江西省某地蘊藏著豐富的鐵礦資源，目前的鐵礦就有300多萬噸，近100多萬噸為開采原礦，另外還有十多公里長的此類鐵礦礦帶，且適于露天開采。由于長期以來只采用篩分洗礦工藝回收塊礦，因此有大量鐵資源流失到尾礦，對該尾礦進行綜合利用，不僅具有很高的開發價值，而且符合我國目前資源，政府提倡的循環經濟產業政策。

1、礦石性質

1.1、礦物主要組成及特征

礦石中礦物組成相對較簡單，主要的金屬礦物有：褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、軟錳礦、硬錳礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、銅藍、孔雀石等；脈石礦物有：蛋白石（玉髓）、石英、長石、粘土礦物、綠泥石、方解石、水云母（絹云母）、透閃石等。

1.1.1、氧化鐵礦物

鐵主要賦存于褐鐵礦及赤鐵礦中，以褐鐵礦占**優勢。粒度細小，多在0.04mm以下，試樣中廣泛分布，除了單體顆粒外，還常呈黏附著與其他礦物表面。

1.1.2、硫化物

試樣中的硫化物主要是黃鐵礦，多呈氧化殘余包裹于赤鐵礦、褐鐵礦中，單體少見，粒度多在0.04mm以下。

1.1.3、硬錳礦、軟錳礦

多與褐鐵礦、赤鐵礦混雜，鏡下不易辨識，粒度多在0.01~0.05mm之間。

1.1.4、石英、蛋白石

石英相對較少，主要是蛋白石，呈隱晶質細顆粒，多被褐鐵礦沾染。

1.1.5、角閃石等硅酸鹽礦物

含量很少，呈針柱狀或粒狀，部分顆粒表面有褐鐵礦黏附。

1.1.6、高嶺石等粘土礦物

粒度極細微，多在0.02mm以下，呈塵埃狀分散分布，或與褐鐵礦混雜，呈絮泥狀顆粒。

1.2、礦尾的主要化學成分為：%：Cu0.37，Pb1.76，Zn1.27，As0.07，S0.054，TFe37.16，SiO29.0，Al2O35.86，CaO0.23，MgO0.259，Co0.10，P0.069。由此可知，礦石主要的化學成分是Fe、SiO2和Al2O3，有價成分主要為Fe、Pb、Zn、Cu和Co。

2.1、褐鐵礦轉化為磁鐵礦的主要原理

褐鐵礦在高溫條件下，采用煤作為還原劑，將褐鐵礦轉化為磁鐵礦。化學反應為：

Fe2O3.nH2O-Fe2O3+nH2O  (1)

3Fe2O3+CO-2Fe3O4+CO2  (2)

其轉化過程主要為：褐鐵礦在高溫條件下失去結晶水，轉化成Fe2O3；Fe2O3在還原氣分中不愿成Fe3O4。還原反應過程是一個多相反應過程。固相同氣相（不愿氣體）發生反應。磁化焙燒反應作用分為三個階段進行；**階段擴散，吸附。由于氣體的對流或分子擴散作用，不愿氣體分子被礦石表面吸附；第二階段化學反應。被吸附的還原氣體和礦石的氧原子相互作用進行化學反應；第三階段化學產物的脫附。反應生成的氣體產物脫離礦石表面，沿著相反的方向擴散到氣相中去。

在焙燒過程中，新生成的還原物先形成一個外殼，包圍著未被還原的部分，反應逐步向內進行，反應速度由還原物和還原產物的界面所控制。

使Fe2O3轉化為F23O4的過程是按下述方式進行的。用還原劑脫掉αFe2O3礦粒外層的氧，則使氧化鐵結晶格子局部變形，致使αFe2O3轉化為含有一定數量的細孔的γFe2O3，并形成尖晶石型立方晶格的γFe2O3外層。在礦粒表面上繼續脫氧將造成鐵離子過剩，過剩的鐵離子則充填在缺位結點上。外層的所有點充滿就變成磁鐵礦，這些磁欣礦有著與γFe2O3相同的晶格。這樣由外層向內層擴散，這個過程一直向礦粒中心的赤鐵礦進行，到赤鐵礦全部消失為止。

2.2、將原礦與煤粉混勻后放入磁化焙燒爐中，升溫至設置溫度恒溫2h，改變磁化焙燒溫度，900，950，1000和1050℃，產品自然冷卻后磨礦85%0.77μm，然后用磁選管進行磁選作業，磁場強度為87.55kA/m，試驗結果見圖1，本次試驗采用無煙煤。煙粉比例為礦樣重量的20%。依據試驗結果知，950~1000℃為*佳溫度。

2.3、煤的種類及用量試驗

將無煙煤與褐煤進行對比試驗，磁化焙燒溫度為950℃，焙燒2h，煤粉的比例分別為8%，15%，20%，結果表明，在相同條件下，褐煤效果明顯優于無煙煤；對同一種煤，隨著煤粉用量的降低，鐵精礦全鐵含量降低；另外采用無煙煤，磁化焙燒礦的全鐵含量和原礦沒有差別，而采用褐煤時，磁化焙燒礦的全鐵含量比原礦提高了近10%，磁化焙燒后礦樣的重量也減少了±20%。綜合成本幾指標，選用褐煤，煤粉用量為原礦的15%~20%為宜。試驗結果見圖2。

2.4、磁化焙燒時間條件試驗

確定焙燒溫度在950℃，煤的比例分別為20%，改變磁化焙燒時間，分別為1，1.5，2和3h。產品自然冷卻后磨礦85%0.77μm，然后用磁選管進行磁選作業，磁場強度為87.55kA/m，試驗結果見圖3。

2.5、磁場強度試驗

對磁化焙燒溫度為950℃，煤的用量依然為20%，恒溫磁化焙燒2h的產品進行磁場強度條件試驗。產品自然冷卻后磨至85%0.77μm，給如磁選作業，改變磁場分別為71.63，87.55和103.46kA/m。試驗結果見圖4，綜合技術經濟指標考慮，磁選作業的磁場強度以87.55kA/m為*佳。

2.6、磨礦細度條件試驗

焙燒產品直接分選時鐵礦物與脈石礦物分離效果差，在分選前需要磨礦。其他條件不變，分別對不磨（0.77μm為68%）及磨礦細度分別為80%0.77μm，85%0.77μm，90%0.77μm，98%0.77μm的磁化焙燒產品進行了磁選試驗，試驗表明，隨著磨礦產品中0.77μm的增加，鐵精礦產率有所下降，全鐵含量隨之提高，當0.77μm含量大于85%后，變化速度趨緩。所以以0.77μm占85%為*佳。實驗結果見圖5。

2.7、流程試驗

根據上述試驗結果，確定*佳條件（見附表），根據*佳條件試驗進行了流程試驗，數質量流程見圖6。

3、結論

（1）以褐鐵礦為主要礦物的鐵礦石屬難選礦物，對這種礦石磁化焙燒磁選是技術指標*佳的選礦方法，可以兼顧品位和回收率。

（2）此褐鐵礦通過磁化焙燒—磁選工藝流程的分選，可獲得產率51.46%，全鐵含量64.83%，全鐵回收率78.88%的鐵精礦。各項指標均達到要求。而且磁化焙燒—磁選工藝具有技術工藝合理、可靠，適應性強，易于在生產中實施的特點。

（3）從經濟方面考慮，磁化焙燒成本高，只有當地就廉價的煤炭資源時才可以考慮。一般情況下則是采用集中方法的聯合流程，如：弱磁選—強磁選—正浮選、分級—重選—浮選等，這些流程雖然比較復雜，但是運營成本都遠低于磁化焙燒。

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