallurgy, magnetic materials, chemical industry, environmental protection and preservation.

Ultra pure iron concentrate, Preconcentration, Fine grinding, Magnetic separation, Reverse flotation

2016-09-05)

蓋 壯(1982—)，男，工程師，111008 遼寧省遼陽(yáng)市弓長(zhǎng)嶺區(qū)選礦路1號(hào)。