我國具有豐富的（de）鐵礦資源，已探明儲（chǔ）量近500億t，可供開發利用的約260億t，其（qí）中96%為貧礦，平均品位為32.6%。隨（suí）著鋼鐵工業（yè）的快速發展（zhǎn），鐵礦資源消耗速度很快，富礦越來越少，已（yǐ）不能滿足鋼鐵（tiě）生產的需要，國內多（duō）數（shù）大型鋼鐵（tiě）企業不得不利（lì）用大量外匯高價購買澳大利亞（yà）、巴西等國的進口礦進行（háng）高爐冶煉。自（zì）2003年以來，我國（guó）對進（jìn）口鐵（tiě）礦（kuàng）石的依賴程度已達55%以上，比較（jiào）分散的中小（xiǎo）型（xíng）鋼鐵企業則（zé）隻能使用（yòng）較低品位的鐵礦。此外，我（wǒ）國電弧爐煉鋼需要（yào）大（dà）師的廢鋼原（yuán）料，來源緊張，造成不少電爐煉鋼廠處於半（bàn）停產狀態。因此，尋找新的（de）鋼鐵原料來源已（yǐ）經迫在眉睫。本研究在前期對國內某超微細貧赤鐵礦進行磁選、浮選、磁選-浮選等常規選（xuǎn）礦試驗（yàn）都無法獲得滿意結果的情況下，采用煤基直接還原-磁選工藝，實現（xiàn）了鐵的有效富集（jí），為這種鐵礦石的開發利用提供了新的技術（shù）路線。
1、試驗原料
1.1、鐵礦石
試驗所用鐵礦石為湖南某貧赤鐵礦石。礦石（shí）采樣粒度10~50mm，用顎式破碎機在加對輥破碎機至-1mm備用。原礦化學多元素分析結果如表1所示（shì）。
由表1可見，礦石鐵品（pǐn）位僅（jǐn）為28.83%，SiO2含量高達45.18%，但P、S等有害雜質（zhì）含量較低，如果能夠通過選礦富集的話，將是一（yī）種優質的高爐原料。
岩相（xiàng）分析表明：礦石結構較致密，但很脆，並不堅實。礦（kuàng）石中主（zhǔ）要是赤鐵礦和（hé）石英這兩種礦物，赤鐵礦含量為26.35%，石英含量為61.27%，其次還有（yǒu）少量的三氧化二鋁、氧化（huà）鎂、氧化鈣等。鐵礦物主要以赤鐵礦形式（shì）存在，並以微細粒（3~5μm）嵌布在（zài）脈石中，分布比較均勻。赤鐵礦中含有（yǒu）少量的脈石和雜質（zhì），且以浸染（rǎn）狀與脈石礦物混雜交生，局部可過渡為稠密浸染狀（zhuàng）。石（shí）英顆（kē）粒大小不一（yī），大（dà）多為10~30μm。因此，該礦石具有鐵質板岩的特征，將極難分選，預（yù）計即便將礦（kuàng）石磨至全部小於10μm，絕大部分赤鐵礦仍將與石英呈連生體產出（chū），這就決定了采用傳統（tǒng）的選礦工藝無法實現赤鐵礦和石英的有效分（fèn）離（lí）。
1.2、還原劑
試驗（yàn）所用還（hái）原劑為新疆奇台煤，破碎至-1mm備用。煤樣的工業分析結果及灰份化學分析結果分別示於表2和表3。
由表2和表3可以看出，試驗用煤灰份少（shǎo），固定碳（tàn）和揮發份含量高（gāo），有害元素S含量及結焦（jiāo）指數低，是良好的還原劑。該煤灰渣的軟熔特性為變形溫度1100℃、軟化溫度1170℃、半球溫度1190℃、流動（dòng）溫度1260℃，符合一般煤基直接還原的要求。
2、試驗方法
試驗工藝為：原礦加水混勻->壓團->幹燥（zào）->預熱->直（zhí）接還原->冷卻->磨礦->磁選。該工藝采用將原（yuán）礦壓團預熱後再還原的方法，可以明顯（xiǎn）提高鐵礦石的（de）還原速度和金屬化率，有利於後續磁選時獲得較高的鐵回收率（lǜ）。
團塊（kuài）製備采（cǎi）用φ13mm×50mm的模具將原礦壓製成φ13mm×8mm的圓柱；烘幹的團塊（kuài）在900℃下預熱10min，添加一定量的煤，置於（yú）φ65mm×100mm熱不鏽鋼（gāng）還原罐中按預定還原（yuán）溫度和時間進行還原後取出，蓋煤冷卻，得到還原團塊；將還原團塊破碎後用XMQ240×90型錐形球磨機磨礦，磨礦細度采用JL-1166型激光（guāng）粒度分析儀測（cè）定；磁選設備為XCGS-73型磁選管，直徑50mm，磁場（chǎng）強度可調。
3、試驗結果及（jí）分析
3.1、原礦（kuàng）直接還原試驗（yàn）
3.1.1、還原溫度試驗
還原溫度對還原礦金屬化率的影響（xiǎng）如圖1所示。可見（jiàn）：當還（hái）原溫度從900℃提（tí）高到950℃時，還原礦金屬化率從80%左右增加（jiā）到89%左右；還原溫度繼續上升，還原礦金屬化率反而降低，在溫度達到1000℃時下降到81%左（zuǒ）右，這主要是因為原礦中含量高達（dá）45.18%的SiO2在還原性氣氛下（xià）極易與還原生產的（de）FeO發生反應，形成低熔點的（de）鐵橄欖石，高溫時鐵橄欖石會（huì）在還原礦的表麵形成大師液相，阻礙還原氣氛向內部擴散。因此，可以確定*佳的還原（yuán）溫度為950℃，這個溫度比（bǐ）通常用高品位（wèi）鐵礦石直接還原生（shēng）產海綿鐵的適宜溫度1050℃要低100℃。
3.1.2、還原時間試驗
還（hái）原時間對還原礦金屬化率的影響如圖2所示。可見：還（hái）原（yuán）時間從30min增加到80min，還原礦的金屬化率從78%左右提高到89%左右（yòu）；但是隨著還原（yuán）時間的進一步延長，金（jīn）屬化率反而下降，這可（kě）能是（shì）由於隨著（zhe）還原時間的增加，煤被不（bú）斷消耗（hào），還原罐內的還原性氣氛降低，而（ér）氧化性氣氛增強，從而使已還原的礦石再氧化。因此，確定還原時間為80min。
3.1.3、煤/礦質量（liàng）比（bǐ）試驗
煤/礦質量（liàng）比對還原礦金屬化（huà）率的影響如圖3所示。可見：當（dāng）煤/礦質量比由1:1增（zēng）加到（dào）2.5:1時，還原礦的金屬化（huà）率由77.75%提高到93.72%；煤/礦質量比進一步增加，還原礦（kuàng）金屬化率的變化趨（qū）於平緩。因此，煤/礦質量（liàng）比定為2.5:1。
由於實驗室還（hái）原罐為非封閉體係，需要遠大於理（lǐ）論量的還原劑才能保證還（hái）原罐內有（yǒu）足夠的還（hái）原（yuán）氣氛，，試驗煤/礦質量比工業（yè）生產高（gāo）得（dé）多（工業生產僅為0.5左右）。
3.2、還原礦磨礦-磁選試驗
上述試驗得到的*佳直接還（hái）原（yuán）工藝參數為（wéi）煤/礦質量（liàng）比2.5:1、還原時間80min，還原溫度950℃。按此條件製（zhì）備出（chū）的還原礦全（quán）鐵品位為31.87%、金屬鐵含量為29.90%、金屬化率為（wéi）93.82%。對該（gāi）還原礦進（jìn）行了磨礦-磁（cí）選試驗。
3.2.1、磨礦（kuàng）細度（dù）試驗
將（jiāng）還原礦按不同磨礦時間（jiān）進行磨礦，產品的平均粒徑見表4。
對不同磨礦時（shí）間下的磨礦產品分別進行1次磁（cí）選，精礦鐵品位及回收率的變化如圖4所示。可見，隨著磨礦時間的延長，還原礦的平均粒徑減小，精礦鐵品位從50%左右提（tí）高到66%左右，而（ér）精礦中鐵的回收（shōu）率從86%左右降低到70%左右。顯然（rán），磨礦細度對精礦品（pǐn）位有很大的影響，欲獲得品位在60%以上的鐵精礦，須將還原礦細磨（mó）到8μm以下，這進（jìn）一步證明試驗礦（kuàng）石（shí）屬超微細嵌布。
3.2.2、磁場強度試驗
在不同磁場（chǎng）強度下（xià）對磨礦20min的還原礦進行1次磁選，精礦鐵品位及回收率的變化如圖5所示。可見：磁選精（jīng）礦的鐵品位隨著磁場強度的提高而下（xià）降，當磁（cí）場強度由199.0kA/m提高到358.2kA/m時，精礦鐵品位由68%左右降低到65%左右；而磁選（xuǎn）精礦的鐵回收率隨著磁場強度的提高先上升後（hòu）下降，在磁場強度為278.6kA/m時*高，超過79%。綜合（hé）考慮精礦品位及回（huí）收率，磁場強度以278.6kA/m為宜。
3.2.3、還原礦磨礦-磁選流（liú）程試驗
根據磨礦細（xì）度（dù）和磁場強度試驗經進（jìn）校，進行了還原礦的磨礦（kuàng）-磁選流程試驗，結果見（jiàn）圖6。圖6表明，還原礦（kuàng）經過3段磨礦、 3段磁選，獲得了精礦鐵品位為69.54%、鐵（tiě）回收率為65.58%（對還原礦）的良好指標。
流程試驗所得（dé）鐵精礦的多元素化（huà）學分析結果示於表5。可見：鐵精礦以金屬鐵為主，金屬化率為98.02%，氧化亞鐵含量很低，有害雜質含量也很少，可以作為轉爐煉鋼的原料。但是，鐵精礦中SiO2含量仍然很高（26.76%），表明鐵的嵌布粒度（dù）超細，難（nán）以（yǐ）與石英完全解離，這與岩相分析（xī）結果相吻（wěn）合。
4、結論
（1）湖（hú）南某赤鐵礦石屬鐵質板岩，鐵品位低；礦石中赤鐵礦嵌布粒度極細，大部分粒度僅3~5μm，且主要以浸（jìn）染狀與石英緊密共生，難以充分單體解離。
（2）由於礦石中主（zhǔ）要鐵礦物赤鐵礦嵌布粒度超 微細，以（yǐ）常規選礦方法不能獲得鐵品位高於50%的鐵精礦，因此采（cǎi）用煤基直接還原-磁選工藝，成功實（shí）現了鐵的有效富集。
（3）在還原溫度為950℃、還原時間為80min、煤/礦（kuàng）質量比為（wéi）2.5:1的條件下，通過煤基直接還原，得到了全欠缺品（pǐn）位為31.87%、金屬鐵含量為29.90%、金屬化率為（wéi）93.82%的還原礦；還原礦在*終磨礦產品平均粒度為7μm左右條件下（xià），經磁選管3次（cì）選別，得到（dào）了產率為鐵品位為69.54%、鐵回收率為65.58%（對還原礦（kuàng））、金屬化率高達98.02%的鐵精礦。
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