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,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*佳煤粉用量為8%,保溫時間為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,精礦鐵品位*高,鋁含量*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、保溫時間為考察因素(依次為因素A、B、C),每個因素各取3個水平,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*低時,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,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,鐵品位達(dá)到*大值為90.43%。當(dāng)YS-1用量為13.92%時,鐵回收率達(dá)到*大值為96.12%。當(dāng)添加YS-1時,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,*低可降至0.81%,此時回收率為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,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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