贵州赫章高铝鲕状赤铁矿铝铁分离研究

贵州赫章高铝鲕状赤铁矿铝铁分离研究
杨大兵;沈进杰;杨茂麟;敖万忠
【摘要】贵州赫章高铝鲕状赤铁矿主要铁矿物为赤铁矿和褐铁矿,含铝矿物三水铝石以细粒集合体和隐晶质被赤铁矿包裹,铁铝赋存关系复杂.研究表明,添加YS -1,采用直接还原—干式磁选工艺能有效地实现高铝鲕状赤铁矿中铝和铁的分离,当原矿全铁含量为42.56％,Al2O3含量为12.30％时,可获得全铁品位为93.16％,Al2O3,含量为2.02％的还原铁产品,铁回收率为88.45％.%Iron minerals are hematite and limonite mainly of High-aluminum oolitic hematite of Cuizhou Hezhang, gibbsite of aluminum-bearing minerals enwrapped by hematite as fine granules and cryptocrystalline,the existential relation between iron and aluminium in the ore is complex. Studies show that adding YS-1 .most of aluminum can be removed by direct reduction-dry magnetic separation process. Reduced iron product bearing 93.16%TFe,2.02% A12O3 can be obtained by processing a raw ore with 42.56%TFe,12. 30% Al2O3 ,and the iron recovery reaches 88. 45%.
【期刊名称】《金属矿山》
【年(卷),期】2012(000)005
【总页数】4页(P67-70)
【关键词】高铝鲕状赤铁矿;铝铁分离;直接还原;干式磁选
【作者】杨大兵;沈进杰;杨茂麟;敖万忠
【作者单位】武汉科技大学资源与环境工程学院;冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室;武汉科技大学资源与环境工程学院;冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室;首钢水城钢铁有限责任公司;首钢水城钢铁有限责任公司
【正文语种】中文
随着我国钢铁工业的迅速发展，对铁矿石的需求日益增加，为了摆脱过渡依赖进口矿的现实，开发利用我国湖北、湖南、贵州、云南、广西等地丰富的鲕状赤铁矿资源具有重大的战略意义。

但这些鲕状赤铁矿Al2O3含量普遍在百分之几到百分之十几，而铁矿中铝含量超过3%就会导致烧结矿转鼓强度下降，低温还原粉化率升高，高炉炉渣熔点升高、流动性变差，脱硫能力下降，高炉焦比升高，操作困难等一系列问题［1-5］。

因此，Al2O3含量较高的铁矿石必须经过预先脱铝处理才能满足工业生产要求。

目前，国内外针对铝铁分离的研究基本以铝土矿和赤泥为主，对高铝鲕状赤铁矿铝铁分离的研究未见报道。

高铝鲕状赤铁矿的铝铁分离难度较大，这是由于铝与铁的地球化学与晶体化学性质相近，容易形成类质同象替代，导致矿石内部铝铁赋存关系复杂。

笔者通过对贵州赫章高铝鲕状赤铁矿工艺矿物学特性及其对铝铁分离的影响研究，开发了一种高铝鲕状赤铁矿铝铁分离的新工艺。

1.1 试验试样
1.1.1 矿物组成
试验所用试样为贵州赫章某高氧化铝鲕状赤铁矿，呈砖红色块状，主要金属矿物有赤铁矿、褐铁矿，脉石矿物由水铝石及高岭土化的铝硅酸盐、细粒石英和碳酸盐矿物组成。

(1)赤铁矿呈鲕粒状分布，见图1。

鲕粒大多呈正圆或椭圆形，少部分叠加呈不规则形态，鲕粒中细粒或隐晶质的赤铁矿与水铝石及含铝硅酸盐或黏土质互层，鲕粒
核部多由水铝石或铝硅酸盐矿物组成，极少数由粒状赤铁矿组成，局部鲕粒圈层中可见弱的褐铁矿化，鲕粒大小在0.5～1 mm之间，最大可达1.5 mm。

(2)褐铁矿多沿鲕粒赤铁矿的外围分布或交代鲕粒赤铁矿，部分细粒褐铁矿可分布
在鲕粒中，与细粒的赤铁矿一同构成鲕粒圈层。

(3)水铝石呈细粒集合体状分布或胶状分布，细粒集合体形态不规则，粒径在
0.02～0.15 mm之间，粒状多分布在鲕粒核部或鲕粒与鲕粒间隙中，胶状多分布
在鲕粒圈层中，与赤铁矿互层。

(4)石英及碳酸盐矿物呈细粒状，多分布在鲕粒赤铁矿间隙中或鲕粒核部，见图2，粒径在0.05～0.2 mm之间。

(5)高岭土化的铝硅酸盐及碳酸盐矿物为细粒状或隐晶质，在鲕粒赤铁矿间隙中和
鲕粒圈层中多有分布。

1.1.2 化学成分分析
试样主要化学成分分析结果见表1。

由表1可以看出，该鲕状赤铁矿属高氧化铝、低磷鲕状赤铁矿，二元碱度为0.04，属于典型的酸性矿石。

1.2 试验煤样
试验用还原剂无烟煤取自国内某大型钢铁企业，粒度为2～0 mm，其工业分析结果见表2。

由表2可以看出，试验用无烟煤固定碳含量高达78.38%，硫含量为0.63%，属优质还原煤。

本试验采用直接还原—干式磁选工艺。

先将小于10 mm的赤铁矿粉、添加剂YS
－1、还原剂按照一定质量比喷水混合均匀，压制成40 mm左右的团块，在100℃左右烘干至恒重，用高纯石墨坩埚盛装置于硅钼棒电阻炉中，在1 250～1 450℃条件下进行还原，保温40 min，随炉冷却到自然温度后将还原产物取出，然后破
碎至－2 mm，经1粗1精干式磁选(磁场强度均为119.4 kA/m)得到铝铁分离产品。

试验流程见图3。

3.1 YS－1用量试验
添加剂YS－1用量试验的煤粉质量为30%(相对矿石质量，下同)，还原温度为1 450℃，保温时间为40 min，试验结果见图4、图5。

从图4、图5可以看出，YS－1用量由0增加到30%，铁粉铁品位先快速升高然
后增速变缓，而铁回收率先升高后降低，铝品位及回收率均先快速下降而后走平。

综合考虑，确定后续试验的YS－1用量为矿石质量的5.66%。

3.2 还原温度试验
还原温度试验的煤粉用量为30%，YS－1用量为5.66%，保温时间为40 min，
试验结果见图6、图7。

从图6、图7可以看出，随着还原温度的升高，铁粉的铁品位和回收率均呈升高趋势，铝品位和回收率均呈下降趋势。

综合考虑，确定后续还原试验的温度为1 350℃。

3.3 煤粉用量试验
煤粉用量试验的YS－1用量为5.66%，还原温度为1 350℃，保温时间为40 min，试验结果见图8、图9。

从图8、图9可以看出，随着煤粉用量的增加，铁粉铁品位先升高后降低，而铁回收率呈微幅下降趋势，铝品位和回收率均呈现先显著下降再显著升高的趋势。

综合考虑，煤粉的添加量应以15%为宜。

3.4 弱磁干选产品形貌
焙烧后的团块表面壁上可见铁珠般颗粒，看似坚硬致密，实际比较容易破碎，破碎后外观如同烧结矿一样，局部形成空壳，内部孔隙更大，表面可见金属光泽。

1粗1精干式弱磁选产品形貌见图10、图11。

铁粉坚硬，密度大，呈银白色光泽;高铝
尾渣为黑色，密度小，松散且粒度均匀，流动性好。

3.5 不同分选工艺效果对比
将煤粉用量为15%，YS－1为5.66%，还原温度为1 350℃，保温时间为40 min 条件下所得还原团块先碎至－2 mm，然后进行3种弱磁选(磁场强度均为119.4 kA/m)工艺分选效果比较。

工艺1:磨矿产品(－400目占74.8%)1粗1精弱磁选;
工艺2:1次干选—粗精磨矿(－400目占74.8%)—1次弱磁选;工艺3:1粗1精弱磁干选。

试验结果见表3。

从表3可以看出，3种磁选工艺获得还原铁产品铁品位均大于93%;磨矿有利于进
一步降低铁产品中铝的含量;干选有利于获得较高的铁回收率。

综合考虑，工艺3
具有工艺流程简单，生产成本低，环境污染小等优点。

添加YS－1能取得较高品位铁粉的原因正在研究之中，目前可给出的结论是YS－1具有助熔、造渣、脱硫的作用。

此外高铝渣的开发利用工艺也有待研究。

(1)原矿中铁矿物主要以赤铁矿和褐铁矿为主，铝矿物中三水铝石主要以细粒集合
体被包裹在赤铁矿中和铝硅酸盐以隐晶质形式存在于赤铁矿中，铁铝赋存关系复杂。

(2)直接还原—干式磁选工艺能有效地实现高铝鲕状赤铁矿中铝铁的分离。

在YS－1用量为5.66%，煤粉用量为15%，还原温度为1 350℃，保温时间为40 min，焙砂冷却至常温后破碎至－2 mm，经2次干式磁选(磁场强度均为119.4 kA/m)，可获得全铁品位为93.16%，Al2O3含量为2.02%，铁回收率为88.45%的还原铁产品，高铝渣中铝品位18.60%，回收率90.14%。

(3)直接还原—干式磁选工艺具有流程简单，生产成本低，环境污染小，分离效果
明显等优点。

【相关文献】
［1］刘南松.关于铁矿石优化利用的探讨［J］.冶金矿山设计与建设，1996(2):36-41.
［2］杨华明，邱冠周.A12O3对烧结矿RDI的影响规律［J］.钢铁研究学报，1999，11(1):1-4. ［3］陈培敦，孙守建，赵树民.高A12O3炉渣对高炉生产的影响［J］.山东冶金，2005，
27(1):12-13.
［4］龙防，周国凡.富A12O3高炉炉渣黏度试验研究［J］.河南冶金，2006，14(1):11-13. ［5］姜涛，刘牡丹，李光辉，等.高铝铁矿石工艺矿物学及铝铁分离技术［J］.中南大学学报:自然科学版，2009，40(5):1165-1171.。