某鉻鐵礦提純工藝試驗

錢功明 雷 汪 邵 堃 葉 凡 殷鵬飛

(武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院)

金屬鉻作為當(dāng)前用途最廣的金屬之一，已廣泛運用于航空、宇航、核反應(yīng)堆、汽車、造船、化工、軍工等領(lǐng)域，在戰(zhàn)略金屬中居第一位[1]。在冶金工業(yè)中，鉻鐵礦主要用來生產(chǎn)鉻鐵合金和金屬鉻[2]，而Cr2O3品位和雜質(zhì)元素含量顯著影響了鋼鐵品質(zhì)[3]，增加了冶煉成本，因此提高Cr2O3品位、降低原料中的雜質(zhì)元素含量對冶煉生產(chǎn)尤為重要。

目前，國內(nèi)對鉻鐵礦的選別方法主要取決于物料的化學(xué)組成、礦物性質(zhì)及粒度，通常采用單一重選(鉻鐵礦與脈石密度差異大)、單一磁選、重—磁聯(lián)合等工藝[4]。為了獲得高品質(zhì)鉻鐵精礦，提高經(jīng)濟效益，對Cr2O3品位為43.15%的某鉻鐵礦采用重選、磁選、重—磁聯(lián)合工藝分別進(jìn)行了深度選礦試驗研究。

1 礦樣性質(zhì)

試驗所用礦樣為黑色顆粒狀，鉻鐵礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 鉻鐵礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

由表1可知， 礦樣Cr2O3品位為43.15%，全鐵含量為20.68%；主要脈石成分為Al2O3、MgO、SiO2，含量分別為13.91%、7.46%、4.18%；有害雜質(zhì)S含量為0.069%，超出YB/T5277—2005規(guī)定的Ⅱ級品要求[5]。

礦樣主要金屬礦物光學(xué)顯微分析結(jié)果(見圖1)表明：金屬礦物含量約75%，主要為鉻鐵礦、磁鐵礦及鈦鐵礦，次為黃鐵礦、磁黃鐵礦、褐鐵礦及赤鐵礦。非金屬礦物約占25%，主要為輝石、橄欖石及伊丁石，少量斜長石、角閃石、方解石及綠泥石等。其中，鉻鐵礦約占60%，呈不規(guī)則粒狀，多為單晶體，部分與磁鐵礦、磁黃鐵礦及透明礦物等連生，粒徑為0.01～0.35 mm。磁鐵礦約占8%，呈不規(guī)則粒狀，多沿鉻鐵礦邊緣及裂隙分布，或與鈦鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦及透明礦物等連生，粒徑為0.002～0.10 mm。鈦鐵礦約占4%，呈不規(guī)則粒狀，多為單晶體，部分與磁鐵礦連生，粒徑為0.01～0.25 mm。輝石約占18%，呈不規(guī)則粒狀，解理發(fā)育，部分與鉻鐵礦等連生，粒徑為0.01～0.60 mm。橄欖石約占4%，呈不規(guī)則粒狀，多為單晶體，部分與鉻鐵礦及伊丁石等連生，粒徑為0.01～0.20 mm。伊丁石約占2%，呈不規(guī)則粒狀，交代橄欖石產(chǎn)物，局部與橄欖石等連生，粒徑為0.01～0.15 mm。

圖1 鉻鐵礦中主要金屬礦物

由分析結(jié)果可知，該鉻鐵礦品位較高，可用于制備高品質(zhì)鉻鐵礦；但粒度分布極不均勻且與其他礦石連生情況復(fù)雜，難以實現(xiàn)鉻鐵礦與脈石礦物的完全單體解離，將影響鉻鐵礦的分選指標(biāo)。

2 試驗方法

鉻鐵礦選別常用的選礦方法有重選、重介質(zhì)選、磁選等[6]，該試驗根據(jù)鉻鐵礦比重高、磁性弱的特點，采用螺旋溜槽拋尾、磁選提高品質(zhì)的工藝進(jìn)行鉻鐵礦深度選礦。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 重選試驗

重選試驗選用較常見的設(shè)備螺旋溜槽，拋尾試驗選取-0.074 mm粒級含量分別為20%、40%、60%、80%、100%的礦樣分別進(jìn)行螺旋溜槽選別。試驗結(jié)果表明：粒度過粗、過細(xì)都不利于Cr2O3的選別，分析其原因是鉻鐵礦粒度分布極不均勻，磨礦粒度過粗時，單體解離度不夠，精礦品位較低；而磨礦粒度過細(xì)時，有用礦物流失，回收率很低，這均對選礦指標(biāo)造成不利影響。最終確定-0.074 mm粒級含量為80%時綜合指標(biāo)較高，可得到Cr2O3品位為48.83%，Cr2O3回收率為81.08%的粗精礦。拋除的產(chǎn)率為28.35%，Cr2O3品位為28.79%的粒度為-0.038 mm的尾礦可采用其他工藝進(jìn)行分選回收。

3.2 磁選試驗

根據(jù)鉻鐵礦磁性較弱的特點，采用濕式強磁工藝對原礦磨至-0.074 mm 80%后進(jìn)行直接分選，考察磁場強度對選礦指標(biāo)的影響。不同磁場強度對選別指標(biāo)的影響結(jié)果見圖2。

圖2 濕式強磁選磁場強度對選別指標(biāo)的影響

由圖2可見，在磁場強度為477.33 kA/m時，可獲得Cr2O3品位為46.98%，回收率為62.12%的鉻鐵精礦，綜合指標(biāo)較好，確定后續(xù)磁選試驗采用磁場強度為477.33 kA/m進(jìn)行試驗研究。

3.3 重—磁選聯(lián)合工藝試驗

由上述試驗研究可知，雖然磁選和重選均可提高鉻鐵礦的品位，但單一選礦工藝難以獲得高品質(zhì)精礦。為進(jìn)一步提高精礦質(zhì)量和分選指標(biāo)，根據(jù)鉻鐵礦磁性和密度的差異，先將原礦磨至-0.074 mm 80%，再采用重選拋除細(xì)粒級鉻鐵礦，最后采用磁選提高品質(zhì)的工藝進(jìn)行分選研究，重—磁選試驗工藝流程見圖3。

圖3 重—磁選試驗工藝流程

在磁場強度分別為238.66、318.22、397.77、477.33、556.88 kA/m的條件下，考察磁場強度對精礦品位及回收率指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 磁場強度對選礦指標(biāo)的影響

由圖4可見，隨著磁場強度的增大，精礦Cr2O3品位先增大后減??；在磁場強度為477.33 kA/m時，精礦Cr2O3品位最高，為55.29%，回收率為69.08%；當(dāng)磁場強度繼續(xù)增大，回收率上升趨勢平緩，但精礦Cr2O3品位急劇下降。分析原因是原礦中含有的磁鐵礦與鉻鐵礦共生緊密，嵌布粒度細(xì)，在磁場強度較弱時，解離較好的細(xì)粒鉻鐵礦由于所受磁力太小，流失至尾礦中，導(dǎo)致精礦鉻品位較低；當(dāng)磁場強度較高時，鉻鐵礦和磁鐵礦均進(jìn)入精礦，導(dǎo)致精礦品位降低。因此，合適的磁場強度是影響鉻鐵礦磁選的關(guān)鍵因素。

高品質(zhì)鉻鐵礦除要求Cr2O3品位達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)外，對雜質(zhì)元素含量亦有明確要求。對重—磁聯(lián)合工藝中磁場強度為477.33 kA/m的條件下獲得的鉻鐵礦精礦雜質(zhì)元素進(jìn)行分析，分析結(jié)果見表2。

表2 重—磁選精礦中雜質(zhì)元素含量分析結(jié)果 %

由表2可知，重—磁聯(lián)合工藝精礦中的有害元素SiO2、P、S含量達(dá)到Y(jié)B/T5277—2005規(guī)定的Ⅱ級品要求，使用重—磁聯(lián)合工藝獲得了高品質(zhì)的鉻鐵精礦。

4 結(jié) 語

(1)某鉻鐵礦原礦性質(zhì)研究表明，鉻鐵礦中Cr2O3品位為43.15%，但粒度分布極不均勻，且雜質(zhì)元素含量超標(biāo)。

(2)重—磁聯(lián)合選礦工藝研究表明，先采用螺旋溜槽重選拋尾，再采用濕式強磁，在磁場強度為477.33 kA/m時，可獲得Cr2O3品位為55.29%、回收率為69.08%、雜質(zhì)元素SiO2、P、S含量均達(dá)到冶煉鉻鐵合金Ⅱ級品原料要求的高品質(zhì)鉻鐵礦。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 隋真龍，董國臣，董亮瓊，等.鉻鐵礦自然重砂組合特征及其找礦意義[J].地質(zhì)通報，2014(12):1929-1932.

[2] 劉建祥，劉 華，高忠華.某砂狀鉻鐵礦選礦試驗[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2016(8):89-90.

[3] 周 麗.關(guān)于鋼中主要雜質(zhì)元素的特性及影響探討[J].科技與企業(yè)，2016(3):208-209.

[4] 雷 力，王恒峰，邱允武.從低品位鉻礦石中回收鉻鐵礦的選礦工藝研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，2010(6):7-10.

[5] 王運敏，田嘉印.中國黑色金屬礦選礦實踐[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[6] 高發(fā)祥.阿爾巴尼亞庫克斯鉻鐵礦選礦試驗研究[J].云南冶金，2014，43(5):19-22.