江西（xī）省某地蘊藏著豐富的鐵礦資源，目前的鐵礦就有300多萬噸，近100多萬噸為開采原礦，另外還有十多公裏（lǐ）長的此類鐵礦礦帶，且適於露天開采。由於長期以來隻采用篩分洗礦工藝（yì）回收塊礦，因此有大量鐵資源流失到尾礦，對該尾礦進行綜（zōng）合利用，不僅具有很高的開（kāi）發價值，而且符合我（wǒ）國目前資源，政府提倡的循環經濟產業政策。

1、礦石性質

1.1、礦物主要組成及特征

礦（kuàng）石中礦物組成相對較簡單，主要的金（jīn）屬礦（kuàng）物有：褐鐵礦、赤鐵礦（kuàng）、磁鐵礦、軟錳礦、硬錳礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、銅藍、孔雀石等；脈石礦物有：蛋白石（玉髓）、石英、長石、粘（zhān）土（tǔ）礦物、綠（lǜ）泥石（shí）、方解石、水雲母（絹雲母）、透閃石等。

1.1.1、氧化（huà）鐵礦物

鐵主要賦存於褐鐵礦及赤鐵礦中，以褐鐵礦占**優勢。粒度細小，多在0.04mm以下，試樣中廣泛分布，除了單體顆粒外，還常呈黏附著與（yǔ）其（qí）他礦（kuàng）物（wù）表麵。

1.1.2、硫化（huà）物

試（shì）樣中（zhōng）的硫化物主要是（shì）黃鐵礦，多呈氧化殘（cán）餘包裹於赤（chì）鐵礦、褐鐵礦中，單（dān）體少見，粒度多在0.04mm以下。

1.1.3、硬錳礦、軟錳礦

多與褐鐵礦、赤鐵礦混雜，鏡下不易辨識，粒度多在0.01~0.05mm之間。

1.1.4、石英、蛋白石

石英相對較（jiào）少，主要是蛋白石（shí），呈隱晶質細顆（kē）粒，多（duō）被褐鐵礦沾染。

1.1.5、角閃石等矽酸鹽（yán）礦物

含（hán）量很少，呈針柱狀或粒狀（zhuàng），部分顆粒表麵有褐鐵礦黏附。

1.1.6、高嶺（lǐng）石等粘土礦物（wù）

粒度極細微，多在0.02mm以下，呈塵埃狀分散分布，或與褐鐵礦混雜，呈絮泥狀顆粒。

1.2、礦尾的主要化（huà）學（xué）成分（fèn）為：%：Cu0.37，Pb1.76，Zn1.27，As0.07，S0.054，TFe37.16，SiO29.0，Al2O35.86，CaO0.23，MgO0.259，Co0.10，P0.069。由此可知，礦石主要的化學成分是Fe、SiO2和Al2O3，有價成分主要為Fe、Pb、Zn、Cu和Co。

2.1、褐鐵礦轉化為（wéi）磁鐵礦的主要原理

褐鐵礦（kuàng）在高溫（wēn）條件下，采用煤作為（wéi）還原劑，將（jiāng）褐鐵礦轉化為磁鐵礦。化學反應為：

Fe2O3.nH2O-Fe2O3+nH2O  (1)

3Fe2O3+CO-2Fe3O4+CO2  (2)

其轉化過程主要為：褐鐵礦在高溫條（tiáo）件下失去結（jié）晶水（shuǐ），轉化成Fe2O3；Fe2O3在（zài）還原氣分中不願成Fe3O4。還（hái）原反應過程是一個多（duō）相反（fǎn）應過程。固相同氣相（不願氣體）發生反應。磁化焙燒反應作用（yòng）分為（wéi）三個階（jiē）段（duàn）進行（háng）；**階段擴散，吸（xī）附。由於氣體的對流或分（fèn）子擴散作用，不（bú）願氣體分子被礦石表麵吸（xī）附；第二階（jiē）段化學反應。被吸附的還原氣體和礦石的氧原子相互作用進行化（huà）學（xué）反應；第三階段化學產物的脫附。反應生成的氣體產物脫離（lí）礦石表麵，沿著相反的方向擴散到氣相中去。

在焙燒過程中，新生成的還原物先形成一個外殼，包圍著未被還原（yuán）的部分，反應逐步（bù）向（xiàng）內進行，反應速度由還原物和還原產物的界麵所控（kòng）製。

使Fe2O3轉化為F23O4的過程是按下述方式進行的。用還原劑脫掉αFe2O3礦粒外層的氧，則使（shǐ）氧化鐵結晶格子局部變形，致使（shǐ）αFe2O3轉化為含有一定數量（liàng）的細孔的γFe2O3，並形成尖（jiān）晶石型立方晶格的γFe2O3外層。在礦粒表麵上（shàng）繼續脫氧（yǎng）將造成鐵離子過剩，過剩的鐵離子則充填在缺（quē）位結點上。外層的所有點充滿就變成磁鐵礦，這些磁欣礦有著（zhe）與γFe2O3相同的晶格（gé）。這樣由外層向內層擴散，這個過程一直向礦粒中心的赤鐵礦進行，到赤（chì）鐵礦全部消失為止。

2.2、將原礦與煤粉混勻後放入磁化焙燒爐中，升溫至設置溫（wēn）度（dù）恒溫2h，改變磁化（huà）焙燒溫（wēn）度，900，950，1000和1050℃，產品自然冷卻（què）後磨礦85%0.77μm，然後用磁（cí）選管進行磁選作業，磁場強度為87.55kA/m，試驗結果見圖1，本（běn）次（cì）試驗采用無煙煤。煙粉比例（lì）為礦樣重量的（de）20%。依據試驗結果知，950~1000℃為*佳（jiā）溫度。

2.3、煤的種類及（jí）用量試驗

將無煙煤與褐煤進行對比試（shì）驗，磁化焙燒溫度為950℃，焙燒2h，煤粉的比例分（fèn）別為8%，15%，20%，結果表明，在相同條件下，褐煤效（xiào）果明顯優於無煙煤；對同一種煤，隨著煤粉用（yòng）量的降低，鐵精礦全鐵含（hán）量降低；另（lìng）外采用無煙煤，磁化（huà）焙燒礦的全鐵含量和原礦沒有差別，而采用褐煤時，磁化焙燒礦的全鐵含量比原礦提高了近10%，磁化焙（bèi）燒後礦樣的重量也（yě）減少了±20%。綜合（hé）成本幾指標，選用褐煤，煤粉用量為（wéi）原（yuán）礦的15%~20%為宜。試驗結果見圖2。

2.4、磁化（huà）焙燒時間條件試驗

確定焙燒溫度在950℃，煤的比例分別為20%，改變磁化焙燒時間，分（fèn）別（bié）為1，1.5，2和3h。產品自然冷卻後磨礦85%0.77μm，然後用磁選管進行磁選作業，磁場（chǎng）強度為87.55kA/m，試驗結果見圖3。

2.5、磁場（chǎng）強度試驗

對磁化焙燒溫度為950℃，煤（méi）的用量（liàng）依然為20%，恒溫磁化焙燒2h的產品進行磁場強度條件試驗。產品自然（rán）冷卻後（hòu）磨至85%0.77μm，給如磁選作業，改變磁（cí）場分別為71.63，87.55和（hé）103.46kA/m。試（shì）驗結（jié）果見圖4，綜合技術經（jīng）濟指標考慮，磁選（xuǎn）作（zuò）業的磁場（chǎng）強度以87.55kA/m為*佳。

2.6、磨礦細度條件試驗（yàn）

焙燒（shāo）產品直接分選時鐵礦物與脈石礦物分離效果差，在分選前需要磨礦。其他條件不變，分別（bié）對不磨（0.77μm為68%）及磨礦細度分別為80%0.77μm，85%0.77μm，90%0.77μm，98%0.77μm的磁化焙燒產品進（jìn）行（háng）了磁選試驗（yàn），試驗表明，隨著磨礦（kuàng）產（chǎn）品中0.77μm的增加，鐵（tiě）精礦產率有（yǒu）所下降，全鐵（tiě）含量（liàng）隨之提高，當0.77μm含量大於85%後，變化速度趨緩。所以以0.77μm占85%為*佳。實驗結果見圖5。

2.7、流程試驗

根據上述試驗結果（guǒ），確定*佳條（tiáo）件（見（jiàn）附表），根據*佳條件試驗進行了流程試驗，數質量流程見（jiàn）圖（tú）6。

3、結論

（1）以褐鐵礦為主要礦（kuàng）物的（de）鐵礦石屬難選礦物，對這種（zhǒng）礦（kuàng）石磁化焙燒磁選（xuǎn）是技術指標*佳的選礦方（fāng）法，可以兼（jiān）顧品位和回收率。

（2）此褐鐵礦（kuàng）通過磁化焙（bèi）燒—磁選（xuǎn）工藝流程的分選，可獲得產率51.46%，全鐵含量64.83%，全鐵回收率78.88%的鐵精礦。各項指標均達到要求。而且磁（cí）化焙燒—磁選工藝具有技術工藝合理、可（kě）靠，適應性強（qiáng），易於在生產中實施的特點。

（3）從經（jīng）濟方麵考慮，磁化焙（bèi）燒成本高，隻有當地就（jiù）廉價的煤炭資源時（shí）才可以考慮。一（yī）般情況下（xià）則是采用集中方法的聯合流程，如：弱磁選—強磁選（xuǎn）—正浮選、分級—重選—浮選等，這些流程（chéng）雖然比較複（fù）雜，但是運營成本都遠低（dī）於磁化焙燒。

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