某褐铁矿选矿工艺实验研究

位于湖北以东的某褐铁矿大部分矿石铁品位在40%左右，并含有较高的硫。由于没有统一规划，剥岩的贫矿没有规划存放，不利于扩大规模。由于没有选矿厂，贫矿无法利用，采富弃贫，不经济也不合理。该矿矿石中含有部分锰资源，当地一直都氢它当成廉价产品卖给江苏一些钢厂做配矿。为了合理利用当地资源，更好的开发该矿，江西理工大学对该矿进行了可行性研究。经过磁选和磁化焙烧等试验，结果表明，该矿能够产出合格精矿。

一、原矿性质

1、原矿化学性质

原矿多元素化学分析结果见表1。

表1 原矿多元素分析结果

从表1可以看出，除Fe外，其它元素都没达到工业标准，但是作为铁矿来说，原矿中的S是偏高的（铁精矿要求S<0.5%）。因此，为了得到合格的精矿，就必须要进行脱S。

2、原矿工艺矿物学

工艺矿物学是了解和认识矿物的一个重要方法。该矿从原矿的物质组成来看，铁矿物主要回收对象包括针铁矿-水针铁矿，赤铁矿-水赤铁矿，还有少量的磁铁矿和赤铁矿。脉石矿物以石英、重晶石、粘土矿物为主。铁矿物与脉石矿物的嵌布关系密切，石英以晶簇形式分布于褐铁矿空洞之中，重晶石裂缝之中有铁矿物充填，胶状、格架状铁矿物之中也包裹有重晶石。所以在这种矿物的集合体中，矿物的回收比较困难，必须经过必要的处理才可以得到较高的品位和回收率。

该矿的主要成分是褐铁矿，也就是氧化铁的水化合物。经过比磁化系数测定，该矿的比磁化系数为53.2×10(-6)(cm.g-1)，属于弱磁性矿物。所以一般的弱磁和中磁选都比较难回收。根据原矿的组成，该矿的脉石解离度测定结果见表2。

表2 不同细度下矿石中褐铁矿与脉石的解离度

3、矿石变化

该矿矿石中含有赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿，它们之间在一定条件下可以互相转化。在氧化带里，赤铁矿可以由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿经脱水作用形成，但又可水化变成针铁矿，水赤铁矿等，在还原的条件下，赤铁矿可转变为假象磁铁矿，磁铁矿受氧化可转变为假象赤铁矿，如部分转变，称假磁赤铁矿。磁赤铁矿具有磁性，是磁铁矿氧化转变为γ-Fe2O3的结果。在自然界磁铁矿和赤铁矿之间的相互转化在一定条件下能达到平稳（见图1）。

图1 赤铁矿与磁铁矿相互转化的平稳曲线

二、原矿探索性研究

1、磁选探索性研究

针对该矿石磁性弱的特点，先采用强磁选机进行选别。赣州金环公司生产的脉动高梯度磁选机是一种利用磁力、脉动流体力和重力的综合力场连续分选细粒弱磁性矿物的工业设备，它具有富集比大，选矿效率高，磁介质不易堵塞，设备工作稳定等优点。所以本次试验采用该公司的Slon-100型小实验机进行探索性实验。

(1)、激磁电流的探索性试验研究

合适的场强是提高产品质量的前提。根据现场及实际经验，在变换不同激磁电流的时候，首先固定其冲程为14mm，冲次为180r/min。

从表3结果可见，激磁电流从500A增加到900A时，精矿铁品位和回收率都随之增加，硫的品位降低。但当激磁电流达到900A以后，继续增大激磁电流。铁精矿回收率增加，但品位却随之下降，而且铁精矿中硫的品位大于0.3%，所以综合考虑，选矿试验采用900A比较合适。

表3 激磁电流试验结果

(2)脉动冲程比较试验

高梯度磁选机的特性之一，就是辅以脉动运动进行分选，故脉动冲程的合适选择，对分选效果影响较大。冲程试验中固定冲次为270r/min，转环转速为3.6r/min，变更不同的冲程，试验结果见表4。

表4 冲程比较试验

从表4可以看出，冲程在14mm指标较好。说明冲程在14mm的时候，各产品得到了较好的松散，在这种磁场作用下，精矿的产率达到58.03%，回收率达到了82.89%，最终硫在精矿里面的品位只有0.1%左右，达到了国标要求。

由于采用该工艺需要购买价格较高的磁选机设备，而且经过磁选的铁精矿品位不是很高，其褐铁矿售价也不是高，产品只能出售给小型钢铁企业。为了提高产品质量，在经过强磁选的基础上还进行了磁化焙烧试验。

三、磁化焙烧-磁选试验

该铁矿是以褐铁矿为主要矿石，但是褐铁矿并不是具有固定化学成分的纯矿物，而是若干种矿物的混合物，因此，褐铁矿的含铁量并不稳定。其次，褐铁矿容易过粉碎，而产生大量难以回收的高品位矿泥，不仅降低了回收率，而且在选矿过程中是干扰因素。尤其是该矿石所含各矿物的嵌布粒度均较细，这就要求磨矿要细，也给选别作业造成诸多不利因素。

磁化焙烧-磁选是处理弱磁性低品位铁矿石的一种成熟工艺。该工艺一方面在焙烧过程中能脱除一部分杂质；另一方面通过磁选或磨矿磁选能获得高品位的铁精矿。

1、试验流程及设备（见图2）

图2 磁化焙烧-磁选试验流程

试验用马沸炉型号为400×250×160。

磁选机型号为CTB-400（筒表面平均场强为98.3kA/m，1228.75Oe）。

2、试验方法和结果

取原矿与无烟煤混合（煤粉的比例为20%），在马费炉中进行还原磁化焙烧，改变磁化焙烧温度（850，900，950，1000℃）和时间（0.5，1，2h），将所得的产品磨至-0.075mm占87%，用磁选管分别进行磁选（磁场强度为120kA/m）。同时，还进行了无烟煤和褐煤的对比试验，结果表明，在相同条件下，褐煤效果明显优于无烟煤；对同一种煤，随着煤粉用量的降低，铁精矿全铁含量降低；另外，采用无烟煤，磁化焙烧的全铁含量和原矿没有差别，而采用褐煤时，磁化焙烧矿的全铁含量比原矿提高了近10个百分点，磁化焙烧后的矿样的重量也减少了20%左右。综合考虑成本与指标，选用褐煤，煤粉用量为原矿的15%~20%为宜。比较所得精矿品位和回收率可知，以条件950℃、2h为最佳。试验结果见图5。

表5 磁化焙烧-磁选试验结果

4、结论

综上所述，为了得到更优质的铁矿石，试验采用先强磁选，在电流为900A，冲程为14mm的时候，可以得到品位为53.18%，回收率为82.89%的铁精矿。而且铁精矿中硫的品位也从1.09%降到了0.27%以下。针对磁选后的产品，还进行了焙烧-弱磁选研究。在煤粉用量为原故的15%~20%，温度控制在950℃，焙烧2h后，经过球磨和弱磁选别，可以得到品位为65.21%的铁精矿，而且产品中的硫含量也降到了0.11%。

该地区的部分矿石由于含硫比较高，而且没有采取科学的选矿试验和选矿方法，所以一直没有得到利用。通过上面的试验可知，当采取强磁选时，可以脱除较大部分的硫，这样的产品可以销售到该县和周边县市的小型钢厂。但是随着国家对环境污染的严格控制，在不久的将来，小型钢厂可能倒闭或者重组，强磁选的产品还可能再次面临滞销问题。“焙烧-弱磁选”苣为该地区的褐铁矿找到了一个新的解决方法。

相关工艺：金矿选矿设备、铜矿选矿设备、铅锌矿选矿设备、钾长石选矿设备。