專利名稱：難選鐵礦的分選工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鐵礦的選礦方法，特別涉及一種難選鐵礦的分選工藝。
背景技術：
鐵礦物種類繁多，目前已發(fā)現(xiàn)的鐵礦物和含鐵礦物約300余種，其中常見的有170余種。但在當前技術條件下，具有工業(yè)利用價值的主要是磁鐵礦、赤鐵礦、磁赤鐵礦、鈦鐵礦、揭鐵礦和菱鐵礦等。我國復雜難選鐵礦主要有微細粒浸染的鞍山式貧赤(磁)鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦、鮞狀赤鐵礦等，復雜難選多金屬共伴生鐵礦主要有白云鄂博鐵礦、攀枝花式釩鈦磁鐵礦、吉林羚羊鐵礦等。其中，微細粒浸染的鞍山式貧磁(赤)鐵礦石嵌布粒度極細，礦物單體解離和分選極為困難，如山西嵐縣袁家村鐵礦，儲量達10億噸以上，需將礦石磨到-O. 043mm占95%以上才能達到單體解離。菱鐵礦的理論鐵品位較低，經(jīng)常與鈣鎂錳呈類質(zhì)同象共生，且嵌布粒度微細，我國菱鐵礦已探明儲量18. 34億t。褐鐵礦是含水氧化鐵礦石，而且密度小，磁性弱，可浮性低，碎磨過程中容易出現(xiàn)過粉碎現(xiàn)象。我國已探明的褐鐵礦儲量1(Γ20億t，如江西鐵坑鐵礦
坐寸ο鮞狀赤鐵礦嵌布粒度極細，且常與菱鐵礦、鮞綠泥石和含磷礦物共生或相互包裹，常含有有害兀素憐、硫等，此類鐵礦儲量聞達30億 50億t。包頭白云鄂博鐵礦礦石品位低、礦物成分復雜、共生關系密切、礦物嵌布粒度細而不均、有用礦物與脈石礦物可選性差異小、可利用的有價成分多。攀枝花式釩鈦磁鐵礦是一種伴生釩、鈦、鈷等多種元素的磁鐵礦，其礦石儲量達100億噸，釩和鈦分別占全國儲量的80%和90%以上。吉林羚羊鐵礦石是一種富含鐵、錳、稀土及微量元素的多金屬礦，主要金屬礦物為磁鐵礦、揭鐵礦、菱鐵礦，另有一定量的黑猛礦、菱猛礦以及娃酸鐵礦物。上述這些難選鐵礦要么嵌布粒度太細，要么共伴生成分太多，傳統(tǒng)的選礦工藝均不能很好的開發(fā)利用這些礦石。磁化焙燒通過改變鐵礦物的組成，使其具有強磁性，再利用磁選將鐵礦物分離出來，為復雜難選鐵礦的開發(fā)，提供了一條可行的路徑?，F(xiàn)有技術應用較多的是磁化還原焙燒工藝，是將原礦在還原氣氛及高溫條件下把弱磁性氧化鐵礦轉(zhuǎn)變?yōu)閺姶判源盆F礦(即Fe3O4),雖然Fe3O4是強磁性磁鐵礦，但具有隨著顆粒粒度減小、比磁化率減小、矯頑力隨之增加的特性，其矯頑磁力較高，在磁選過程中容易形成結(jié)實的團聚體，造成廢石夾雜，貧化精礦品位，同時部分Fe3O4流失?，F(xiàn)有技術還提供了一種還原氧化焙燒工藝，是將上述還原后的磁鐵礦在無氧氣氛下冷卻到400°c，再與空氣接觸得到強磁性的Y-Fe2O3，其化學反應如下4Fe304+02——
6Y-Fe203。由于Y-Fe2O3的性質(zhì)比Fe3O4穩(wěn)定，且比磁化系數(shù)更大，矯頑力更低，因此磁選過程團聚程度較低，磁選效果更佳?，F(xiàn)有技術認為還原氧化焙燒工藝中，適宜的焙燒溫度是60(T90(TC，例如中國專利200510019917中記載焙燒溫度最佳是60(T85(TC，文獻“難選鐵礦石磁化焙燒機理及閃速磁化焙燒技術，王秋林等，金屬礦山，2009年第12期”中記載合理的焙燒溫度是70(T900°C，還原所得磁鐵礦一般是無氧氣氛冷卻至400°C后，再與空氣接觸生成Y _Fe203。盡管研究表明，在較高溫度下(570°C以上)，原礦能夠較快轉(zhuǎn)變?yōu)榇盆F礦，但由于在規(guī)?；a(chǎn)過程中，工藝條件往往有一定程度波動，焙燒溫度較高時，一旦礦石在還原帶停留時間稍長或還原劑過剩，立刻會造成礦石表面過燒、部分磁鐵礦還原成富氏體的現(xiàn)象，導致礦石磁性降低，鐵損失程度加重。另一方面，盡管還原所得的磁鐵礦能夠在400°C以下及有氧條件下氧化成為Y-Fe2O3，但受礦物粒度及氧化過程影響，磁鐵礦轉(zhuǎn)化為Y-Fe2O3的效果也是不同的，特別是在氧化過程中，如果控制不當，會造成晶形轉(zhuǎn)變不完全或生成a - Fe203。從礦物粒度來看，磁鐵礦粒度越小，磁鐵礦比表面積越大，其與空氣接觸轉(zhuǎn)化為
Y-Fe2O3的比例越高，但粒度過小，又將加重產(chǎn)物磁選時的團聚現(xiàn)象；另外，溫度過低將造成氧化不完全，反應時間延長；溫度過高則導致a - Fe2O3的生成或發(fā)生燒結(jié)。常規(guī)的Fe3O4氧化制備Y-Fe2O3工藝是將Fe3O4在22(T 250°C氧化2h，但此方法操作彈性小，難以真正實現(xiàn)過程的有效控制。文獻“Fe304氧化制備Y-Fe2O3磁粉過程動力學，趙新宇等，華東理工大學學報，1995年第10期”中提供了一種先低后高的升溫程序，以力圖使氧化過程變得穩(wěn)定可控，但這種反應過程顯然不適用于400°C以上溫度的Fe3O4由高到低降溫氧化制備Y-Fe2O3的工藝?；谏鲜龇N種原因，現(xiàn)有技術的鐵礦還原焙燒-氧化-磁選分選工藝一直存在焙燒溫度高、焙燒產(chǎn)物磁性不足、Fe3O4氧化制備Y-Fe2O3的過程不夠穩(wěn)定、Y-Fe2O3晶型轉(zhuǎn)化不充分、產(chǎn)物磁選較為困難、鐵流失高、精礦品位不高等諸多缺陷，導致難選鐵礦的利用一直維持在較低水平。本領域技術人員至今無法從現(xiàn)有技術中找到一種能夠真正產(chǎn)業(yè)化應用的焙燒條件較為緩和、焙燒效果較好的基于還原焙燒-氧化-磁選原理的難選鐵礦分選工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述不足，提供一種適于工業(yè)化的難選鐵礦的分選工藝，該方法反應條件較為緩和、過程穩(wěn)定易控，能夠用于貧赤(磁)鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦、鮞狀赤鐵礦等難選鐵礦的分選，并得到品位較高的Y -Fe2O3精礦，同時制備過程中鐵流失少、全鐵回收率高。本發(fā)明的技術目的是通過如下方案來實現(xiàn)的
一種難選鐵礦的分選工藝，是將干燥粉狀的原礦在高溫還原氣氛條件下進行閃速磁化焙燒，得到有用礦物為Fe3O4的焙燒物料，分選所得焙燒物料，得精礦，其中粉狀原礦的粒度不大于1mm，閃速磁化焙燒過程中，焙燒溫度為520°C 560°C，焙燒時間35(T450s。如前所述，在鐵礦磁選過程中，隨著礦物細度提高，磁選過程中的團聚現(xiàn)象也將相應加重，因此礦物粒度不能過細，但礦物粒度加大，焙燒溫度應相應增加，否則焙燒時內(nèi)層礦物無法分解，而焙燒溫度增加后，又會對焙燒時間、氧化氣氛組成產(chǎn)生影響。具體而言就是焙燒溫度較高時，容易造成過燒或部分磁鐵礦還原成富氏體。盡管現(xiàn)有技術曾提及閃速磁化焙燒過程中原礦粒度可以小于3mm，并且焙燒溫度可以為60(T90(TC，但從保證焙燒效果的角度來看，該粒度范圍及焙燒溫度范圍仍舊是過寬的，特別是原礦重量一定時，粒度越小，礦物比表面積越大，粒度越大，礦物比表面積越??；在還原性氣體用量一定、礦物用量一定時，物料粒度越大，與理論重量礦物接觸的還原性氣體量越少，還原性氣體越容易富余，由此導致過還原(即部分磁鐵礦還原成富氏體)情況越重。另一方面，由于這種小于3_的粒度范圍較寬，本領域技術人員難以確定適合的焙燒溫度。而在現(xiàn)有技術記載的60(T90(TC的溫度區(qū)間內(nèi)，選取較低焙燒溫度時，粒度3mm左右的礦物顆粒容易分解不充分，選取較高溫度時，粒度較細的礦物容易過燒以及還原成富氏體，從而不能獲得穩(wěn)定可控的焙燒效果以及品質(zhì)均勻的焙燒產(chǎn)物。因此，本發(fā)明通過控制原礦粒度不大于1mm，并降低焙燒溫度，同時選取合適的焙燒時間，使得焙燒過程在穩(wěn)定、可控的情況下進行，不僅原礦(如碳酸亞鐵)分解充分、還原反應穩(wěn)定，而且不容易發(fā)生過燒或部分磁鐵礦還原成富氏體的情況，焙燒產(chǎn)物品質(zhì)均勻，且有用礦物流失較少，反應能耗低。在本方案中，原礦經(jīng)過粗碎-中碎-細碎到5 20_后，再利用超細碎設備，如高壓 輥磨機、立磨機等細磨，最后通過風力分級系統(tǒng)可實現(xiàn)不大于Imm細度礦石的分選。還原焙燒過程中，還原性氣體組成等可參照現(xiàn)有技術；對于有用礦物為Y-Fe2O3的熟料，可以采用常規(guī)強磁選工藝處理。例如對于沒有雜質(zhì)的物料，如果焙燒熟料有用礦物已經(jīng)很好的單體解離了，則直接對其進行磁選；如果單體解離程度不夠、但有部分脈石已經(jīng)單體解離，則可以采用磁選一磨礦一磁選的辦法來處理；如果有用礦物和脈石礦物致密共生，且粗細分布均勻，則直接對其磨礦，再磁選的辦法來處理；如果有用礦物粗細分布不均，則采用階段磨礦一階段選別的辦法來處理；同時，在上述工藝流程中，還可以利用細篩、磁選柱、浮選等辦法來進一步提高精礦品位。對于含有雜質(zhì)的物料，如高磷鐵礦中的磷，可以通過浮選法或浸出法來處理。優(yōu)選的，閃速磁化焙燒的方式為懸浮流態(tài)化磁化焙燒。懸浮流態(tài)化磁化焙燒能夠使焙燒效果更充分。優(yōu)選的，所得焙燒物料的分選方式是將所述焙燒物料先在無氧氣氛中冷卻至34(T350°C，然后于氧化氣氛中在15 30min時間內(nèi)降溫至25(T260°C，然后自然冷卻至室溫，既得有用礦物為Y-Fe2O3的礦料，強磁選所述礦料，得精礦。本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，在15 30min溫度范圍內(nèi)，物料由34(T350°C降溫至25(T260°C過程中，晶格重排效果較好，Y-Fe2O3轉(zhuǎn)化效果出色。如果不采用這種降溫氧化方式，盡管也將生成Y-Fe2O3，但其轉(zhuǎn)化是不夠充分的。優(yōu)選的，所述還原氣氛由CO與CO2構成，CO在還原氣氛中的體積分數(shù)為25°/Γ30%。還原氣氛中，還原性氣體濃度過高，容易造成過還原，對本發(fā)明的技術方案而言，CO濃度為25% 30%是較為適宜的。
本發(fā)明的有益效果
綜上所述，本發(fā)明提供了一種難選鐵礦的分選工藝，是將粒度不大于Imm的干燥粉狀原礦在高溫還原氣氛條件下于520°C ^560°C閃速磁化焙燒35(T450s，得到有用礦物為Fe3O4的焙燒物料，分選所得焙燒物料，既得精礦；本工藝通過控制原礦粒度，并降低焙燒溫度，同時選取合適的焙燒時間，使得焙燒過程在穩(wěn)定、可控的情況下進行，不僅原礦(如碳酸亞鐵)分解充分、還原反應穩(wěn)定，而且不容易發(fā)生過燒或部分磁鐵礦還原成富氏體的情況，焙燒產(chǎn)物品質(zhì)均勻，且有用礦物流失較少，反應能耗低，反應條件較為緩和、過程穩(wěn)定易控，能夠用于貧赤(磁)鐵礦、菱鐵礦、揭鐵礦、麵狀赤鐵礦等難選鐵礦的分選，并得到品位較聞的
Y-Fe2O3精礦(品位一般不低于60%)，全鐵回收率能夠不低于75%。·


圖1為含有Fe3O4物料的XRD圖譜；
圖2為含有Y -Fe2O3物料的XRD圖譜。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。實施例I
渝東某鮞狀赤鐵礦含鐵品位40. 56%，含磷1. 02wt%，有用礦物以赤褐鐵礦為主，嵌布粒度細。將原礦破碎至不大于5mm后，利用高壓輥磨機細碎，風力氣相分級，得到粒度不大于Imm的細碎礦料，且-O.1mm (即不大于O.1mm)粒度礦料重量占細碎礦料重量的75% ;將該物料入懸浮磁化焙燒爐并在無氧氣氛下焙燒，焙燒條件為還原氣氛中CO體積分數(shù)為30%，CO2體積分數(shù)為70%，焙燒溫度560°C，焙燒時間450s，冷風風速2. lm/s，得有用礦物為Fe3O4的焙燒物料；采用X射線多晶衍射測試物料組成，測試結(jié)果見圖1。將所述焙燒物料先在無氧氣氛中冷卻至34(T350°C，然后于氧化氣氛中在15^30min時間內(nèi)降溫至25(T260°C，然后自然冷卻至室溫，既得有用礦物為Y-Fe2O3的礦料，采用X射線多晶衍射測試該礦料組成，測試結(jié)果見圖2。圖1為含有Fe3O4物料的XRD圖譜，圖2為含有Y -Fe2O3物料的XRD圖譜；從圖1中我們可以看出，有明顯的Fe3O4特征峰存在，與Fe3O4標準譜圖(JCPDS No. 72-2303)—致，表明焙燒物料已從Fe2O3RKFe3CV從圖2中我們可以看出，有明顯的Y-Fe2O3特征峰存在，圖2樣品的衍射峰與Y -Fe2O3的標準譜圖(JCPDS No. 39-1346) 一致，表明焙燒物料已轉(zhuǎn)變?yōu)閅-Fe2O315分選所得Y -Fe2O3物料，分選方式是，先將焙燒物料經(jīng)磨礦至粒度_0. 074mm的物料含量為90wt%、粒度為-O. 045mm的物料含量為30wt%左右，然后在磁場強度為85. lkA/m的條件下，經(jīng)過一次磁選獲得TFe品位58. 037%, TFe回收率87. 77%的精礦。再對粗精礦調(diào)漿并進行反浮選，反浮選時，向礦漿中添加300克/噸原礦用量的淀粉(淀粉作為有用礦物抑制劑)和100克/噸原礦用量的油酸鈉(油酸鈉作為反浮選捕收劑)，其余工藝參數(shù)參照現(xiàn)有技術，得到浮選泡沫及浮選底流，所述浮選底流為鐵精礦；反浮選過程中均為礦衆(zhòng)自然pH值。最終獲得了全鐵品位61. 08%,磷品位O. 18%，流程全鐵總回收率達78. 83%。實施例2
原礦石TFe品位38. 91%，根據(jù)鐵的物相分析，該鐵礦石中的鐵主要賦存于菱鐵礦之中，其含量為24. 98wt% ;其次部分鐵以赤鐵礦和褐鐵礦的形式存在，鐵含量為16. 67wt% ’另有O. 28wt%的鐵存在于其它含鐵礦物之中。操作步驟
將干燥粉狀的原礦在懸浮磁化焙燒爐中于高溫還原氣氛條件下進行閃速磁化焙燒，得到有用礦物為Fe3O4的焙燒物料，其中，還原氣氛中CO體積分數(shù)為25%，CO2體積分數(shù)為75%，焙燒溫度為520°C，焙燒時間350s ;焙燒前，給礦粒度不大于1mm，且-O.1mm粒度礦料占81wt% ；，給料冷氣風量1. 5m3/h，壓力O. 04MPa ;熱風量4m3/h，懸浮磁化焙燒爐內(nèi)表現(xiàn)風速 O. 43m/s ο焙燒完成后將所得焙燒物料先在無氧氣氛中冷卻至350°C，然后于氧化氣氛中在25min時間內(nèi)降溫至25(T260°C，然后自然冷卻至室溫，既得有用礦物為Y -Fe2O3的礦料，在磁場強度為85. lkA/m的條件下，強磁選所得礦料，得鐵精礦。測得鐵精礦產(chǎn)率為54. 12%，TFe品位為60. 52%，TFe回收率為84. 18%。實施例3
原礦石TFe品位36. 22%，根據(jù)鐵的物相分析，該鐵礦石中的鐵主要賦存于褐鐵礦之中，其含量為25. 20wt% ;其次部分鐵以赤鐵礦的形式存在，鐵含量為10. 15wt% ;另有O. 87wt%的鐵存在于其它含鐵礦物之中。操作步驟
將原礦在懸浮磁化焙燒爐中于高溫還原氣氛條件下進行懸浮磁化焙燒，得到有用礦物為Fe3O4的焙燒物料，其中，還原氣氛中CO體積分數(shù)為20%，CO2體積分數(shù)為80%，焙燒溫度為550°C，焙燒時間355s ;焙燒前，給礦粒度不大于1mm，且-O.1mm粒度礦料占90wt% ；，給料冷氣風量1. 8m3/h，壓力O. 05MPa ;熱風量4. 5m3/h，懸浮磁化焙燒爐內(nèi)表現(xiàn)風速O. 48m/
So焙燒完成后將所得焙燒物料先在無氧氣氛中冷卻至350°C，然后于氧化氣氛中在25min時間內(nèi)降溫至25(T260°C，然后自然冷卻至室溫，既得有用礦物為Y -Fe2O3的礦料，在磁場強度為85. lkA/m的條件下，強磁選所得礦料，得鐵精礦。測得鐵精礦產(chǎn)率為47. 28%，TFe品位為60. 31%，TFe回收率為78. 72%。實施例4
原礦石TFe品位30. 84%，根據(jù)鐵的物相分析，該鐵礦石中的鐵主要賦存于赤、褐鐵礦之中，其含量為22. 25wt% ;其次部分鐵以菱鐵礦的形式存在，鐵含量為7. 12wt% ;另有1. 47wt%的鐵存在于其它含鐵礦物之中。操作步驟
將原礦在懸浮磁化焙燒爐中于高溫還原氣氛條件下進行懸浮磁化焙燒，得到有用礦物為Fe3O4的焙燒物料，其中，還原氣氛中CO體積分數(shù)為25wt%, CO2體積分數(shù)為75wt%，焙燒溫度為560°C，焙燒時間360s ;焙燒前，給礦粒度不大于1mm，且-O.1mm粒度礦料占95wt% ；，給料冷氣風量1. 8m3/h，壓力O. 04MPa ;熱風量4. 2m3/h,懸浮磁化焙燒爐內(nèi)表現(xiàn)風速 O. 50m/s ο焙燒完成后將所得焙燒物料先在無氧氣氛中冷卻至350°C，然后于氧化氣氛中在25min時間內(nèi)降溫至25(T260°C，然后自然冷卻至室溫，既得有用礦物為Y -Fe2O3的礦料，采用在磁場強度為85. lkA/m的條件下，強磁選所得礦料，得鐵精礦。測得鐵精礦產(chǎn)率為37. 97%，TFe品位為60. 94%，TFe回收率為75. 02%。
最后需要說明的是，以上實施例僅用于說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明的技術方案進行了詳細說明，本領域技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍當中。
權利要求
1.一種難選鐵礦的分選工藝，是將干燥粉狀的原礦在高溫還原氣氛條件下進行閃速磁化焙燒，得到有用礦物為Fe3O4的焙燒物料，分選所得焙燒物料，得精礦，其特征在于粉狀原礦的粒度不大于1mm，閃速磁化焙燒過程中，焙燒溫度為520°C飛60°C，焙燒時間35(T450s。
2.根據(jù)權利要求I所述的難選鐵礦的分選工藝，其特征在于閃速磁化焙燒的方式為懸浮流態(tài)化磁化焙燒。
3.根據(jù)權利要求I所述的難選鐵礦的分選工藝，其特征在于所得焙燒物料的分選方式是將所述焙燒物料先在無氧氣氛中冷卻至34(T350°C，然后于氧化氣氛中在15 30min時間內(nèi)降溫至25(T260°C，然后自然冷卻至室溫，既得有用礦物為Y -Fe2O3的礦料，強磁選所述礦料，得精礦。
4.根據(jù)權利要求I至3任一權利要求所述的難選鐵礦的分選工藝，其特征在于所述還原氣氛由CO與CO2構成，CO在還原氣氛中的體積分數(shù)為25% 30%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種難選鐵礦的分選工藝，是將粒度不大于1mm的干燥粉狀原礦在高溫還原氣氛條件下于520℃~560℃閃速磁化焙燒350~450s，得到有用礦物為Fe3O4的焙燒物料，分選所得焙燒物料，既得精礦；本工藝通過控制原礦粒度，并降低焙燒溫度，同時選取合適的焙燒時間，使得焙燒過程在穩(wěn)定、可控的情況下進行，不僅原礦(如碳酸亞鐵)分解充分、還原反應穩(wěn)定，而且不容易發(fā)生過燒或部分磁鐵礦還原成富氏體的情況，焙燒產(chǎn)物品質(zhì)均勻，且有用礦物流失較少，反應能耗低，反應條件較為緩和、過程穩(wěn)定易控，能夠用于貧赤(磁)鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦、鮞狀赤鐵礦等難選鐵礦的分選，并得到品位較高的γ-Fe2O3精礦(品位一般不低于60%，)，全鐵回收率能夠不低于75%。
文檔編號C22B1/02GK102974456SQ20121053103
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權日2012年12月11日
發(fā)明者張裕書, 楊耀輝, 劉亞川, 陳炳炎, 張少翔 申請人:中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所