菱铁矿选矿工艺

菱铁矿是很有发展前途的一种铁矿资源，一是经焙烧后提高铁品位，如铁品位35%时，经600～700℃焙烧后，可使铁品位达50%;二是焙烧后菱铁矿转变为磁铁矿，易于磁选;三是菱铁矿具有较好的还原性，经焙烧后C02自矿石中逸出，使矿石中空隙增加，从而增大了与还原气体的接触面积，利于冶炼。

菱铁矿选矿方法有重选、强磁选、强磁选一浮选、磁化焙烧一弱磁选等。

1、焙烧一磁选技术

磁化焙烧是物料或矿石加热到一定的温度后在相应的气氛中进行物理化学反应的过程。菱铁矿是铁的碳酸盐，经中性或弱还原气氛焙烧后，二氧化碳从矿石中分解出来，矿石品位得以提高，而且铁矿物的磁性显著增强，脉石矿物磁性则变化不大，从而可利用高效的弱磁选将物料分离。所以，菱铁矿通过磁化焙烧后是很易富集的矿石。酒钢镜铁山铁矿、水钢观音山铁矿就是用焙烧磁选工艺处理含(镁)菱铁矿的复合氧化铁矿。例如，酒钢的块矿竖炉磁化焙烧一磁选工艺1972年投产;四川省威远、湖南省新化等地的菱铁矿生产，因储量不多，规模不大。我国菱铁矿储量最大的陕西省大西沟菱铁矿已于2006 年8月建成两条90万吨/年的生产线。

按照菱铁矿磁化焙烧的反应气氛与化学过程，影响菱铁矿磁化焙烧的因素主要有焙烧方法、焙烧工艺与焙烧炉、焙烧燃料与还原剂、焙烧温度和还原时间等，各条件的控制是相互依存，紧密相关的。物料的焙烧粒度与磁化焙烧炉对焙烧时间影响最大。例如，酒钢选矿厂对镜铁山铁矿用100鞍山式竖炉焙烧50～15mm的块矿，用焦炉和高炉混合煤气作燃料和还原剂，焙烧时间需8～10h;用西2.4m×50m回转窑处理15～0mm的粉矿，用褐煤作燃料和还原剂，焙烧时间为2～4h。中科院化工冶金所对酒钢菱铁矿用煤气作还原剂的流态化焙烧炉扩大试验表明，焙烧时间只要10min左右。菱铁矿块度较大时，热分解存在分层现象，外层形成红褐色的1一Fe：03，内层形成黑色的Fe30。内外层的厚度与热处理的温度、焙烧保温时问及焙烧气氛密切相关。对水资源缺乏的地区，对焙烧矿采用干式冷却排矿方式，研究表明从焙烧温度至400℃的高温区冷却时，焙烧矿需在无氧条件下进行冷却;在400～300℃以下可在空气中冷却，磁选作业不受影响。在工业生产中，炽热的焙烧矿(700℃左右)用圆筒冷却机可实现冷却，解决了缺水地区的菱铁矿应用问题。

2、强磁选及其相关分选技术

菱铁矿或镁菱铁矿具有弱磁性，比磁化率为平均达到116×10—9m3/kg。虽然矿石品位低、矿物组成复杂，随着强磁选工艺技术的发展和装备水平的提高，用强磁选技术可以成功分选包含(镁)菱铁矿在内的赤铁矿、镜铁矿、褐铁矿等弱磁性铁矿物，获得了令人鼓舞的成就。长沙矿冶研究院20世纪90年代对大西沟菱铁矿的扩大试验表明，将弱磁选后的菱铁矿用SHP强磁选机抛尾，铁品位由23.17%提高到28.77%，而且抛去总产率 24.70%、铁品位8.37%的尾矿;球团后焙烧的总精矿铁品位达59.18%，铁回收率为 81.95%。乌克兰对巴卡尔菱铁矿的10—0mm粉矿应用超导磁系的强磁选机分选，在磁感应强度为1.5～2.5T、原矿含铁29.53%时，干式强磁选的尾矿品位降至14.90%～ 9.40%，铁精矿品位提高4.07—3.57个百分点，显示了较好的分选应用潜力。

近年来，对矿浆具有脉动作用的SLon高梯度强磁选机在工业上的成功应用，有效地提高了分选包含菱铁矿在内的弱磁性氧化铁矿物的分选指标。针对SHP系列强磁选回收率低的状况，作者采用流膜磁分离技术对强磁选机进行改进，对富含菱铁矿的酒钢粉矿，在相当的选别条件下，铁回收率提高4.82～5.88个百分点，而且工业改造易于进行、改造费用低。乌克兰对6ERM35/315强磁选机采用齿板一钢板网作磁介质，较大幅度地提高了菱铁矿的回收率。

3、浮选及联合分选技术

对菱铁矿等弱磁性矿物的浮选，主要有正浮选富集铁和反浮选脱硅等两大浮选工艺。工业生产上菱铁矿的浮选，主要为含菱铁矿的混合铁矿物资源，总体工艺以含弱磁性铁矿物的选别为目标，如昆钢王家滩、太钢峨口铁矿的浮选工艺。对酒钢镜铁山矿产出的含有重晶石、镜铁矿、菱铁矿和石英的矿物体系，通过调整矿浆pH值，用磺酸盐为捕收剂，就能进行重晶石和镜铁矿的优先浮选，且大部分的菱铁矿也能随镜铁矿一起回收。

因弱磁性铁矿物浮选矿浆中菱铁矿的存在且为回收目的矿物，对菱铁矿的复合分选技术及其表面化学性质、疏水絮凝和表面吸附特征的研究相当活跃。何廷树采用高模数水玻璃(m=3.1)作分散剂，阴离子聚丙烯酰胺作絮凝剂，同时用六偏磷酸钠消除Ca2+、 Mg2+的影响，采用选择性脱泥工艺，能有效地回收细粒菱铁矿石。孙克己对菱铁矿的表面性质研究表明，菱铁矿在水溶液中能够发生溶解作用，pH<6.5时，菱铁矿在溶液中溶解的离子量急剧增加，其等电点pH=5.6;pH>8.5时，菱铁矿的矿浆溶液中几乎没有铁离子存在;pH>7.5时，菱铁矿表面的Zeta-电位迅速下降，具有较高的电负性。当加入阴离子捕收剂，菱铁矿表面的Zeta-电位的绝对值下降;在这个pH值区段的磷灰石，因发生特性吸附而保持较高的负电性，从而实现菱铁矿中磷灰石的分离。钟志勇等人通过表面吸附分析和疏水絮凝过程中菱铁矿粒间的作用势能计算，证明疏水作用能在疏水絮凝过程中是至关重要的作用力且起支配作用。

4、预还原技术

由于高炉对铁原料要求的提高、电弧炉炼钢的增长以及非高炉炼铁技术的发展，以 FeCO，形式存在的菱铁矿显然不能适应钢铁工业发展的需要。因此，开展以菱铁矿为原料的预还原技术生产高炉冶炼原料与海绵铁的研究具有重要的实际意义。

对含铁37.00%的菱铁矿精矿，煤基回转窑预还原的结果表明，预还原后矿石品位提高到55.00%左右，金属化率达到60%，将预还原矿配矿后在18.6m高炉冶炼，高炉顺行，产量增加5%一7%，焦比大幅度降低。采用固定床罐式法的还原结果表明，能够得到含铁55.oo%，金属化率大于90%的还原矿，经选别后，可得到TFe>80.00%，SiO，为 6.00%左右的海绵铁，可望为菱铁矿的有效利用开辟新的途径。