强磁选—磁化焙烧—弱磁选工艺回收某尾矿中的菱铁矿_姜亚雄.pdf

Series No.560February 2023 金 属 矿 山METAL MINE 总 第560 期2023 年第 2 期收稿日期 2022-03-22作者简介 姜亚雄(1986),男,高级工程师,博士研究生。通信作者 陈禄政(1978),男,教授,博士研究生导师。强磁选磁化焙烧弱磁选工艺回收某尾矿中的菱铁矿姜亚雄1,2 汪 勇1,2 祁 磊1,2 黄丽娟2 陈禄政1(1.昆明理工大学国土资源工程学院,云南 昆明 650093;2.云南黄金矿业集团股份有限公司,云南 昆明 650200)摘 要 云南某尾矿含铁 13.88%,主要以菱铁矿的形式存在,具有回收利用价值。采用“强磁选流态化磁化焙烧弱磁选”工艺回收铁,考察了矿样焙烧前后铁物相的转变。结果表明,强磁选可以获得产率 21.60%、铁品位27.18%、铁作业回收率 40.19%的铁粗精矿;铁粗精矿采用 550 预氧化 7.5 min 并在温度 450、还原势 R=0.6 条件下还原磁化焙烧 7.5 min,能保持还原产物中 Fe3O4的稳定性,无 FeO 生成,保证了铁氧化物的高磁性转化率和强适应性,获得产率 90.84%、铁品位 30.02%的焙砂;焙砂经弱磁选可获得产率 35.29%、铁品位 60.51%、作业铁回收率71.13%的磁铁精矿。研究成果为尾矿资源综合利用及难处理铁矿资源高效利用提供了有益参考。关键词 尾矿 菱铁矿 强磁选 磁化焙烧 弱磁选 中图分类号TD924 文献标志码A 文章编号1001-1250(2023)-02-094-07DOI 10.19614/ki.jsks.202302013Siderite Recovery from a Tailings by High Gradient Magnetic Separation-Magnetic Roasting-Low Intensity Magnetic Separation ProcessJIANG Yaxiong1,2 WANG Yong1,2 QI Lei1,2 HUANG Lijuan2 CHEN Luzheng1(1.Faculty of Land Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China;2.Yunnan Gold Mining Group Co.Ltd.,Kunming 650200,China)Abstract A tailings from Yunnan Province assays 13.88%Fe,and it is mainly distributed in the form of siderite;there-fore,it deserves investigation for iron recovery.A technical route of high intensity magnetic preconcentration-fluidized magnet-ic roasting-low intensity magnetic separation was proposed,the iron phases of iron elements before and after their roasting were compared.The results of investigation indicate that the high intensity magnetic preconcentration process produced a prima-ry iron concentrate assaying 27.18%Fe with 40.19%iron recovery,at a high mass weight of 21.60%.This primary iron con-centrate was pre-oxidized for 7.5 minutes under 550,and then it was reductively-roasted for 7.5 minutes,under 450 and reduction voltage R=0.6 conditions.Under such conditions,the reduced product maintains a high stability for Fe3O4 content without FeO production,which ganrantees a high magnetic conversion rate and a strong adaptability for iron oxides,producing a roasting residue assaying 30.02%Fe with 90.84%mass weight.Finally,the low magnetic separation process for the residue produced an iron concentrate assaying 60.51%Fe with 71.13%iron recovery,at high mass weight reaching 35.29%.The con-clusions from this investigation would provide a useful reference for the comprehensive utilization of such tailings and refractory iron ores.Keywords tailings,siderite,high-intensity magnetic separation,magnetic roasting,low intensity magnetic separation 长期以来,我国铁矿石供需矛盾十分突出,2015年以来,我国铁矿石对外依存度持续高于 80%,铁矿石进口需求量长期处于高水平,加之全球铁矿石价格波动频繁,严重制约了我国钢铁行业高质量可持续发展1。根据中国资源综合利用年度报告(2021),2021 年度我国工业固体废弃物综合利用量 20.59 亿 t,利用率高达 62.3%,而其中尾矿综合利用量仅 3.12亿 t,综合利用率为 18.9%;我国对尾矿资源的利用尚处于发展阶段,尾矿年产量 16.5 亿 t,其中铁尾矿占 51%。截至 2021 年底,我国尾矿累计堆存量达146 亿 t,如此多的尾矿为我国生态环境及人类生活带来了安全环保隐患2-3。因此,研究低污染、低能49耗、高附加值、具有市场竞争力的尾矿综合利用工艺技术,已成为我国解决尾矿堆存问题的重要目标。研究表明,针对传统选矿工艺难以回收利用的铁矿石,磁化焙烧是目前认为最有效的技术之一,其中铁矿石中的弱磁性铁矿物被选择性地转化为强磁性铁矿物,铁矿物与脉石矿物之间的磁性差异被放大,从而可以通过弱磁选工艺进行回收4-5。基于此,针对云南某尾矿中铁资源的回收,提出了“强磁选磁化焙烧弱磁选”工艺。1 试样性质试验矿样取自云南某尾矿,试样化学成分分析、铁物相分析和粒度分析结果分别见表 1表 3。表 1 试样化学成分分析结果Table 1 Chemical composition analysis results of the sample%成分TFeCuZnPbAuAg含量13.880.0480.0150.200.163.16成分SiO2CaOMgOAl2O3S含量40.829.382.258.131.24 注:Au、Ag 含量的单位为 g/t。表 2 试样铁物相分析结果Table 2 Iron phase analysis results of the sample%铁物相铁品位分布率磁性铁0.866.20赤褐铁矿2.6018.73菱铁矿5.9642.94硅酸铁3.1422.62黄铁矿1.329.51总铁13.88100.00表 3 试样粒度分析结果Table 3 Particle size analysis results of the sample粒级/m产率/%铁品位/%铁分布率/%+10011.689.217.75100747.7712.677.09744520.0214.1720.44-4560.5314.8464.72合计100.0013.88100.00 由表1 可知,试样铁品位为13.88%,主要杂质为SiO2、CaO 和 Al2O3,含量分别为 40.82%、9.38%和8.13%。由表 2 可知,试样中可选铁主要以菱铁矿、赤褐铁矿和磁铁矿的形式存在,以这 3 种形式存在的铁品位仅 9.42%、分布率为 67.87%。由表 3 可知:试样粒度较细,-74 m 和-45 m粒级分别占 80.55%和 60.53%,对应铁分布率分别为 85.16%和 64.72%;同时试样中存在较多粗颗粒,+100 m 粒级占 11.68%,铁品位最低,为 9.21%,铁分布率为 7.75%。2 试验设备及方法试验设备主要有 SLon-100 型周期式脉动高梯度磁选机、SLon-500 型连续式脉动高梯度磁选机、小型流态化磁化焙烧炉、XCGS-50 湿式磁选管等。有关SLon-100 和 SLon-500 磁选机的工作原理和操作过程,详见文献6-7。流态化磁化焙烧试验方法:将流化床内温度加热升温至试验所需温度;向流化床内通入 N2排净反应器内空气;加入一定量的试样,通入经预热的还原性气体或氧化性空气。本试验所用还原气体成分参考工业还原气配制,为混合气体,还原势 R=V(CO+H2)/V(CO+H2+CO2+H2O),为 0.6,以保证实验室条件与工业条件一致。还原气体由流化床底部通入,通过调整气速实现焙烧矿粉的稳定和良好流态化,并发生焙烧反应。待达到预设焙烧时间后,将石英反应器取出水淬急冷,并在 N2环境下冷却至室温。3 脉动高梯度强磁预选试验3.1 粗选磁感应强度试验磁感应强度是脉动高梯度强磁选的关键参数。固定给矿 150 g/次,棒介质直径 2.0 mm,脉动冲次300 r/min,矿浆流速 5.0 cm/s。背景磁感应强度试验结果见图 1。图 1 脉动高梯度磁选粗选背景磁感应强度试验结果 Fig.1 Test results of background magnetic induction intensity for PHGMS roughing 图 1 表明:随着背景磁感应强度的提高,粗精矿铁品位持续降低,铁回收率快速升高;在背景磁感应强度大于 0.6 T 时,铁回收率随背景磁感应强度升高幅度降低。综合考虑,选择背景磁感应强度为 0.6 T。3.2 粗选脉动冲次试验脉动冲次是脉动高梯度强磁选的另一个关键参数。固定给矿 150 g/次,背景磁感应强度 0.6 T,棒介质直径 2.0 mm,矿浆流速 5.0 cm/s。脉动冲次试验结果见图 2。图 2 表明,脉动冲次由 250 r/min 增加至 350 r/min,精矿铁品位缓慢增加,但精矿铁回收率下降明59 姜亚雄等:强磁选磁化焙烧弱磁选工艺回收某尾矿中的菱铁矿 2023 年第 2 期图 2 脉动高梯度磁选粗选脉动冲次试验结果Fig.2 Test results of pulsation punching number for PHGMS roughing显。综合考虑,选择脉动冲次为 300 r/min。3.3 粗选棒介质直径试验棒介质是高梯度磁选的媒介,棒介质直径决定棒介质表面的磁场梯度及矿粒受到的磁场力大小,因此对分选指标具有重要影响。固定给矿 150 g/次,背景磁感应强度0.6 T,脉动冲次300 r/min,矿浆流速5.0 cm/s。棒介质直径试验结果见图 3。图 3 脉动高梯度磁选粗选棒介质直径试验结果F