纯矿物实验(铁矿石提取铁精粉工艺) 超纯铁精矿的试验研究与生产实践
超纯铁精矿试验研究与生产实践 姚燕燕 赵鹏 谢建宏西安建筑科技大学刘 勇陕西省矿产材料公司 摘 要 本研究以陕西省矿产材料公司铁矿石为原料,采用粗磨弱磁选→磁尾浮硫→磁精细磨反浮除硅的联合选矿工艺,进行铁精矿细磨深选,得到了高质量的超级纯铁精矿,获得了理想的选别指标,为公司挖潜增效、实现产品结构调整、就地增值奠定了基础。 关键词 阶段磨矿 磁浮联合工艺 超纯铁精矿 由于历史原因,我国铁矿山目前大多以规模求效益,生产技术、管理水平较低,产品单一,产品质量较差,因此企业经济效益普遍较低。目前,我国钢铁工业实施精料方针,对高质量的铁矿石需求更迫切,这对铁矿山的生产管理和技术水平提出了更高的要求,因此对铁矿石细磨深选,提质降杂的研究与应用,具有十分重大的战略意义及现实意义。 在国外,超纯铁精矿已在粉末冶金,磁性材料,电子工业,环境保护等行业中得到了广泛的应用,如西欧、北美和日本还原铁粉80%都是以超纯铁精矿生产的,而我国绝大部分仍然采用铁鳞生产还原铁粉和磁性材料,由于从轧钢厂产出的铁鳞受到钢材品种,收集情况等因素影响,化学成分波动较大,还原效率较超纯铁精矿低,严重影响还原铁粉及磁性材料的性能稳定性。因此,我国使用的高档铁粉还要依赖进口。陕西矿产材料公司的研究和应用证明,就我国目前选矿技术、设备、药剂条件,完全可以生产超纯铁精矿,为产出高质量、高性能的还原铁粉或磁性材料提供成分稳定、杂质含量低的优质原料,缓解我国高性能还原铁粉短缺的危机,并为企业本身创造更高的经济效益。 1 矿石性质简介 1.1 矿石组分: 该矿石组成简单,主要为磁铁矿,其次为黄铁矿,少量镜铁矿、赤铁矿,微量磁黄铁矿、黄铜矿;脉石矿物主要有石英、长石、方解石、铁云母、绿泥石、绿帘石、白云母等。矿物共生嵌布特征为:磁铁矿伴生有大量的黄铁矿及少量石英、赤铁矿。脉石英为成矿物质,蚀变矿物为铁云母、绿泥石等。 1.2 矿石结构构造: 磁铁矿:黑色致密块状磁铁矿占80-90%,少部分为条带状、稠密浸染磁铁矿,粒径0.15-0.25 mm者居多。 黄铁矿:呈粒状、团块状集合体,含量为8%左右,粒径0.066-0.33mm者居多。团块状集合体常呈条纹或条带定向排列,组成条带状构造。 赤铁矿:呈叶片状集合体,常被磁铁矿交代。 磁黄铁矿、黄铜矿:含量微,不常见,呈星点浸染状,磁黄铁矿常与黄铜矿共生,沿黄铁矿、磁铁矿裂纹充填。 脉石矿物:占2~4%,以石英、铁云母、绿泥石、绿帘石、钠长石、磷灰石、方解石居多,金属矿物交代方解石、白云母,但不甚强烈,后期产出的绿泥石、方解石呈细脉状,脉宽1mm左右。 1.3 原矿化学分析: 原矿光谱半定量分析结果详见表1,原矿化学多项分析结果见表2。[next] 表1 原矿光谱分析结果
元素| 铜 | 锌 | 铅 | 镍 | 钼 | V | 银 | B | 含量(%)0.002 | 0.015 | & lt0.001 | 0.003 | & lt0.001 | 0.005 | 0.0001 | 0.001 | 元素钡 | 锰 | 钛 | 钠 | 钙 | 镓 | 镁 | 硅 | 含量(%)0.03 | 0.01 | 0.001 | & lt0.03 | 0.2 | & lt0.001 | 0.1 | 2.0 | 元素铝 | 铁 | | | | | | | 含量(%)0.2 | 主要数量 | | | | | | |
表2 原 矿 化 学 多 项 分 析 元素| 全铁 | 取法 | 二氧化硅 | 氧化铝 | 首席行政官 | 船用汽油(Marine Gas Oil的缩写) | 二氧化钛 | 含量(%)56.71 | 52.60 | 4.90 | 0.35 | 1.033 | 0.249 | 0.00 | 元素钴 | S | P | 铜 | 铅 | 锌 | | 含量(%)0.004 | 4.24 | 0.010 | 0.005 | 0.000 | 0.058 | |
2 铁硫综合回收试验 由原矿工艺矿物学研究可见,该矿石矿物组成简单,为高硫富铁磁铁矿矿石,磁铁矿、黄铁矿结晶粒度较粗,粗磨即可实现单体解离,进行铁硫综合回收。工艺流程详见图1,生产指标详见表3。磁精化学多项分析结果见表4。 表3 铁硫综合回收生产指标 产品名称| 收益率(%) | 等级(%) | 回收率(%) | 全铁S | 全铁 | S | 磁选精矿74.13 | 70.75 | 0.30 | 92.48 | 5.19 | 硫精矿10.24 | 28.63 | 38.33 | 5.17 | 92.56 | 尾矿15.63 | 9.10 | 0.61 | 2.35 | 2.25 | 原矿100.00 | (56.80) | (4.24) | 100.00 | 100.00 |
表4 磁精、硫精质量分析 化学成分| 全铁 | S | 二氧化硅 | P | 铜 | 铅 | 锌 | 氧化铝 | 首席行政官 | 船用汽油(Marine Gas Oil的缩写) | 磁选精矿70.75 | 0.30 | 1.02 | 0.006 | 0.004 | 0.000 | 0.058 | 0.45 | 0.18 | 0.13 | 硫精矿28.63 | 38.33 | 12.31 | 0.028 | 0.013 | 0.000 | 0.008 | 1.76 | 5.27 | 1.01 |
从生产流程考察结果可见,该矿石原矿品位较高,矿物组成简单,经较简单的磁—浮工艺流程选别,可得到合格的磁铁矿精矿及硫精矿,达到了铁硫综合回收之目的,选矿指标好。[next]
超纯磁铁矿的实验研究和生产实践 为得到超纯磁铁矿,首先对磁选精矿进行一粗二扫二精浮选脱硫(该硫精矿与磁尾浮硫精矿合并)。使硫含量由0.30%降至0.04%,脱硫磁铁矿采用螺旋溜槽加摇床降硅,可使硅由1.02%降至0.3~0.5%,为进一步降低含硅量,进行了系统的试验研究。 3.1 原料工艺矿物学研究 为了预测进一步降硅的可能性,对磁选抛尾、浮选脱硫、重选降硅后的磁铁矿进行了矿物组成、解离度、主要化学成分,金属粒级分布率等的研究,研究结果详见表5、表6。 表5 原料铁硅粒级分布率 粒度(毫米)| 收益率(%) | 等级(%) | 分配率 | 全铁二氧化硅 | 全铁 | 二氧化硅 | +0.149.0 | 71.46 | 0.55 | 48.88 | 56.25 | -0.1~+0.07412.10 | 71.94 | 0.40 | 12.14 | 10.42 | -0.074~+0.04323.70 | 71.95 | 0.42 | 23.80 | 20.83 | -0.04315.20 | 71.60 | 0.43 | 15.18 | 12.50 | 总计达100.00 | 71.65 | 0.48 | 100.00 | 100.00 |
[next] 表6 原料矿物含量及单体解离度分析结果 矿物项目| 矿物质含量(%) | 单体解离度(%) | 个人总计达 | 单体 | 伴生矿物 | 磁铁矿97.20 | 97.20 | 96.00 | 黄色、钛、脉石 | 红色铁矿石0.30 | 97.50 | 82.00 | 脉冲石,磁性,棕色 | 褐铁矿0.20 | 97.70 | 0 | 脉搏、磁性和发红 | 钛铁矿0.30 | 98.00 | 0 | 磁铁 | 黄铁矿0.60 | 98.60 | 69.00 | 脉冲和磁铁 | 磁黄铁矿0.20 | 98.80 | 0 | 磁铁 | 方解石0.80 | 99.60 | 28.00 | 所有金属矿 | 阳起石0.40 | 100.00 | 17.00 | 所有金属矿 | 绿泥石微小的 | | | | 石英微小的 | | | | 泥微小的 | | | |
从工艺矿物学研究可见,该原料主要为磁铁矿,含量已达97%,但粒度较粗,最大粒径达0.6mm,有的磁铁矿晶体内部有洞穴结构,其中充填泥质。钛铁矿粒度较细,常为磁铁矿包裹体。磁黄铁矿含量少,结晶粒度也细小,常为磁铁矿包裹体,因此,这两种矿物单体解离难度较大。黄铁矿含量相对较高,并有一定量的单体未能脱除,但多与磁铁矿连生。脉石矿物主要为碳酸盐及硅酸盐的矿物,与磁铁矿多为贫连生体出现,单体约占1%。所以黄铁矿与脉石矿物是主要影响矿物。 经单体解离度分析,证明矿物单体解离不足,通过筛析结果分析,硅在各粒级含量变化不大,欲采用分级降硅已无可能。虽然脉石矿物含量很低,但通过细磨,使矿物进一步单体解离,采用反浮选降硅是完全有可能的。 3.2 反浮选降硅试验: 试验用工艺流程见图2,试验结果详见表7、表8。
[下一步]表7研磨细度试验结果-325目含量(%)产品名称 | 收益率(%) | 等级(%) | 收益率(%) | 二氧化硅去除率(%) | 全铁二氧化硅 | 全铁 | 二氧化硅 | 利用超纯铁精矿 | 90.22 | 71.60 | 0.38 | 90.38 | 71.42 | 28.58 | 70超纯铁精矿 | 75.93 | 71.80 | 0.20 | 76.37 | 31.64 | 68.36 | 80超纯铁精矿 | 75.58 | 71.92 | 0.15 | 75.90 | 23.62 | 26.38 | 90超纯铁精矿 | 70.71 | 71.83 | 0.13 | 71.13 | 19.15 | 80.85 | 95超纯铁精矿 | 60.02 | 72.16 | 0.18 | 60.39 | 22.51 | 77.49 | | | | | | | | | 表8 捕收剂用量试验结果 捕收剂用量(克/吨)| 产品名称 | 收益率(%) | 等级(%) | 铁回收率(%) | 硅去除率(%) | 全铁二氧化硅 | 80+40超纯铁精矿 | 74.08 | 71.90 | 0.14 | 74.55 | 78.39 | 90+40超纯铁精矿 | 70.71 | 71.83 | 0.13 | 71.13 | 80.85 | 100+40超纯铁精矿 | 69.62 | 71.90 | 0.11 | 64.93 | 84.05 |
通过试验研究证明,样品经细磨至-325目占80~90%,使矿物进一步单体解离,仅用胺离子捕收剂,即可将硅降至0.2%以下,使磁铁矿得到进一步提纯。 4 超纯磁铁矿生产实践 陕西省矿产材料公司磁选厂日处理原矿石100吨,日产铁精矿70余吨,年产2万余吨。超纯磁铁矿生产工艺流程为一粗二扫二精脱硫,螺旋溜槽加摇床降硅,再磨反浮选降硅,详见图3,日产超纯磁铁矿50吨,年产15000吨,将超纯磁铁矿超细磨,粒度为-3mm,-1mm后,再经焙烧,生产氧化铁红。各种产品及产品质量检验结果见表9。
[下一步]表9陕西省矿产物资公司产品质量检验结果(%)元素含量产品名称全铁 | S | 二氧化硅 | P | 铜 | 铅 | 锌 | 氧化铝 | 首席行政官 | 船用汽油(Marine Gas Oil的缩写) | 磁选精矿70.75 | 0.30 | 1.02 | 0.006 | 0.004 | 0.000 | 0.058 | 0.45 | 0.18 | 0.13 | 漂浮硫精矿28.63 | 38.33 | 12.31 | 0.028 | 0.013 | 0.000 | 0.008 | 1.76 | 5.27 | 1.01 | 脱硫浓缩物71.00 | 0.04 | 1.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.000 | 0.35 | 0.15 | 0.12 | 重力精矿71.50 | 0.04 | 0.40 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.28 | 0.13 | 0.11 | 反浮选精矿71.81 | 0.01 | 0.12 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.09 | 0.10 | 0.10 | 铁红71.88 | 0.01 | 0.12 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.09 | 0.10 | 0.10 | 5 结语 陕西省矿产公司铁矿矿石组成简单,主要矿物嵌布粒度较粗,属易选铁矿石,选矿工艺简单,选矿技术指标先进。经细磨深选提纯,可获得含铁71.8%以上,含硫0.01%,二氧化硅0.12%,含磷、含铜,含铅均小于0.01%的超纯磁铁矿和氧化铁红。并可为不同用户提供六种不同品级的铁和硫精矿。反浮泡沫产品含铁60%左右,仍可作为普遍炼铁原料使用。 该公司正在进行磁选精矿直接细磨浮选脱硫降硅试验研究,省去重选作业,合并脱硫浮硅工艺,进一步简化和优化选矿流程,使硫硅进一步降低。 据作者了解,我国可生产万吨级超纯铁精矿的企业不止陕西省矿产公司,象河北、安徽、邯邢、本溪等不下10家。建议国家有关部门,组建超纯铁精矿生产高档还原铁粉和磁性材料的基地,走出低价进购质量不稳定的铁鳞,生产低档还原铁粉和磁性材料的同时,又要大量进口高档还原铁粉和磁性材料的怪圈。 参考文献 1 刘耀青 超级铁精矿生产工艺及应用前景 《 国外金属选矿》2000 No.9 P22-232 晏本秀 超纯铁精矿制造氧化铁红和三氯化铁的方法 《有色矿山》2000 No.9 作者简介姚燕燕 西安建筑科技大学材料科学与工程学院 工程师赵 鹏 西安建筑科技大学材料科学与工程学院 讲 师谢建宏 西安建筑科技大学材料科学与工程学院 高级工程师刘 勇 陕西省矿产材料公司 高级工程师 关键词TAG: 技术文章
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