江西铁坑铁矿有着较为丰富的褐铁矿资源,但由于其具有化学成分不稳定、水分含量变化大、碎磨过程极易过粉碎和泥化等特性,资源利用率一直处于较低水平。目前,磁化焙烧被认为是处理难选铁矿石的有效途径之一,但通常的做法,是将矿石破碎成一定粒度的粉矿后直接进行磁化焙烧,存在还原速度慢、还原不够均匀、还原产品易氧化、磁化率与理论值相差较多等问题。要解决这些问题,可以采用将矿粉压球机压球造块后再进行焙烧的办法,这样可以降低颗粒间的孔隙率,增加颗粒与颗粒之间的接触点,有利于质点扩散,从而提高矿石的焙烧性能。本研究以铁坑褐铁矿石为对象,采用矿粉压球机压球—磁化焙烧—弱磁选工艺对矿石中的铁进行回收,获得了较好的试验指标。
矿样由铁坑铁矿提供,矿石中硅含量较高,其他杂质含量均较低,因此硅是主要的去除对象。矿石的矿物组成比较简单,铁矿物以褐铁矿为主(占全部铁矿物的86.36%),次为赤铁矿,有极少量的磁铁矿,脉石矿物主要为石英。铁矿物的嵌布特征较复杂,磁铁矿、褐铁矿和赤铁矿互相连生。褐铁矿呈鲕状同心环带、皮壳状、网脉状分布,或作为胶结物胶结石英碎屑呈薄胶状分布,有的褐铁矿包裹、交代磁铁矿。
铁矿物主要分布在0.16~1.28mm粒级,在该粒级的分布率达到了5.41%,所以铁矿物以中粒为主,次为细粒,属于中细粒嵌布。将矿样破碎到-2mm备用。还原剂和黏结剂,还原剂为上饶产无烟煤,破碎到-2mm备用,
黏结剂从膨润土和cmc(羧甲基纤维素)中选择1种使用。作为无机黏结剂的膨润土为市售品粉状,其主要化学组成见表5;作为有机黏结剂的cmc为化学纯试剂。
矿粉压球机设备为yes-300型数显液压压力试验机,最大压力300kn。磁化焙烧设备采用gme-8/200型马弗炉。磨矿设备采用rk/bm型三辊四筒智能球磨机。弱磁选采用ctg-5060y/g-1型磁选管。
称取一定量的-2mm原矿、-2mm煤粉和黏结剂,混合后加入10%(与原矿的质量比,下同)的水搅拌均匀,装入模具,在压力试验机上于190kn的压力下压制成10mm的球团。压制成型的球团通过测定落下强度n(从0.5m高处可落下次数)来判断其是否符合成球性要求:若球团可落下4次或4次以上而不碎,则判为成球性合格,否则判为不合格。试验中主要考察黏结剂种类、黏结剂用量、内配煤用量对成球性的影响。
在不添加内配煤的情况下,分别以膨润土和cmc为黏结剂进行压球试验,比较球团的成球性,有机黏结剂cmc的黏结效果明显优于无机黏结剂膨润土:在不添加内配煤的情况下,cmc用量为0.3%时即可使球团的成球性达到要求,而膨润土即使用量超过10倍也无法使球团达到所需要的强度。因此确定采用cmc作为压球时的黏结剂。内配煤和黏结剂用量的确定,以cmc为黏结剂,考察不同煤粉用量和不同cmc用量下球团的的成球性,添加内配煤
引起了球团成球性的下降,而且煤量越多,球团的成球性越差。这一方面是因为煤的亲水性较弱,不易在水的作用下聚集成团,另一方面是因为煤的加入阻碍了铁矿石颗粒与黏结剂的接触。无论煤用量是10%还是20%,cmc的用量均需达到0.5%才能使球团的成球性合格,而增加煤用量有利于增强磁化焙烧时的还原气氛,因此确定内配煤的用量为20%,相应的cmc用量为0.5%。通过以上试验,确定了适宜的压球条件为内配煤用量20%、水量10%、cmc用量0.5%、压力190kn,随后进行的磁化焙烧—弱磁选试验均采用在此条件下压制的球团。
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