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我国铁矿山选矿技术

硫铁矿烧渣磁选一重选联合工艺回收铁精矿研究

摘要：

介绍了从硫铁矿烧渣中回收铁精矿的工艺流程。

试验研究表明，硫铁矿烧渣经预先分级、磨矿后，在120kA／m条件下磁选，磁选尾矿用螺旋溜槽重选，获得混合精矿产率72．86％、品位61．32％、回收率83．28％的较好指标。

硫铁矿烧渣不经磨矿直接磁选得不到高品位精矿；全部磨矿后分选，精矿品位略有提高，但回收率下降较多。

关键词：

硫铁矿烧渣铁精矿磁选重选工艺流程

   硫铁矿烧渣是利用硫铁矿制备硫酸的过程中所排放的废渣，每生产1t硫酸大约要排放0.8t左右硫铁矿烧渣。

我国硫酸生产行业目前每年约产生1000万t硫铁矿烧渣[1]，大都采用堆填处理，不仅大量占用土地，增加企业费用，而且还严重污染环境。

硫铁矿烧渣的综合利用程度及技术水平，将是影响硫铁矿制酸企业社会、经济效益及可持续发展的重要因素。

   近年来我国钢铁产量大幅增长，国产铁矿石供应缺口越来越大，进口铁矿石连年大幅度增加，并将超过国产铁矿石，预示着我国钢铁工业开始步人以进口铁矿石为主的时代，同时也成为我国钢铁工业经济安全的隐患。

硫铁矿烧渣中全铁含量一般在50％左右，比我国铁矿平均品位（仅32.67％）要高得多。

从硫铁矿烧渣中回收铁精矿用于炼铁，可以弥补我国铁资源的不足，同时消除了硫铁矿烧渣对生态环境的污染，更可创造出良好的经济效益与社会效益，其应用前景极为广阔。

国内外众多科研工作者对从硫铁矿烧渣中回收铁精矿的工艺进行了大量研究，取得了一些成果，但由于硫铁矿烧渣性质的复杂性及不确定性，实际投入生产应用的并不多。

本研究介绍的磁选一重选联合工艺，既有较好的工艺指标，又对硫铁矿烧渣性质的变化有一定适应性，具有良好的应用前景。

1硫铁矿烧渣性质研究

   本次试验研究所用硫铁矿烧渣样品取自湖南某化工厂，呈棕黑色，粒度微细，粒度分析结果见表l，化学分析结果见表2。

   从表1可见，硫铁矿烧渣中-200目含量为77.70％，-23μm的含量达35.4％，这部分微细粒级将会给铁矿物的富集带来极大的不利影响。

   从表2可知，主要矿物为磁铁矿、赤铁矿和石英。

根据显微镜下的观察，细颗粒中铁矿物与石英颗粒的单体解离度均很高，连生体极少，较大颗粒中则依然存在较多连生体颗粒。

2试验研究

   硫铁矿烧渣中铁矿物主要为磁铁矿，其磁性率为31.26％，具有较强的磁性。

可考虑采用弱磁选回收磁铁矿，磁选尾矿中的赤铁矿可考虑用重选方法回收[2]。

而是否需要进行磨矿，则通过试验确定。

2．1 硫铁矿烧渣直接进行磁选

   硫铁矿烧渣不经磨矿，采用XCGS型φ50磁选管，在激磁电流为1.6A的条件下磁选4次，试验结果见表3。

   从表3可看出，分选效果不够理想，精矿品位尚不到60％，且回收率也不够高。

分析其原因，主要是由于硫铁矿烧渣中的粗粒连生体大多回收到精矿产品中，导致品位低；硫铁矿烧渣中的赤铁矿物磁性弱，大多随尾矿跑掉，降低了回收率。

2．2硫铁矿烧渣预先分级磨矿分选试验

   为提高精矿品位，应对硫铁矿烧渣进行磨矿，解离粗粒连生体，以进一步提高精矿品位；对损失于尾矿中的弱磁性铁矿物，可考虑用重选设备——螺旋溜槽回收[3]。

   硫铁矿烧渣中-200目含量为77．7％，这部分微细粒已基本达到单体解离，在球磨前预先分出这部分细粒级，只对筛上较粗粒级进行磨矿，可以降低能耗，减少过磨，提高工艺指标。

本研究所采用的选别工艺流程如图1所示。

（1）磨矿磁选试验。

采用200目标准筛对硫铁矿烧渣原样进行筛分。

筛上物用辊筒棒磨机磨矿5min后，与筛下物合并，采用CYG-φ200鼓形永磁磁选机选2次，筒表磁场强度为120kA/m。

试验结果见表4。

（2）螺旋溜槽回收弱磁性铁矿物。

将磁选后的尾矿浓缩至矿浆浓度为30％～35％后，送入LL400螺旋溜槽分选。

选别指标见表5。

   从表5可看出，螺旋溜槽重选精矿品位要低于磁选精矿品位，磁选精矿与螺旋溜槽精矿的混合精矿，其品位为61.32％，回收率为83.28％，产率为72.86％。

2．3硫铁矿烧渣全部磨矿分选试验

   按前一流程分选后的磁选精矿品位为61.64％，混合铁精矿品位为61.32％，比天然铁矿物分选出的铁精矿品位有较大差距。

为探索进一步提高铁精矿品位的可能性，我们将入选的硫铁矿烧渣原料全部进行磨矿处理，以期提高铁矿物解离度，从而提高精矿品位。

硫铁矿烧渣分选流程中取消了预先筛分，其他的工艺条件不变，分选结果见表6。

   磁选精矿与螺旋溜槽精矿混合到一起，作为最终精矿，其品位为62.1l％，回收率为73.82％，产率为63.76％。

2．4分选效果讨论

（1）预先分级分选工艺。

硫铁矿烧渣中FeO含量为16.77％，可相应计算出铁矿物中Fe3O4占73％左右[2]。

磁选的回收率为69.26％，表明硫铁矿烧渣中强磁性矿物通过弱磁选可回收90％以上，效果较为理想，磁选工艺条件设置合理。

   螺旋溜槽分选的作业回收率为45.61％，富矿比为1.44，。

考虑到实际生产中使用螺旋溜槽的生产成本较低，能提高回收率14.02个百分点，分选效果是较为理想的。

（2）全部磨矿分选工艺。

硫铁矿烧渣经全部磨矿后，与预先分级工艺相比较，磁选精矿品位提高0.77个百分点，回收率降低5.15个百分点。

原渣中-200目中有部分连生体，通过磨矿得以解离，使品位有所提高。

回收率下降较大的原因主要是磨矿使得与磁铁矿粘连在一起的部分赤铁矿颗粒分离，由于其磁性较弱，弱磁选无法回收。

试验中可以明显看出，磨矿后的矿浆颜色发红，磁选精矿的颜色则更黑，也间接印证了这一点。

   在显微镜下观察磁选精矿，发现夹杂的脉石颗粒极少，表明精矿品位偏低的原因是磁铁矿颗粒的纯度较低，用物理法已无法再进一步提高精矿品位。

   磁选尾矿经螺旋溜槽分选，与预先分级工艺相比较，精矿品位提高了0.42个百分点，回收率较低了4.31个百分点。

作业回收率降低了18.56个百分点，仅为27.05％。

回收率下降较大的原因主要是硫铁矿烧渣中铁矿物硬度较低，经磨矿后粒度太细，超过了螺旋溜槽分选的粒度下限，难以回收。

   两种分选工艺相比较，全部磨矿分选工艺混合最终精矿品位由61．32％提高到62.1l％，但回收率则由83.28％下降为73.82％。

综合考虑，以预先分级分选工艺为佳。

3结论

（1）硫铁矿烧渣中-200目含量为77.7％，但直接磁选精矿品位仅为59.2l％，回收率为76.48％，分选效果较差。

（2）采用预先分级工艺，+200目进行磨矿。

经120kA/m磁选、螺旋溜槽重选后，最终混合精矿产率为72．86％，品位61.32％，回收率83.28％。

分选效果较为理想。

   （3）采用全部磨矿分选工艺，最终混合精矿产率为63.76％，品位62.1l％，回收率73.82％。

精矿品位略有提高，但回收率下降较多，综合效率不如预先分级工艺。

参考文献：

[1] 刘心中，等．硫酸渣的综合利用[J]．金属矿山，2002（9）：

51-53．

[2] 魏德洲．固体物料分选学[M]．北京：

冶金工业出版社，2000．

[3] 刘惠中．BLl500-A型螺旋溜槽的研制及其在尾矿再选中的应用[J]．矿冶．2001．10（4）：

24-28．

我国铁矿山选矿技术成就与发展展望

红矿（赤铁、褐铁、菱铁矿）磁化焙烧新工艺新技术

时间：

2010-06-2314:

03:

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一、红矿的磁化焙烧选矿技术及工程  ZAb中南选矿网

      赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及其共生矿（红矿）属于难选矿，尤其是嵌布粒度细、易泥化的矿石，常规的强磁或强磁－浮选工艺回收率和精矿品位较低，资源浪费严重、精矿质量较差难以满足精料冶炼的要求。

工业应用表明：

磁化焙烧是一种把难选红矿变为易选磁矿的经济可行的有效法。

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1、基本原理：

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      铁是一种多价态元素，能形成几种氧化物：

α-Fe2O3（赤铁矿） 、γ-Fe2O3（磁赤铁矿）、Fe3O4（磁铁矿）、FexO（浮氏体）. 其中只有磁铁矿和磁赤铁矿是强磁性，其余是弱磁性，这取决于他们的结构和各种影响因素。

磁铁矿是一种尖晶石型的铁氧体， 赤铁矿及浮氏体的晶体结构属斜方晶系，磁化焙烧是矿石加热到一定温度后在相应气氛中进行化学反应的过程，弱磁性矿物（赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿菱锰铁矿及其共生矿）经磁化焙烧后，磁性显著增强，即可通过弱磁选进行有效的分离。

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常用的的磁化焙烧法可分为：

还原焙烧、中性焙烧、氧化焙  烧、氧化还原焙烧和还原氧化焙烧。

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   我们通过多年的试验研究和工业化实施，解决了磁化焙烧工业应用方面的技术问题，通过磁化焙烧，赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿（及其共生矿）转化为易选的磁铁矿，磁化率可达85～92％，弱磁选回收率可达70～85％、精矿品位61～63％，为这些难选资源的工业应用找到了一条经济、可行的新方法。

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2、还原焙烧：

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赤铁矿、褐铁矿、高价锰矿石和铁锰矿石在加热到一定温度后，与适量的还原剂相作用，就可使弱磁性的铁矿物转变为磁铁矿，同时锰矿物由高价还原为低价，ZAb中南选矿网

常用的还原剂有C、CO、H2等。

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     Fe2O3+C→Fe3O4+COZAb中南选矿网

     Fe2O3+CO→Fe3O4+CO2ZAb中南选矿网

     Fe2O3+H2→Fe3O4+H2OZAb中南选矿网

     MnO2+CO→MnO+CO2ZAb中南选矿网

     MnO2+H2→MnO+H2OZAb中南选矿网

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褐铁矿在加热脱水后变成赤铁矿后，按上述反应还原成磁铁矿。

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3、中性焙烧：

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菱铁矿（FeCO3）、菱镁铁矿、菱铁镁矿、等碳酸铁矿石与赤褐铁矿的共生矿在一定焙烧条件也可变成磁铁矿。

碳酸锰矿石通过中性焙烧可得到MnO。

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     FeCO3 →Fe3O4+CO或FeCO3→Fe2O3+CO2  ZAb中南选矿网

     Fe2O3+CO→Fe3O4+CO2 ZAb中南选矿网

     MnCO3→MnO+CO2         ZAb中南选矿网

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4、氧化焙烧：

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黄铁矿（FeS2）、高硫锰矿石在氧化气氛下经焙烧可变成磁铁矿。

碳酸锰矿石通过中性焙烧可得到MnO。

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     FeS2 +O2→Fe7O8（磁黄铁矿）+SO2                  ZAb中南选矿网

     Fe7O8+O2→Fe3O4+SO2   ZAb中南选矿网

     MnS+O2 →MnO+SO2 ZAb中南选矿网

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5、氧化还原焙烧：

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      含有菱铁矿、赤铁矿、褐铁矿的铁矿石，在菱铁矿与赤铁矿的比值小于1时，在氧化气氛和一定温度条件下，菱铁矿可先氧化成赤铁矿，然后再在还原气氛中一并还原成磁铁矿。

新疆磁化焙烧磁选厂  一期现场

新疆一期Φ4.0×60米磁化焙烧回转窑

新疆二期200万吨工程施工现场1

新疆二期200万吨工程施工现场2

还原焙烧铁相图

云南40万吨赤褐铁矿磁化焙烧项目工地

云南磁化焙烧项目工地施工协商

磁法焙烧回转窑中试实验室

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6、菱褐铁矿磁化焙烧—磁选原则流程：

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                     菱褐铁矿磁化焙烧选矿工艺流程图ZAb中南选矿网

二、磁化焙烧简介：

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      常用的还原焙烧装置有回转窑和竖炉。

回转窑磁化焙烧使用于粒度范围：

15～0mm，竖窑磁化焙烧：

+20～-75mm。

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     回转窑磁化焙烧装置组成如下：

定量给料系统、回转窑系统、窑头燃烧系统、配风系统、窑尾除尘系统、自控系统、焙烧矿冷却等。

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★各种磁化焙烧的反应过程都是相互影响的可逆过程，若要控制反应过程稳定持续地向生成Fe3O4（磁铁矿）的方向进行、获得满意的磁化焙烧效果，稳定的料相控制、气氛控制和温度场控制是必不可少的。

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 仪表自控系统     ZAb中南选矿网

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                                             回转窑磁化焙烧控制系统图ZAb中南选矿网

 窑内工况视频监控

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                                   回转窑焙烧与除尘控制系统主界面ZAb中南选矿网

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                                              燃烧系统控制界面ZAb中南选矿网

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                                          收尘系统控制界面ZAb中南选矿网

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                                            电机驱动控制界面ZAb中南选矿网

三、菱褐铁矿磁化焙烧工业应用：

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1）菱褐铁矿磁化焙烧年处理量与回转窑规格选择ZAb中南选矿网

处理量

（万吨/a）

10～15

20～25

30～35

40～60

回转窑规格

（直径×长度.米）

Φ2.4（2.8）×30～35

Φ2.8（3.2）×35～40

Φ3.2×40～45

Φ4×50～70

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注：

由于矿石性质的不同，焙烧时间都有所不同，通过试验确定，上述配置供参考。

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2）新疆阿图什菱褐铁矿：

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新疆阿图什某处菱褐铁矿为氧化较为强烈的菱铁矿石，属于弱磁性矿物。

矿石中铁主要以高价氧化铁形式赋存在赤（褐）铁矿中，保留着菱铁矿特有的菱形解理，呈半自形一自形晶粒状花岗岩变晶结构。

基于该铁矿石的性质，通过磁选、重选、强磁反浮等试验表明，采用传统的磁、重、浮选矿工艺，精矿品位只能达到52％～54％。

要达到精矿品位大于60％的目的，必须采用磁化焙烧工艺，将工业生产上不易处理的菱铁矿（FeCO3）或假象赤铁矿（r一Fe2O3）进行磁化焙烧，转化为强磁性的磁铁矿，然后以经济可行的方式进行分选。

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阿图什菱铁矿磁化焙烧选矿厂，一期磁化焙烧系统2008年5月建成试生产，经技术人员指导调试，生产已基本正常，二期4套Φ4×60米回转窑磁化焙烧系统正在建设中。

一期磁化焙烧磁选生产指标如下表所示：

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阿图什菱铁矿磁化焙烧选矿指标

回转窑规格

产量t/h

矿石名称

磁化率％

原矿品位％

精矿品位％

回收率％

Φ4×60米

50～55

菱褐铁矿

87～93

35～40

60～63

81～85

3）陕西大西沟铁矿菱铁矿：

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大西沟铁矿属于沉积型菱铁矿，位于陕西省柞水县境内，是我国目前探明储量最大的菱铁矿床，储量约三亿吨。

矿石中原生金属矿物主要为菱铁矿，其次为磁铁矿、穆磁铁矿、镜铁矿、黄铁矿等，偶见黄铜矿、方铅矿、磁黄铁矿、毒砂、锆石等。

氧化金属矿物主要为褐铁矿，其次有少量的孔雀石、兰铜矿、辉铜矿、胆矾、假象赤铁矿等。

非金属矿物主要为绢云母、石英，其次为重晶石、鳞绿泥石、铁白云石、黑云母等，另有少量方解石、鲕状绿泥石、钠长石、电气石、叶腊石、高岭石等。

菱铁矿：

矿石最主要的铁矿物，在6、7号矿体中约占铁矿物的70%～75%。

常呈半自形、它形粒状产出，结晶粒度一般在0.01～0.1mm。

2006年8月建成磁化焙烧选矿厂，2007年开始试生产，由于公司性质复杂、有用矿物堪布粒度细，建厂初期，生产指标不能达到设计要求，经双方技术人员一年的达产调试，2008年生产基本正常。

指标如下。

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大西沟菱铁矿磁化焙烧选矿生产指标

回转窑规格

产量t/h

矿石名称

磁化率％

原矿品位％

精矿品位％

回收率％

Φ4×50米

42～48

菱铁矿

85～90

25～30

52～55

60～70

4）云南玉溪峨山褐铁矿：

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峨山褐铁矿磁化焙烧选矿厂设计指标（％）：

产品名称

产率（％）

矿量（万t/a）

品位（％）

回收率（％）

原 矿

100.00

40.00

43.00

100.00

磨机给矿

94.46

56.68

45.52

98.04

铁精矿

62.41

37.45

62.00

90.00

磁选尾矿

32.05

19.23

12.99

8.52

5）云南玉溪峨山菱铁矿

玉溪峨山某菱铁矿矿石铁品位为36%左右，属低磷含硫的单一原生菱铁矿矿石。

矿石中可供选矿回收的主要组分是铁，其品位达32%。

矿石TFe/FeO的比值为0.81，碱性系数（CaO+MgO）/（SiO2+Al2O3）=2.50。

该精矿主要杂质为碱性脉石，其折算品位高，有害杂质硫、磷含量低，粒度细，焙烧性能好，适于球团矿生产，为高炉炼铁的优质原料。

该矿100万吨/a磁化焙烧选矿厂设计正在进行中。

预计2009年10月建厂，2010年5月投产。

玉溪某褐铁矿属于低硫磷的单一酸性强氧化铁矿石，储量约5000万吨，铁矿物以褐铁矿和赤铁矿为主，有少量硬锰矿分布；脉石矿物主要是石英，其次为高岭石，少量绢云母和方解石。

我们承建的一期40万吨/a磁化焙烧磁选厂，2008年11月开始建设，计划2009年7月投产。

玉溪菱铁矿化学成分分析（%）

组分

TFe

FeO

Fe2O3

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

MnO

含量

36.41

44.93

2.12

1.72

0.47

5.79

3.58

4.23

组分

K2O

Na2O

P

S

Ig

TFe/FeO

碱性系数

真密度/g∙m-3

含量

0.010

0.033

0.026

0.23

34.76

0.81

2.50

3.553

矿石中铁的化学物相分析结果（%）

铁 相

磁铁矿

中铁

赤（褐）铁矿中铁

碳酸盐

中铁

硫化物

中铁

硅酸盐

中铁

合 计

含 量

0.04

0.96

34.27

0.17

0.97

36.41

分布率

0.11

2.64

94.12

0.47

2.66

100.00

菱铁矿磁化焙烧-磁选设计指标（％）      

     产品名称

    产率

    （％）

    矿量

   （万t/a）

    品位

    （％）

    回收率

     （％）

原 矿

   100.00

    100.00

    32.00

   100.00

磨机给矿（焙烧矿）

    73.33

    73.33

    43.64

   100.00

铁精矿

    44.69

    45.08

    61.01

    85.22

磁选尾矿

    28.63

    28.26

    16.53

    14.78

    我们可为用户提供赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿及其共生矿（红矿）的磁化焙烧选矿技术、工程设计、成套装备供应和工程建设全承包等服务。

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磁化焙烧系统监测及自动控制系统ZAb中南选矿网

 磁化焙烧系统监测及自控系统                                                    烟气控制除尘系统

褐铁矿石选矿技术

 由于褐铁矿中富含结晶水，因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到百分之60，但焙烧后因烧损较大而大幅度提高铁精矿品位。

另外由于褐铁矿在破碎磨矿过程中极易泥化，难以获得较高的金属回收率。

褐铁矿的选矿工艺有还原磁化焙烧—弱磁选、强磁选、重选、浮选及其联合工艺。

过去具有工业生产实践的选矿工艺有强磁选、强磁选—正浮选，但由于受褐铁矿石性质（极易泥化）、破石机强磁选设备（对-20μm铁矿物回收率较差）及浮选药剂的制约，其选别指标较差，而还原磁化焙烧—弱磁选工艺的选矿成本较高，因此该类铁矿石基本没有得到有效利用。

为了提高细粒铁矿物的回收率，曾进行用褐煤作还原剂和燃料的回转窑焙烧磁选技术的半工业试验、絮凝—强磁选技术工业试验等，均取得较好的试验结果。

我们对江西铁坑褐铁矿石进行了选择性絮凝—强磁选技术工业试验，结果表明铁金属回收率可提高10个百分点以上，但由于絮凝设备及选择性絮凝工艺条件的控制尚未过关而未能工业化。

近两年来，随着新型高梯度强磁选机及新型高效反浮选药剂的研制成功，强磁选—反浮选—焙烧联合工艺分选褐铁矿石取得明显进展，即先通过强磁—反浮选获得低杂质含量的铁精矿，然后通过普通焙烧或者与磁铁精矿混合生产球团矿可大幅度提高产品的铁品位，仍不失为优质炼铁原料。

颚式破碎机我们对江西铁坑褐铁矿等铁矿石的试验研究结果表明，反浮选精矿铁品位可达到百分之57、SiO2含量降至百分之5左右，经焙烧后产品的铁品位可达到百分之64以上，与焙烧、磁选、反浮选联合工艺相比，生产成本大幅度下降，使该类型铁矿石具有经济开采利用价值，并且2005年将投入生产。

磁铁矿干选技术工艺说明书

磁铁矿粗粉生产技术

目录

一、                    技术领域

二、                    技术背景

三、                    传统工艺

四、                    新型工艺

五、                    工艺对比

六、                    新工艺指标

七、                    销售与合作

一、技术领域

本套新型工艺、设备（专利）涉及矿物粉碎、磁铁矿技术领域，特别针对低品位磁铁矿选矿技术及其设备工艺。

在磁铁矿干选技术方面取得了突破性进展，实现了完全技术国有化的目