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某鲕状赤铁矿金属化焙烧磁选选矿试验探究

2019-12-31 10:02 来源:钢铁世界网 作者:dengys

宁乡式沉积型鲕状赤铁矿分布在我国湖北、湖南、四川、贵州等省,已探明的工业储量三十余亿吨,其中仅湖北鄂西地区就约占58.7%。该类型矿石矿物成分复杂,嵌布极细,磷、铝、硅杂质含量高,属世界给难选矿石。本研究主要对鄂西鲕状亦铁矿矿样进行了金属化焙烧-磁选试验研究,指在探索该矿石开发利用的可行性。
一、矿石性质
试验试样属宁乡式鲕状高磷赤铁矿。矿石中主要铁矿物是赤铁矿,其次为褐铁矿,以及少量菱铁矿、磁选矿等;磷的独立矿物主要为磷灰石;脉石矿物主要为石英、鲕绿泥石和高岭石,及其他微量的无定形碳、方解石、锆石等。矿石中主要有用元素是铁,主要有害杂质是磷、硅。
试样的化学多元素分析结果见表1。矿石中铁、磷的化学物相分析分别见表2和表3。

由化学多元素分析结果表明,虽然矿石中铁品位较高,为43.71%,但有害元素磷的含量也较高,达0.93%。
由矿石中铁、磷的化学物相分析结果表明,矿石中铁主要以赤铁矿的形式存在,其次以硅酸铁的形式存在;矿石中的磷主要分布于磷灰石中,其次分布于褐铁矿和赤铁矿中,脉石及其他矿物中的磷含量极少。
试样是赤铁矿晶体与黏土类矿物、胶磷矿、绿泥石等脉石矿物,以微细分散状态的颗粒紧密共生构成的鲕状赤铁矿矿石。矿石中赤铁矿和磷灰石的嵌布粒度都比较细,而且不均匀,其中,+0.074mm粒级中,赤铁矿的占有率仅为45.80%,-0.020mm粒级中,赤铁矿的占有率达21.47%;磷灰石的嵌布粒度也极不均匀,在0.015~0.25mm之间不等。
二、金属化焙烧条件试验
本试验方案是采用固定床内配碳金属化焙烧,然后经细磨磁选管(8700e)磁选以制取高品位铁粉或海绵铁。为了保持充分的还原气氛及防止焙烧矿的二次氧化,试验采用了过量的还原剂(煤粉)。所用还原设备为碳阻棒马费炉。
(一)金属化焙烧温度试验
将-2mm原矿与煤粉均匀混合后,装入耐高温焙烧罐置于预设不同温度的马弗炉中进行焙烧,达到一定时间后,将焙烧矿取出以水淬冷方式冷却。不同温度下所得焙烧矿的金属化率结果如图1所示。
由图可见,不同保温时间焙烧矿的金属化率在1050℃以下均随温度的升高而显著增加,继续升高温度其金属化率均变化趋缓。说明升高反应温度可促进焙烧产品的金属化,但当温度升高到一定程度后,由于受到矿物中低熔点矿物(2FeO·SiO2、FeO·Al2O3等)的限制以及还原气氛的减弱等因素的影响,从而降低矿石的还原率,进而影响还原反应的进行。因此,本试验以焙烧温度1050℃为宜,相应金属化率均在95%以上。
(二)金属化焙烧保温时间试验
分别将各个焙烧温度下的不同保温时间的焙烧矿磨矿10min,然后进行磁选,试验结果如图2和图3所示。


图2表明,不同保温时间下所得焙烧矿的磁选铁精矿铁品位均随着焙烧温度的升高而逐渐升高。其中,与保温1h相比,保温3h的焙烧矿在温度区间内磁选效果明显显优;但保温5h的焙烧矿在950~1050℃之间,所得铁品位、铁回收率均变化不大,而且于1050℃时,其精矿铁品位与保温3h所得的指标相近,相应铁回收率也相差甚微。说明在一定温度范围内,延长焙烧时间,并不能促进铁矿石还原反应的进行。由图3可见,磁选铁精矿的磷含量于1050℃以上时随温度的升高和保温时间的延长而显著增加。由此可见,焙烧温度为1050℃,保温3h的焙烧矿磁选效果相对较好。
(三)不同粒度原矿金属化焙烧试验
将不同粒度的原矿与过量煤粉均匀混合,经金属化焙烧后细磨[-0.074mm(-200目)75.20%]磁选,其试验结果表4。

由表可见,采用细粒级原矿所得焙烧矿的铁品位相对显优,粗粒级(-100mm)次之;其磁选铁精矿铁品位、铁回收率则均随粒度的减小而增加,磷含量却相反。结果说明,在实验室条件下,细粒级矿石在焙烧矿质量及磁选铁精矿质量上均显现出相对较好的效果。
三、磁选流程试验
鉴于工业实验经验,在条件试验的基础上,采用粗粒度块矿(-10mm)对其进行了金属化焙烧-磁选流程试验。试验先将原矿与过量煤粉均均混合以进行还原焙烧,焙烧矿急速冷却后经永磁块抛尾,然后细磨磁选。并且为了高效选别以获得高质量铁粉,试验中采用了磁介质(所用介质为攀枝花磁铁矿粗精矿TFe50%左右)脱泥的方法进行选别。试验流程如图4所示,磁选试验结果见表5。
由表可见,粗粒级焙烧矿经永磁块抛尾、细磨磁介质脱泥精选后,所得铁粉的铁含量均达94%以上,铁回收率约为88%,磷含量为0.38%以上。从铁粉化学成分上看,可以作为废钢资源的补充,是电炉炼钢或粉末冶金的优质原料。
四、结论
(一)鄂西某鲕状赤铁矿为宁乡式沉积型鲕状赤铁矿,原矿含铁43.71%、含磷0.93%,矿石中赤铁矿晶体与黏土类矿物、胶磷矿、绿泥石等脉石矿物以微细分散状态的颗粒紧密共生构成鲕状,赤铁矿和磷灰石的嵌布粒度都很细,而且不均匀。
(二)将原矿与过量还原剂(煤粉)均匀混合,于1050℃金属化焙烧3h,焙烧矿采用水淬冷方式冷却,可得焙烧矿金属化率达95%以上。
(三)焙烧矿经粗粒永磁块抛尾、细磨磁介质脱泥精选后,所得铁粉的铁品位达94%以上,铁回收率约为88%。可以作为废钢资源的补充,是电炉炼钢或粉末冶金的优质原料。

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