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磁选柱制备超纯铁精矿的试验研究

2018-09-21

以山东某铁品位为66. 12%的普通铁精矿为原料,以磁选柱为主要分选设备,进行了超纯铁精矿的制备试验。考查了普通铁精矿直接磁选流程、-0. 074 mm 粒级磁选流程和磨矿—磁选流程的分选效果,最终确定了分级—磨矿—弱磁粗选—磁选柱精选的工艺流程,获得了全铁品位为71. 64%、回收率为81. 87%的超纯铁精矿及合格品位的尾矿。

近年来，钢铁行业市场呈低迷态势，钢铁行业技术和产品亟需转型。在国家供给侧改革的号召下，我国钢铁企业正在向高质量、精加工方向快速发展，粉末冶金和直接还原铁均取得了较快的发展^[1]。超级铁精矿是粉末冶金、磁性材料产品生产的主要基础材料，是制取直接还原铁粉的优质原料^[2-4]。超纯铁精矿一般指TFe含量大于71％、Si0₂小于0.6％、Fe₃0₄在99％以上的磁铁矿精矿^[5]。

在当前经济背景下，铁精矿加工企业必须跟随钢铁行业的变化，积极开发新产品、增强市场竞争力。而利用磁选铁精矿生产超纯铁精矿，是铁精矿加工企业提高产品附加值、提高经济效益的一个新的有效途径。同时，这将为我国生产优质粉末冶金产品打下坚实的基础。本文以山东某普通铁精矿为原料，采用高效分选设备-磁选柱进行超纯铁精矿的制备试验研究，为磁选柱在超纯铁精矿的工业应用提供数据支撑。

1 原矿性质

1.1 化学多元素及物相分析

对山东某磁铁矿进行主要化学成分分析、铁物相分析，结果分别见表1和表2。

表1 普通铁精矿主要化学成分分析结果 %

成分	TFe	SiO₂		Al₂O₃	CaO	MgO	S	P
含量/%	66.12	6.73		0.49	0.01	0.32	0.07	0.01

表2 普通铁精矿物相分析结果 %

相名	磁铁矿	菱铁矿	褐铁矿	硅酸铁	硫化铁
含量/%	90.92	0.20	0.10	<0.10	<0.10

从表1、2可以看出，该普通铁精矿主要成份为磁铁矿，其次为SiO₂，这就要求通过选别将其全铁品位提至71%以上、SiO₂含量降至1%以下，来达到超纯铁精矿粉的质量指标要求。

1.2 粒度分析

为确定在各个粒级中铁及SiO₂的分布情况，对原矿进行粒度组成分析，结果见表3。

表3 粒度组成试验结果

粒级/mm	产率/%	品位/%	分布率/%	SiO₂含量
+0.125	9.18	49.80	6.91	15.94
-0.125+0.098	16.03	61.99	15.03	7.99
-0.098+0.074	11.81	66.53	11.88	7.40
-0.074+0.048	6.45	67.43	6.58	6.64
-0.048+0.038	18.38	68.97	19.17	4.49
-0.038	38.14	70.08	40.42	2.07
合计	100.00	66.12	100.00	5.66

从表3可以看出，在-0.074mm的粒级中的全铁品位较高，均在67%以上，其分布率高达66.17%。SiO₂含量在粗粒级中含量较高。

2 结果与讨论

2.1 普通铁精矿直接进行磁选柱试验

对普通磁铁矿直接进行磁选柱分选试验，流程如图1所示，优化操作参数后的试验结果见表4。

表4 普通磁铁矿直接进行磁选柱分选试验结果

流程	产品	产率/%	品位/%	回收率/%	试验条件
粗选	精矿	96.22	67.21	98.46	I_固=0.2A I_循=0.8A T=3s W_排矿=15ml/s W_溢流=115ml/s
	尾矿	3.78	26.72	1.54
	给矿	100.00	65.68	100.00
精选	精矿	96.56	68.43	98.31	I_固=0.2A I_循=0.8A T=3s W_排矿=15ml/s W_溢流=125ml/s
	尾矿	3.44	32.97	1.69
	给矿	100.00	67.21	100.00

图1 普通铁精矿直接进行磁选柱分选流程图

从表4可以看出，直接通过两段磁选柱选别普通铁精粉，最终得到铁精矿品位仅为68.43%，不能得出合格的铁精矿产品。

2.2 普通铁精矿-200目粒级磁选柱试验

表3也表明，+200目中SiO₂含量较高，这是造成铁精矿直接分选不能得到合格超级铁精矿的重要因素。因此将普通铁精矿中的+200目筛出并单独处理，-200目铁精矿作为磁选柱给料进行分选，流程见图2，试验结果见表5。

图2 普通铁精矿-200目粒级磁选柱试验流程

由表5可知，当固定磁场电流为0.2A时，循环磁场电流在0.5A以上、溢流流量达到100ml/s以上、精矿排矿流量为10ml/s时，通过两段磁选柱选别，可选出精矿品位为71%以上的铁精矿。

表5 普通铁精矿-200目粒级磁选柱试验结果

流程	产品	产率/%	品位/%	回收率/%	试验条件
粗选	精矿	94.35	70.63	96.87	I_固=0.2A I_循=0.7A T=3s W_排矿=13ml/s W_溢流=100ml/s
	尾矿	5.65	38.06	3.13
	给矿	100.00	68.79	100.00
精选	精矿	94.22	71.06	94.79	I_固=0.2A I_循=0.5A T=3s W_排矿=10ml/s W_溢流=130ml/s
	尾矿	5.78	63.62	5.21
	给矿	100.00	70.63	100.00

2.3 9min、11min磨矿产品直接进行磁选柱试验

尽管普通铁精矿-200目铁精矿能直接获得合格的超级铁精矿，然而普通铁精矿中+200目含量高达37.02%，铁精矿回收率较低。因此，考察磨矿—磁选柱流程对普通铁精矿的分选效果，流程见图3，结果见表6。

图3 9min、11min磨矿-磁选柱分选流程图

表6 磨矿—磁选柱分选流程结果

优化的操作参数	指标	9min	11min
粗选 I固=0.2A I循=0.7A T=3s W排矿=5ml/s W溢流=130ml/s	精矿品位/%	70.85	70.98
	尾矿品位/%	41.24	35.94
	给矿品位/%	65.49	65.48
	精矿产率/%	81.90	84.30
	回收率/%	88.60	91.38
精选 I固=0.2A I循=0.5A T=3s W排矿=5ml/s W溢流=130ml/s	精矿品位/%	71.46	71.43
	尾矿品位/%	68.04	69.36
	给矿品位/%	70.85	70.98
	精矿产率/%	82.16	78.26
	回收率/%	82.87	78.76

从表6可以看出，9min、11min磨矿产品直接进行磁选柱，均可选出品位在71%以上的精矿，但是，随着磨矿细度的增大，精矿回收率越来越低。

2.4 推荐选矿流程

根据矿石性质及其特征，通过一系列的试验研究与对比，采用磨矿、磁选工艺比较合理，并能取得较好的选矿技术指标，工艺流程及选矿指标分别见图4和表7。

图4 推荐选矿工艺生产超纯铁精矿粉流程

表7 推荐流程的选矿工艺指标

产品名称	产率/%	品位/%	回收率/%
精矿	74.58	71.84	81.92
普通铁精粉	16.96	65.49	16.98
尾矿	8.46	8.56	1.10
原矿	100.00	65.40	100.00

由表7可知，通过对普通铁精矿-200目磨矿处理，采用磁选管磁选初步提高品位，然后采选磁选柱两段选别，超级铁精矿的品位由71.46%提高到71.84%，回收率稳定在81.87%左右。此外，尾矿品位为8.56%，达到了尾矿排放品位，且又获得了65.49%品位的合格普通铁精矿，最终提高了产品的回收率，提高了经济效益。

2.5产品铁物相分析与化学多元素分析

将11min磨矿产品磁选管精矿进行两段磁选柱选别后的第三组精矿产品进行化学多元素与铁物相分析，结果分别如8和表9所示。

表8 超级铁精矿的多元素分析结果 %

成分	TFe	SiO₂		Al₂O₃	CaO	MgO	S	P
含量/%	71.84	0.23		0.27	0.25	0.08	0.03	0.01

表9 普通铁精矿物相分析结果 %

相名	磁铁矿	菱铁矿	褐铁矿	硅酸铁	硫化铁
含量/%	99.08	0.10	0.17	<0.10	<0.10

由表8和表9可知，由表6可知，精矿的全铁品位为71.84，SiO₂含量为0.23%，明显降低，有害元素S、P的含量也显著降低。超纯铁精矿中主要矿物为磁铁矿。

3 结论

（1）该矿石中铁矿物嵌布粒度相对较粗，具备提纯加工超纯铁精粉的条件，通过磁选工艺，可用来生产超纯铁精粉。

（2）适当提高磁选柱入选品位，并保持磁选柱稳定的溢流量、精矿排矿口流量，有利于精矿产品质量的稳定。

（3）当磨矿细度（-0.074mm含量）达到88.41%时，先后经磁选管和两段磁选柱选别后，可得到如下指标：精矿品位为71.84%，回收率为81.92%，中矿品位为65.49%，尾矿品位为8.56%，精矿中杂质含量达标，结果较理想。

（4）普通铁精粉经选别在生产出超纯铁精矿粉的同时，产生全铁品位为65%以上的中矿，可直接引入普通铁精粉的生产工艺流程进行处理。

作者：张文平高腾跃秦广林等（山东黄金日本极品级片，日本极品a级片，韩国三级电影网科技有限公司选冶实验室分公司）本文发表于《现代日本极品级片，日本极品a级片，韩国三级电影网》2018年第7期

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