酒钢-1 mm镜铁矿粉矿微波磁化焙烧—弱磁选试验

马 浩 陈铁军,2 刘 伟 黄献宝 苏 涛 屈万刚

(1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081)

酒钢-1 mm镜铁矿粉矿微波磁化焙烧—弱磁选试验

马 浩1陈铁军1,2刘 伟1黄献宝1苏 涛1屈万刚1

(1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北 武汉 430081)

鉴于酒钢-1 mm镜铁矿粉矿采用常规选矿方法难以获得好的分选指标，进行常规磁化焙烧—弱磁选又需解决球团问题，以哈密烟煤为还原剂，对该粉矿开展了微波磁化焙烧—弱磁选研究，考察了煤粉用量、微波功率、焙烧温度、焙烧时间、焙烧产品磨矿细度和弱磁选磁场强度对所获铁精矿指标的影响。试验结果表明，在煤粉与矿石的质量比为5%、微波功率为1 kW、焙烧温度为550 ℃条件下将该粉矿微波磁化焙烧15 min，然后将焙烧矿磨细至-0.074 mm占85.65%，在92.16 kA/m磁场强度下进行1次磁选管选别，可获得铁精矿铁品位为55.10%、铁回收率为86.65%的较好指标，从而为该-1 mm镜铁矿粉矿中铁矿物的高效回收提供了一种新思路。

酒钢-1 mm镜铁矿粉矿 微波磁化焙烧 弱磁选

酒钢镜铁矿粉矿品位低、矿物组成复杂、嵌布粒度较细，选别指标一直难以提高[1-2]。磁化焙烧是目前处理难选铁矿石较典型、有效的方法[3-4]，武汉科技大学已完成了酒钢-15 mm镜铁矿粉矿中15～5 mm粒级的磁化焙烧—弱磁选研究[5]，5～1 mm粒级的磁化焙烧—弱磁选研究也正在进行之中，但-1 mm粒级进行常规磁化焙烧需要制备含碳球团，面临较大的技术难题[6]。

采用微波加热的方式可以直接对含碳铁矿粉进行碳热还原，这样可以省去球团制备过程；同时，由于铁矿石吸收微波的能力较强以及微波可导致矿石颗粒内部产生微裂隙，使得微波加热还具有可大大缩短焙烧时间和有利于焙烧产物磨矿解离的特点。本研究以哈密烟煤作为还原剂，对酒钢-1 mm镜铁矿粉矿进行微波磁化焙烧—磨矿—弱磁选试验，取得了较好的试验结果。

1 试样和试验设备

1.1 试 样

试样主要化学成分分析结果见表1。由表1可知，试样铁品位仅为28.69%，SiO2含量达27.21%，有害元素S、P含量均不高。

表1 试样主要化学成分分析结果

试样X射线衍射图谱见图1。由图1可以看出：试样中铁矿物主要是赤铁矿(镜铁矿)，其次是菱铁矿；脉石矿物以石英为主，其次是重晶石、白云母、白云石。

图1 试样XRD图谱

试样铁物相分析结果见表2。由表2可知：试样中的铁主要赋存于赤褐铁矿中，其次以碳酸铁形式存在，有少量硅酸铁、磁性铁、硫化铁。

表2 试样铁物相分析结果

试样显微镜照片见图2。由图2可以看出，试样中的铁矿物主要呈稠密浸染状或稀疏条带状分布于脉石矿物中，嵌布粒度较细，在0.02～0.2 mm之间，单体解离难度很大。

1.2 试验设备

微波焙烧设备采用HAMiLab-C1500型高温微波马弗炉，额定功率为3 kW，输入功率为0.2～1.4 kW连续可调；测温设备采用Raytek型红外测温仪，量程为250～1 450 ℃；磨矿设备采用HLXMQ-φ240×90型锥形球磨机；弱磁选设备采用HLXCGS-φ50型磁选管。

图2 试样显微镜照片

2 试验方法

(1)每次取300 g原矿，与一定比例的煤粉混合后装入加盖坩埚，置于微波马弗炉中，并调整微波功率给微波马弗炉升温。

(2)待炉温达到设定值后保温焙烧一定时间，关闭微波炉，取出坩埚，将焙烧矿水淬冷却。

(3)水淬样经干燥后，在60%磨矿浓度下球磨一定时间，过滤、干燥，取20 g进行1次弱磁选，根据所得精矿的铁品位、铁回收率指标确定合适的煤粉用量、微波功率、焙烧温度、焙烧时间、磨矿细度和弱磁选场强。

3 试验结果及分析

3.1 微波焙烧条件的确定

3.1.1 微波功率对精矿指标的影响

在煤粉与矿样的质量比为5%、焙烧温度为550 ℃、保温时间15 min、磨矿时间为3 min、磁场强度为92.16 kA/m的条件下考察微波功率对精矿指标的影响，试验结果见图3。

由图3可知，随着微波功率的增大，精矿的铁品位和铁回收率均先小幅波动后急剧降低。这是由于微波功率增大使物料升温速率不断提高，当温度上升过快时物料会产生“热失控”现象[7]，最终物料因局部温度过高而烧结熔融，导致其孔隙率降低，阻碍还原反应的进行[8]；同时烧结熔融使已还原的铁矿物与脉石矿物结合得更加紧密，影响磨矿和分选效率。

图3 微波功率对精矿指标的影响

但微波功率太低时矿样升温时间过长，如微波功率为0.4 kW时升温耗时达45 min，而微波功率为1 kW时升温仅需15 min。综合考虑，选择微波功率为1 kW。

3.1.2 煤粉用量对精矿指标的影响

在微波功率为1 kW、焙烧温度为550 ℃、保温时间为15 min、磨矿时间为3 min、磁场强度为92.16 kA/m的条件下考察煤粉用量(与矿样的质量比，下同)对精矿指标的影响，试验结果见图4。

由图4可知，随着煤粉用量的增加，精矿的铁品位在55.79%～54.80%的小范围内呈总体下降趋势，铁回收率则先由67.69%大幅度提高到86.65%，然后在煤粉用量超过5%后有所回落，同时可发现此时物料的升温速率明显加快。

煤粉是强吸波物质，随着煤粉用量的增加，煤粉周边的矿石因温度较高而被优先还原[9]，当煤粉过量时，这部分矿石易发生过还原反应，这是煤粉用量超过5%后精矿铁回收率发生回落的原因所在。

根据图5结果，选择煤粉用量为5%。

3.1.3 焙烧温度对精矿指标的影响

在煤粉用量为5%、微波功率为1 kW、保温时间为15 min、磨矿时间为3 min、磁场强度为92.16 kA/m的条件下考察焙烧温度对精矿指标的影响，试验结果见图5。

图5 焙烧温度对精矿指标的影响

由图5可以看出，随着焙烧温度的提高，精矿的铁品位在55.75%～54.63%的小范围内呈总体下降趋势，铁回收率则先由17.72%急剧上升到86.65%，之后趋于稳定。

焙烧温度较低时，还原不够充分，因此虽然精矿铁品位较高，但铁回收率很低；焙烧温度较高时，生成的磁铁矿会与脉石矿物发生黏结，因此虽然精矿铁回收率较高，但精矿铁品位会受到一定影响。

根据图5结果，选择焙烧温度为550 ℃。

3.1.4 保温时间对精矿指标的影响

在煤粉用量为5%、微波功率为1 kW、焙烧温度为550 ℃、磨矿时间为3 min、磁场强度为92.16 kA/m的条件下考察保温时间对精矿指标的影响，试验结果见图6。

图6 保温时间对精矿指标的影响

由图6可以看出，随着保温时间的延长，精矿的铁品位在55.54%～54.86%的小范围内波动，铁回收率则先上升后下降，最大值出现在保温15 min时，为86.65%。因此，确定保温时间为15 min。

3.2 弱磁选条件的确定

3.2.1 磨矿细度的确定

磨矿细度是影响选矿结果的重要因素之一。合适的磨矿细度既能保证大部分有用矿物的单体解离，又可避免泥化现象。将煤粉用量为5%、微波功率为1 kW、焙烧温度为550 ℃、保温时间为15 min条件下所得焙烧矿分别球磨2、2.5、3、3.5、4 min，然后在92.16 kA/m磁场强度下进行1次弱磁选，精矿指标的变化见图7。

图7 磨矿时间对产品指标的影响

从图7可知，随着磨矿时间的延长，精矿的铁品位从52.68%上升至55.33%，而铁回收率从88.64%下降至83.41%。兼顾精矿的铁品位和铁回收率，取磨矿时间为3 min，此时磨矿细度为-0.074 mm占85.65%。

3.2.2 弱磁选磁场强度的确定

将煤粉用量为5%、微波功率为1 kW、焙烧温度为550 ℃、保温时间为15 min条件下所得焙烧矿球磨至-0.074 mm占85.65%，分别在60.85、76.71、92.16、108.38、124.43 kA/m磁场强度下进行1次弱磁选，所得精矿指标的变化见图8。

图8 磁场强度对精矿指标的影响

从图8可知：随着磁场强度由60.85 kA/m提高到92.16 kA/m，精矿的铁品位从55.62%小幅下降到55.10%，铁回收率则从58.16%迅速上升到86.65%；之后继续提高磁场强度，精矿的铁品位下降显著而铁回收率变化不大。因此，选择弱磁选磁场强度为92.16 kA/m。

4 结 论

(1)酒钢-1 mm镜铁矿粉矿中的铁主要以赤褐铁矿(镜铁矿)形式存在，且铁矿物嵌布粒度细，常规选矿方法分选难度大。

(2)在煤粉与矿石的质量比为5%、微波功率为1 kW、焙烧温度为550 ℃条件下将该粉矿微波磁化焙烧15 min，然后将焙烧矿磨细至-0.074 mm占85.65%，在92.16 kA/m磁场强度下进行1次磁选管选别，可获得铁品位为55.10%、铁回收率为86.65%的铁精矿。

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(责任编辑 孙 放)

ExperimentoftheProcessofMicrowaveMagnetizationRoastingandLowIntensityMagneticSeparationforFineSpeculariteat-1mmofJiugang

Ma Hao1Chen Tiejun1,2Liu Wei1Huang Xianbao1Su Tao1Qu Wan'gang1

(1.CollegeofResourceandEnvironmentEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China；2.HubeiKeyLaboratoryforEfficientUtilizationandAgglomerationofMetallurgicMineralResources，Wuhan430081，China)

It is hard to obtain good separation index for the specularite at -1 mm in Jiugang company by conventional beneficiation process.In the conventional magnetic roasting-low intensity magnetic separation，the problem of pellets has to be solved.With Hami bituminous coal as reducing agent，the process of the microwave magnetization roasting-low intensity magnetic separation study for fine ore is carried out to investigate the effect of the dosage of pulverized coal，microwave power，roasting temperature，roasting time，grinding fineness of roasted products and low intensity magnetic field strength on the iron concentrate indexes.The test results showed that under the conditions of the mass ratio of pulverized coal to ore 5%，microwave power 1 kW，and calcined at 550 ℃，the raw fine ores were treated by the microwave magnetizing roasting for 15 min，and then the roasted products are ground to the fineness of -0.074 mm 85.65%.By this method，good indicators of iron concentrate with Fe grade of 55.10% and Fe recovery of 86.65% was achieved by adopting one-stage magnetic tube separation with magnetic field strength of 92.16 kA/m.The research provides a new idea for high efficient recovery of iron ore from fine specularite at -1 mm.

-1 mm fine specularite of Jiusteel，Microwave magnetizing roasting，Low intensity magnetic separation

2014-10-11

马 浩(1989—)，男，硕士研究生。

TD951.1

A

1001-1250(2014)-12-066-04