鮞狀赤鐵礦提鐵降鋁不同工藝的對比

在我國湖北、湖南、貴州、云南、廣西等地均有豐富的鮞狀赤鐵礦，礦石中Al2O3含量從百分之幾到十幾不等，而鐵礦中鋁儲量超過3%，對冶煉將產(chǎn)生一系列不良影響。因?yàn)锳l2O3是高熔點(diǎn)酸性脈石，當(dāng)高爐爐渣中Al2O3含量超過15%時(shí)，將引起爐渣熔點(diǎn)升高、黏度增大，使得渣鐵分離困難，高爐利用系數(shù)降低。因此，一般要求入爐原料Al2O3含量小于2%，而鮞狀赤鐵礦中大量Al3+取代Fe3+形成類質(zhì)同像的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致單體解離困難，難以選別，是一種典型的難選鐵礦石資源。

常見鋁鐵分離的有效方法有化學(xué)法（鹽酸法和氯化法）、生物法和冶煉法（熔煉法和直接不愿法），但以上方法常用于處理鋁土礦和赤泥。目前，國內(nèi)對于高鋁鐵礦降鋁技術(shù)報(bào)道的文章僅有中南大學(xué)采用的鈉鹽焙燒溶出法以及鈉化還原—磁法處理高鋁褐鐵礦取得比較好的鋁鐵分離效果，對于高鋁鮞狀赤鐵礦降鋁報(bào)道的文章尚屬空白?；谝陨犀F(xiàn)狀，研究了磁化焙燒—磁選、直接還原—磁選、深度還原—磁選3種工藝對某高鋁鮞狀赤欠缺礦降鋁效果的影響，并對3種工藝的降鋁效果進(jìn)行了對比。

1、礦石性質(zhì)

1.1、礦石礦相分析

試驗(yàn)所用原料是一種氧化鋁含量較高的鮞狀赤鐵礦，呈磚紅色塊狀，礦石主要金屬礦物有赤鐵礦和褐鐵礦，透明礦物由水鋁石及高嶺土化的鋁硅酸鹽、細(xì)粒石英和碳酸鹽礦物組成。

1.2、礦石化學(xué)多元素分析

對原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，其結(jié)果見表1。

由表1可知，此礦石二元堿度R=0.03，屬于典型的酸性礦石，有用金屬鐵含量為452.56%，二氧化硅含量為15.44%，氧化鋁含量為12.30%，磷含量為0.510%。

2、試驗(yàn)方案

試驗(yàn)選擇磁化焙燒—磁選、直接不愿—磁選、深度還原—磁選3種工藝對鮞狀赤鐵礦進(jìn)行降鋁研究，尋求一種鋁鐵有效分離的工藝，3種工藝試驗(yàn)流程分別見圖1、圖2、圖3。其中用于磁化焙燒與直接不愿的原礦均為-2mm，深度還原團(tuán)礦直徑為36~50mm，原礦為-10mm。磁化焙燒—磁選工藝磨礦濃度為60.0%，第1段磨礦細(xì)度為-0.074mm 88.3%，第2段磨礦細(xì)度為-0.074mm 97.0%，2段濕式磁選磁場強(qiáng)度均為119.4kA/m。直接還原—磁選工藝磨礦細(xì)度為-0.0374mm 70.0%左右，濕式磁選磁場強(qiáng)度為119.4kA/m。深度還原—磁選工藝第1段顎式破碎至-5mm，第2段對輥破碎至-2mm，2段干式磁選磁場強(qiáng)度均為119.4kA/m。

3、試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1、磁化焙燒—磁選脫鋁工藝

在試驗(yàn)確定的最佳煤粉用量為8%，保溫時(shí)間為80min，隨爐自然冷卻的條件下，不同磁化焙燒溫度對選精礦鐵、鋁指標(biāo)的影響分別見圖4、圖5。

由圖4可見，隨著焙燒溫度的升高，精礦鐵品位先升高后降低，回收率變化與之相反。由圖5可見，精礦中鋁品位及回收率隨焙燒溫度的升高均先降低后升高。結(jié)合圖4、圖5還可發(fā)現(xiàn)，精礦鋁含量變化規(guī)律與鐵品位變化規(guī)律相反，兩者回收率變化規(guī)律則相同。當(dāng)焙燒溫度為850℃時(shí)，精礦鐵品位最高，鋁含量最低，分別為58.86%和8.57%，回收率只有40.17%，說明在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)磁化焙燒—磁選工藝無法獲得理想的鐵、鋁指標(biāo)。

3.2、直接不愿—磁選脫鋁工藝

直接不愿—磁選工藝以不同的還原溫度、煤粉用量、保溫時(shí)間為考察因素（依次為因素A、B、C），每個(gè)因素各取3個(gè)水平，采用正交表L9[3(4)]安排試驗(yàn)。試驗(yàn)因素水平見表2，在前述試驗(yàn)方案中敘述的條件下，試驗(yàn)結(jié)果見表3。對表3試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行極差分析，結(jié)果見表4。

由表4可知，直接還原—磁選脫鋁工藝較優(yōu)組合為A3B3C3，說明還原溫度越高，還原劑用量越大，保溫時(shí)間越長，越有利于原礦提鐵降鋁。由表3可知，在給定試驗(yàn)條件下，還原鐵產(chǎn)品中鋁含量在4.34%~6.14%，當(dāng)還原鐵產(chǎn)品中鋁含量最低時(shí)，鐵品位為92.46%，回收率為74.26%。雖然此工藝比磁化焙燒—磁選工藝降鋁效果好，但是合格的直接不愿鐵產(chǎn)品中鋁含量一般要求小于3%，因此，有必要尋求其他脫鋁工藝。

3.3、深度還原—磁選脫鋁工藝

經(jīng)過大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，通過添加添加劑YS-1，采用深度還原—磁選工藝可獲得鋁含量低的高品位還原鐵產(chǎn)品（鐵粉）。由于高溫破壞原礦鮞狀結(jié)構(gòu)，添加劑YS-1與原礦中鋁的載體礦物反應(yīng)生成新的物質(zhì)，同時(shí)鐵顆粒成核及晶核聚焦長大，只需破碎至-2mm干式磁選即可實(shí)現(xiàn)鋁鐵分離。在煤粉中用量為30%，還原溫度為1450℃，保溫40min的試驗(yàn)條件下，YS-1用量對還原鐵產(chǎn)品指標(biāo)的影響分別見圖6、圖7。

由圖6可見，YS-1用量由0增加到30.44%時(shí)，還原鐵產(chǎn)品鐵品位不斷升高，回收率先升高后降低。當(dāng)YS-1用量為30.44%時(shí)，鐵品位達(dá)到最大值為90.43%。當(dāng)YS-1用量為13.92%時(shí)，鐵回收率達(dá)到最大值為96.12%。當(dāng)添加YS-1時(shí)，產(chǎn)品鐵品位都超過了83%，回收率均達(dá)到90%以上。

由圖7可見，還原鐵產(chǎn)品中鋁品位及回收率都隨著YS-1用量的增加而顯著降低，最低可降至0.81%，此時(shí)回收率為3.78%。由此可見，添加劑YS-1可明顯降低還原鐵產(chǎn)品中的鋁品位。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增加YS-1用量必須升高還原反應(yīng)溫度鋁鐵分離效果才好，當(dāng)YS-1用量超過13.92%時(shí)，還原溫度不能低于1400℃，此工藝的關(guān)鍵在于控制YS-1和煤粉的用量。在YS-1用量為5.66%，煤粉用量為15%，1350℃保溫40min的條件下，可獲得鐵品位為93.16%，鐵回收率為88.45%，鋁含量為2.02%，鋁回收率為9.86%的高品位還原鐵粉。

3.4、3種脫鋁工藝的效果比較

對比以上3種工藝不難發(fā)現(xiàn)，磁化焙燒—磁選工藝獲得的精礦鐵品位不高，同時(shí)鋁含量高，在8.5%~10%。直接還原—磁選工藝產(chǎn)品鐵品位雖然達(dá)到90%以上，但鋁含量在4.5%左右。深度還原—磁選工藝產(chǎn)品鐵品位不僅在90%左右，同時(shí)鋁可降至2.5%以下。因此，采用添加劑YS-1的深度還原—磁選工藝可實(shí)現(xiàn)該高鋁鮞狀赤鐵礦鋁鐵的有效分離。

4、結(jié)論

（1）某高鋁鮞狀赤鐵礦磁化焙燒—磁選工藝獲得的精礦鐵品位低于59%，同時(shí)鋁含量高，在8.5%~10%。直接還原—磁選工藝產(chǎn)品鐵品位雖然達(dá)到90%以上，但是鋁含量仍在4.5%左右。深度還原—磁選工藝產(chǎn)品鐵品位不僅有90%左右，同時(shí)鋁可降至2.5%以下。

（2）在一定試驗(yàn)條件下，采用添加劑YS-1的深度還原—磁選工藝可獲得鐵品位為93.16%，鐵回收率為88.45%，其中鋁含量為2.02%的還原鐵產(chǎn)品。

（3）添加劑YS-1可明顯降低還原鐵產(chǎn)品中的鋁品位，在一定YS-1用量下必須嚴(yán)格控制煤粉的用量。

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