气基还原焙烧—弱磁选回收赤泥中铁矿物试验-中国矿业114网 - 银河娱乐官网,银河娱乐,银河娱乐场手机在线 
首页 >> 文献频道 >> 矿业论文 >> 正文
气基还原焙烧—弱磁选回收赤泥中铁矿物试验
2018-07-10
山东某赤泥预富集精矿铁品位为44.32%,铁主要以赤(褐)铁矿形式存在,铁在赤(褐)铁矿中分布率为96.57%。为实现赤泥中铁矿物的有效回收,采用气基还原焙烧—弱磁选工艺进行了系统的铁矿物回收试验。结果表明,在焙烧温度为560 ℃、焙烧时间为10 min、总气体流量为500 mL/min、CO 浓度为20%条件下进行还原焙烧,焙烧产品磨细至-0.038 mm 占80%,在磁场强度为85 kA/m 条件下进行弱磁选,可以获得铁品位为57.27%、回收率为90.82%的铁精矿。气基还原焙烧—弱磁选技术实现了赤泥中铁矿物的有效回收,为赤泥资源的开发利用开辟了新的途径。
Series No. 504 June 2018 金 属 METAL MINE 矿 山 总第 504 期 2018 年第 6 期 气基还原焙烧—弱磁选回收赤泥中铁矿物试验 张淑敏 袁 帅 韩跃新 李艳军 刘 杰 尹 衡 ( 东北大资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110819) 摘 要 山东某赤泥预富集精矿铁品位为 44.32%,铁主要以赤(褐)铁矿形式存在,铁在赤(褐)铁矿中分布率为 96.57%。为实现赤泥中铁矿物的有效回收,采用气基还原焙烧—弱磁选工艺进行了系统的铁矿物回收试验。结果表 明,在焙烧温度为560 ℃、焙烧时间为10 min、总气体流量为500 mL/min、CO浓度为20%条件下进行还原焙烧,焙烧产 品磨细至-0.038 mm占80%,在磁场强度为85 kA/m条件下进行弱磁选,可以获得铁品位为57.27%、回收率为90.82%的 铁精矿。气基还原焙烧—弱磁选技术实现了赤泥中铁矿物的有效回收,为赤泥资源的开发利用开辟了新的途径。 关键词 赤泥 赤铁矿 气基还原焙烧 弱磁选 + 中图分类号 TD925.6,TD924.1 2 文献标志码 A 文章编号 1001-1250(2018)-06-179-06 DOI 10.19614/j.cnki.jsks.201806033 Recovery of Iron Minerals from Red Mud by Gas Reduction Roasting and Low Intensity Magnetic Separation Zhang Shumin Yuan Shuai Han Yuexin Li Yanjun Liu Jie Yin Heng (College of Resources and Civil Engineering,Northeastern University,Shenyang 110819,China) Abstract The iron content of the high iron red mud from Shandong is 44.32%,and the iron mineral are mainly hematite and limonite accounting for more than 96.57%. In order to realize the effective recovery of iron minerals in red mud,an experi⁃ mental study of iron mineral recovery was carried out by gas-based reduction roasting and magnetic separation technology. The results indicated that the optimum conditions for reducing roasting are roasting temperature 560 ℃,roasting time 10 min,concentration of CO 20%,total gas flow 500 mL/min. Under the optimum roasting conditions,the roasting products are grinding to -0.038 mm content occupying 80%,and then magnetic separation under magnetic field intensity of 85 kA/m,iron concentrate with a grade of 57.02% and a recovery of 90.82% can be obtained. The technology of gas based reduction roasting and magnetic separation has realized the valid recovery of iron minerals in red mud,which provides a new way for the exploita⁃ tion and utilization of red mud resources. Keywords Red mud,Hematite,Gas reduction roasting,Low intensity magnetic separation 赤泥是氧化铝生产工业中的废弃物,每生产 1 t 氧化铝就会排放0.3~2.5 t赤泥,过去10 a在中国累积 排放堆存的赤泥总量已超过 2 亿 t,而且现在仍以每 现有研究表明采用常规选矿技术无法实现赤 泥中弱磁性铁矿物的有效回收,需开发创新技术进 [6] 行铁矿物综合回收利用 。还原焙烧技术近年来 获得了一定的突破性进展,尤其是采用还原性气体 对铁矿物进行还原,相比配碳等还原呈现出明显优 [1-2] 年3 000万t的速度增加 。堆存的赤泥破坏生态环 境,造成大气、土地、水源污染,危害人们健康。同时 赤泥中的许多可利用组分也得不到合理利用,造成 [ 7-9] 势 。本文采用气基还原焙烧处理赤泥,考察了焙烧 [3] 了资源的严重浪费 。赤泥呈现红褐色主要是因为 其中含有赤铁矿、针铁矿、褐铁矿等铁矿物。随着国 内优质铁矿资源的消耗,可以考虑将赤泥作为二次 温度、焙烧时间、CO浓度等条件对焙烧效果的影响,为 高效综合利用赤泥中铁矿物提供新的技术途径。 1 试验原料 [4-5] 资源进行铁矿物综合回收利用 。 试验所用原料为山东某赤泥预富集精矿,试样 收稿日期 2018-05-05 基金项目 国家自然科学基金项目(编号:51674065,51674064,51734005)。 作者简介 张淑敏(1965—),女,高级实验师。通讯作者 帅(1990—),男,博士研究生。 袁 · 179 · 总第504期 金 属 矿 山 2018年第6期 化学多元素分析结果如表1所示。 m条件下进行弱磁选试验,分选产品烘干后进行化验 分析。 3 试验结果与讨论 3 . 1 焙烧温度对分选指标的影响 在焙烧时间为 15 min,总气体流量为 500 mL/ 从表 1 可以看出,试样能够回收的元素主要是 铁,有害元素硫、磷的含量很低,可以不考虑其影响; 试样铁含量较高,铁品位为 44.32%,但亚铁含量较 min,CO 浓度为 30%,焙烧温度分别为 500、520、540、 5 60、580、600 ℃条件下,进行还原焙烧试验。焙烧产 品经水淬、烘干后,磨至-0.038 mm占57%,进行磁选 管弱磁选试验。焙烧温度对弱磁选精矿指标的影响 如图2所示。 2 3 2 低,Al O 和SiO 的含量分别为13.39%和3.23%。 试样XRD分析结果如图1所示。 从图1可以看出,试样主要铁矿物为赤铁矿,脉 石矿物主要为三水铝石、勃姆石和石英。 试样铁化学物相分析结果如表2所示。 由图 2 可知:焙烧温度在 500~540 ℃范围内,随 着焙烧温度的升高,磁选精矿铁品位和回收率变化 均不大,分别维持在 56%和 89%左右;焙烧温度大于 5 40 ℃时,铁品位随焙烧温度升高逐渐提高,由 6.19%上升到 57.02%,铁回收率随焙烧温度升高先 5 降低后小幅提高,焙烧温度为580 ℃时铁回收率下降 至81.01%,在焙烧温度大于580 ℃后,铁回收率随焙 烧温度升高又小幅提高。焙烧温度过低时,还原反 应速度慢,部分赤铁矿物不能充分还原成磁铁矿,磁 选精矿铁品位较低,焙烧温度超过 560 ℃时,焙烧过 [ 10] 表 2 表明:试样中铁主要以赤(褐)铁矿形式存 在,赤(褐)铁矿中铁占全铁的96.57%;磁铁矿中铁占 全铁的 1.54%;碳酸铁占全铁的 0.45%。由于试样中 赤铁矿含量较高,导致赤泥采用常规选别方法难以 获得理想的分选指标,因此需进行还原焙烧将赤泥 中的弱磁性铁矿物转变为强磁性矿物加以回收。 程生成少量浮氏体使得铁回收率降低 。综合考 虑,确定焙烧温度为560 ℃。 3. 2 CO浓度对分选指标的影响 在焙烧温度为 560 ℃,焙烧时间为 15 min,总气 体流量为 500 mL/min,CO 浓度分别为 10%、20%、 30%、40%、50%条件下,进行管式炉还原焙烧试验。 焙烧产品经水淬、烘干后,磨至-0.038 mm占57%,进 行磁选管弱磁选试验。CO浓度对弱磁选精矿指标的 影响如图3所示。 2 试验方法 在管式炉中进行还原焙烧试验,首先通入 N 排 2 净炉内空气,并将待焙烧物料给入炉内,待焙烧炉升 温至预定温度,然后将一定浓度比例的N 和CO混合 由图 3 可知,当 CO 浓度从 10%增加到 20%时, 铁品位略有下降,回收率由78.88%提高到90.31%,随 着CO浓度的继续提高,铁品位和回收率均呈现下降 趋势。在还原剂用量不足10%时,还原剂用量太少, 还原气氛不够,还原效果低,导致铁精矿回收率不 2 气体给入炉内,进行预定时间的还原焙烧。待物料 完成焙烧后,关闭加热系统并停止通入还原气体CO, 继续通入 N 使焙烧物料冷却至室温,得到焙烧产 2 品。将焙烧产品细磨后,在磁选管磁场强度为85 kA/ · 180 · 张淑敏等:气基还原焙烧—弱磁选回收赤泥中铁矿物试验 2018年第6期 的产率和回收率在 10 min 以后出现下降的趋势。综 合考虑,确定焙烧时间为10 min。 3 . 4 总气体流量对分选指标的影响 在焙烧温度为560 ℃,焙烧时间为10 min,CO浓 度为 20%,总气体流量分别为 300、350、400、450、 00 、550 mL/min 条件下,进行管式炉还原焙烧试 验。焙烧产品经水淬、烘干后,磨至-0.038 mm 占 7%,进行磁选管弱磁选试验。总气体流量对弱磁选 5 5 精矿指标的影响如图5所示。 高,还原剂用量过量时,会有少量浮氏体和金属铁生 成,易与脉石连生难以解离,导致铁品位和回收率均 [ 11] 有所下降 。综合考虑,确定CO浓度为20%。 3 . 3 焙烧时间对分选指标的影响 在焙烧温度为 560 ℃,总气体流量为 500 mL/ min,CO 浓度为 20%,焙烧时间分别为 5、10、15、20、 25 min 条件下,进行还原焙烧试验。焙烧产品经水 淬、烘干后,磨至-0.038 mm占57%,进行磁选管弱磁 选试验。焙烧时间对弱磁选精矿指标的影响如图 4 所示。 结果表明,当总气体流量由 300 mL/min 增大到 500 mL/min的过程中,磁选精矿的品位总体呈现上升 趋势,由 56.22%上升到 57.10%;同时,当总气体流量 由 500 mL/min 增加到 550 mL/min 时,铁品位和回收 率均呈下降趋势,铁品位由57.10%下降到56.61%,回 收率由 90.47%下降到 89.55%。综合考虑,确定总气 体流量为500 mL/min。 3 . 5 焙烧产品磨矿细度对分选指标的影响 在焙烧温度为560 ℃,焙烧时间为10 min,CO浓 度为 20%,总气体流量为 500 mL/min 的最佳还原焙 烧条件下,进行管式炉还原焙烧试验。焙烧产品经 水淬、烘干后,分别磨至-0.038 mm 占 50%、60%、 由图4可知:随着焙烧时间的延长,铁精矿品位 呈现缓慢下降趋势,回收率呈先上升后缓慢下降至 平稳趋势;当焙烧时间由 5 min 增加至 10 min 时,磁 选精矿铁品位从 57.38%下降到 57.10%,回收率由 70%、80%、90%,进行磁选管弱磁选试验。磨矿细度 对弱磁选精矿指标的影响如图6所示。 79.40%增至 90.47%;焙烧时间由 10 min 增加至 15 min,磁选精矿铁品位和回收率变化不大,焙烧时间 由15 min增加至25 min时,磁选精矿铁品位和回收率 均呈下降趋势,其中铁品位由56.95%下降到56.05%, 回收率由 90.31%下降到 85.20%。这主要是因为,还 原焙烧反应开始时,Fe 2 O 3 还原生成 Fe 3 O 4 所需要的 的还 CO 浓度较低,随着还原焙烧时间的增长,Fe 2 O 3 原反应易于发生。但是还原焙烧时间大于 10 min 后 会发生过还原反应,生成弱磁性的浮氏体,使得精矿 · 181 · 总第504期 金 属 矿 山 2018年第6期 sive utilization technology in China[J].Light Metal,2009(8):7-10. 3] Liu Y,Zhao B,Yang T,et al. Recycling of iron from red mud by 图6结果表明:随着磨矿细度的提高,精矿铁品 [ 位先提高后下降,焙烧产品磨矿细度由-0.038 mm占 magnetic separation after Co-roasting with pyrite[J]. Thermochimi- ca Acta,2014(7):11-15. 5 0%提高至-0.038 mm 占 80%时,铁品位由 56.64%升 高至 57.27%,铁回收率由 92.09%下降至 90.82%;当 磨矿细度由-0.038 mm 占 80%提高至-0.038 mm 占 [ 4] 孙永峰,董风芝,刘炯天,等. 拜耳法赤泥选铁工艺研究[J]. 金 属矿山,2009(9):176-178. Sun Yongfeng,Dong Fengzhi,Liu Jiongtian,et al.Technology for recovering iron from red mud by Bayer Process[J]. Metal Mine, 9 0%时,磁选精矿铁品位由57.27%下降至56.84%,铁 回收率也逐渐降低。磁铁矿的比磁化系数随矿物颗 粒粒度的减小而降低,导致磁铁矿颗粒受磁力减小, 细粒铁矿物易进入尾矿中,降低了铁回收率;同时粒 度过细,磁团聚现象严重,脉石夹杂进入精矿,降低 了精矿铁品位。综合考虑,确定磨矿细度为-0.038 mm 占 80%,此时铁精矿铁品位为 57.27%、回收率为 2009(9):176-178. [ 5] 刘述仁,于站良,谢 刚,等. 从拜耳法赤泥中回收铁的试验研 究[J]. 轻金属,2014(2):14-17. Liu Shuren,Yu Zhanliang,Xie Gang,et al.Study of recovering iron from Bayer red mud[J].Light Metal,2014(2):14-17. [ 6] 王健月,崔卫华,张以河,等. 拜耳法赤泥中铁的强磁选预富集 ——深度还原—弱磁选试验[J]. 金属矿山,2016(1):64-68. 90.82%。 Wang Jianyue,Wei Weihua,Zhang Yihe,et al.Iron recovering from Bayer Process red mud with high intensity magnetic pre-con- centration-deep reduction-low intensity magnetic separation method 4 结 论 (1)山东某赤泥预富集精矿铁品位为 44.32%, [J]. Metal Mine,2016(1):64-68. Al O 2 3 2 和SiO 的含量分别为13.39%和3.23%,有害元素 [ 7] 韩跃新,孙永升,李艳军,等.我国铁矿选矿技术最新进展[J].金 硫、磷含量很低。铁元素主要以赤(褐)铁矿形式存 在,铁在赤(褐)铁矿中分布率为96.57%,脉石矿物主 要为三水铝石、勃姆石和石英。 属矿山,2015(2):1-11. Han Yuexin,Sun Yongsheng,Li Yanjun,et al.New development on mineral processing technology of iron ore resources in China[J]. Metal Mine,2015(2): 1-11 ( 2)试样在还原焙烧温度为 560 ℃、焙烧时间为 0 min、CO浓度为20%、总气体流量为500 mL/min 条 件下进行气基还原焙烧,可以将大部分的弱磁性赤 1 [8] 袁 帅,韩跃新,高 鹏,等. 难选铁矿石悬浮磁化焙烧技术研 究现状及进展[J]. 金属矿山,2016(12):9-12. Yuan Shuai,Han Yuexin,Gao Peng,et al.Research status and de- velopment of suspension roasting for refractory iron ore[J]. Metal Mine,2016(12):9-12. ( 褐)铁矿转变为强磁性的磁铁矿,焙烧产品磨细 至-0.038 mm占80%,在磁场强度为85 kA/m条件下进 行弱磁选,可以获得铁品位为 57.27%、回收率为 [9] Chun T. Recovery of iron from red mud by high-temperature reduc- 9 0.82%的铁精矿。还原焙烧技术能有效富集赤泥中 tion of carbon-bearing briquettes[J]. Journal of the Southern Afri- can Institute of Mining & Metallurgy,2017(4):361-364. 的铁矿物,在该类型资源的开发中有广阔的应用前景。 [ 10] 黄蒙蒙,李宏煦,刘召波,等. 低铁拜耳法赤泥中回收铁的实验 研究[J]. 矿冶工程,2017,37(1):92-95. 参 考 文 献 Huang Mengmeng,Li Hongxu,Liu Zhaobo,et al.Recovery of iron from red mud with low iron content from Bayer Process[J].Mining and Metallurgical Engineering,2017,37(1):92-95. [1] 李 冬,潘利祥,赵良庆,等. 赤泥综合利用的研究进展[J]. 环 境工程,2014(S):616-618. [ 11] 丁 冲,周卫宁,单志强,等. 还原焙烧赤泥-综合回收铁铝研究 Li Dong,Pan Lixiang,Zhao Liangqing,et al.Advance research of utilization technology of red mud[J]. Environmental Engineering, [J]. 矿冶工程,2016,36(5):103-106. Ding Chong,Zhou Weining,Shan Zhiqiang,et al.Recovery of iron and aluminum from red mud by reduction roasting[J].Mining and Metallurgical Engineering,2016,36(5):103-106. 2 014(S):616-618. [2] 朱 强,齐 波. 国内赤泥综合利用技术发展及现状[J]. 轻金 属,2009(8):7-10. (责任编辑 王亚琴) Zhu Qiang,Qi Bo.Development and status of red mud comprehen- · 182 ·
  • 中矿传媒与您共建矿业文档分享平台下载改文章所需积分:  0
  • 现在注册会员立即赠送 10 积分


皖公网安备 34050402000107号

博聚网