屯秋鮞狀赤鐵礦屬于嵌布粒度細(xì)、含雜質(zhì)多、易泥化的難選紅鐵礦[3]。地質(zhì)勘探查明，屯秋鐵礦地質(zhì)總儲(chǔ)量為3658.69萬(wàn)噸，其中富礦1176.83萬(wàn)噸，貧礦2481.86萬(wàn)噸。上世紀(jì)八十年代露天開采和破碎工程建成投產(chǎn)，已形成年產(chǎn)鐵礦石100萬(wàn)噸的生產(chǎn)規(guī)模。

　　屯秋鮞狀赤鐵礦是世界上公認(rèn)的難選鐵礦石之一，歷次不同規(guī)模選礦試驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用一般的機(jī)械選礦法精礦含鐵品位僅為52%~54%，采用回轉(zhuǎn)窯磁化焙燒法精礦含鐵品位為55%~58%，兩種選礦方法所得產(chǎn)品質(zhì)量不理想，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，投資建選廠風(fēng)險(xiǎn)較大。上世紀(jì)70年代籌建的120萬(wàn)噸回轉(zhuǎn)窯磁化焙燒選礦廠和2008年柳鋼再次籌建的60萬(wàn)噸回轉(zhuǎn)窯磁化焙燒選礦廠，因國(guó)內(nèi)國(guó)際經(jīng)濟(jì)形式的變化而被迫停建[2]。

　　直接還原是指用氣體或固體還原劑在低于鐵礦石軟化溫度下，在反應(yīng)裝置內(nèi)將鐵礦石還原成金屬鐵的方法。其產(chǎn)品稱直接還原鐵，這種鐵保留了失氧前的外形，形成了大量的微孔隙，顯微鏡下形似海綿構(gòu)造，故又稱海綿鐵[4]。直接還原鐵（DRI）因質(zhì)地純凈、成分穩(wěn)定，是一種替代廢鋼、冶煉優(yōu)質(zhì)鋼和特殊鋼的理想原料[5]。

　　對(duì)鮞狀赤鐵礦進(jìn)行直接還原，可以改變其物相，使礦石的微細(xì)粒的鮞狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱６却执蟮牧罱Y(jié)構(gòu)，為磨礦磁選創(chuàng)造了較好的條件，從而提高鐵的金屬回收率[1]。為此，為高效開發(fā)屯秋鐵礦石，本文擬采用直接還原-磁選工藝開展屯秋鮞狀赤鐵礦制取直接還原鐵的探索試驗(yàn),以其為后續(xù)工業(yè)化試驗(yàn)提供技術(shù)支撐。

　　1、試驗(yàn)設(shè)備

　　主要試驗(yàn)設(shè)備：①SXL-1303型程控箱式電爐一臺(tái)；②XMQ-Φ240×90錐形球磨機(jī)一臺(tái)；③XCGS-73型Φ50磁選管一臺(tái)；④XPC-100×125鄂式破碎機(jī)一臺(tái)；⑤150ml瓷坩堝一批；⑥成分化驗(yàn)分析儀器等設(shè)備裝置。

　　2、試驗(yàn)原料

　　試驗(yàn)礦樣

　　屯秋礦區(qū)露采礦段（龍骨嶺、水牯山、南部露天）采出礦石，粒度0-3mm。原礦主要化學(xué)成分分析見表1。

　　從原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果表1可知：原礦含鐵偏低，主要有害元素P和K2O超標(biāo)，直接進(jìn)鋼廠冶煉影響爐況順行。

　　2.2還原劑

　　采用柳鋼煉鐵高爐噴吹煤粉，粒度0-1mm。主要化學(xué)成分見表2。

　　脫硫劑

　　石灰粉,CaO≥60%,粒度0～3mm。

　　3、試驗(yàn)方法

　　屯秋鮞狀赤鐵礦直接還原試驗(yàn)是在SXL-1303型程控箱式電爐內(nèi)進(jìn)行，電爐消耗功率10KW，控溫范圍500~1300℃，工作室尺寸200×400×160。試驗(yàn)時(shí)，將鐵礦粉、煤粉和石灰粉按設(shè)計(jì)質(zhì)量配比事先混勻裝入帶蓋的150ml瓷坩堝中，將瓷坩堝置入程控箱式電爐工作室內(nèi)，按預(yù)先設(shè)定的升溫程序自動(dòng)升溫焙燒，關(guān)機(jī)停爐保溫10min后,從工作室內(nèi)取出瓷坩堝冷卻至室溫，然后將還原產(chǎn)物進(jìn)行破碎、磨礦和磁選處理，以得到含鐵品位較高的還原鐵粉。

　　4、試驗(yàn)結(jié)果與討論

　　4.1焙燒溫度試驗(yàn)

　　固定焙燒時(shí)間為90min，鐵礦粉、煤粉和石灰粉質(zhì)量比為100：25：5，還原溫度分別在1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃進(jìn)行焙燒，還原產(chǎn)物破碎至0~3mm后送入球磨機(jī)磨礦20min，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為2A的條件下進(jìn)行1次磁選，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

　　由圖1可見：還原溫度由1000℃上升到1200℃的過程中，還原產(chǎn)物磁選精礦鐵品位和回收率隨著還原溫度的提高而逐漸上升，當(dāng)還原溫度大于1150℃時(shí)，鐵的回收率略有下降。此外，在1200℃焙燒溫度下，還原產(chǎn)物與坩堝粘結(jié)，這是因?yàn)闇囟冗^高使焙燒礦中產(chǎn)生大量的液相而導(dǎo)致還原動(dòng)力學(xué)條件的嚴(yán)重惡化，不利于工業(yè)化生產(chǎn)操作。綜合考慮，選擇焙燒溫度為1150℃。

　　4.2焙燒時(shí)間試驗(yàn)

　　固定焙燒溫度為1150℃，鐵礦粉、煤粉和石灰粉質(zhì)量比為100：25：5，磨礦20min，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為2A的條件下進(jìn)行1次磁選，考察焙燒時(shí)間對(duì)還原產(chǎn)物磁選精礦鐵品位和鐵回收率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

 　　由圖2可見，焙燒時(shí)間短，礦石中的鐵礦物沒有得到充分還原，鐵品位及回收率偏低。延長(zhǎng)焙燒時(shí)間，可提高鐵品位及回收率，當(dāng)焙燒時(shí)間達(dá)到90min時(shí)，還原產(chǎn)物經(jīng)過磨礦磁選可獲得精礦鐵品位89.30%，回收率91.13%的選別指標(biāo)。但焙燒溫度超過90min后，還原產(chǎn)物與坩堝粘結(jié)。因此，選擇焙燒時(shí)間為90min。

　　4.3還原劑用量試驗(yàn)

　　固定焙燒溫度為1150℃，還原時(shí)間90min，鐵礦粉與石灰粉質(zhì)量比為100：5，磨礦20min，在磁場(chǎng)強(qiáng)度為2A的條件下進(jìn)行1次磁選，考察不同還原劑用量對(duì)還原產(chǎn)物磁選精礦鐵品位和鐵回收率的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

　　由圖3可見，還原劑用量的增加，還原產(chǎn)物磁選精礦鐵品位有上升的趨勢(shì)，當(dāng)還原劑用量配比≥25%時(shí)，鐵的回收率有所下降，其原因是過量的碳對(duì)還原析出的鐵顆粒聚集與長(zhǎng)大起阻礙作用，使礦石中的鐵還原不充分。綜合考慮，選擇還原劑用量配比為25%。

　　4.4產(chǎn)品化驗(yàn)分析

　　屯秋鮞狀赤鐵礦在選定還原焙燒磁選條件下,獲得的還原鐵粉送柳鋼質(zhì)檢化驗(yàn)中心化驗(yàn)分析，結(jié)果如表3所示。
　　從表3可知，屯秋鮞狀赤鐵礦經(jīng)過直接還原-磁選工藝處理后所獲得的還原鐵粉含磷仍然偏高，還需要進(jìn)一步的脫磷處理，但如果鋼廠冶煉特殊鋼（如集裝箱鋼板），磷可作為有益成分使用。金屬鐵和堿金屬鉀鈉指標(biāo)已符合轉(zhuǎn)爐煉鋼冷卻劑的質(zhì)量要求。

　　5 結(jié)論

　?。?）屯秋鮞狀赤鐵礦含鐵品位偏低，有害元素磷高,堿金屬鉀鈉超標(biāo),直接進(jìn)鋼廠入爐冶煉影響爐況順行。目前，礦山每年僅開采少量富礦配礦使用。

　?。?）屯秋鮞狀赤鐵礦采用直接還原-磁選工藝，在選定還原焙燒磁選條件下,獲得了鐵品位89.30%；含磷0.51%；K2O+ Na2O≤0.20%；回收率91.13%的還原鐵粉。產(chǎn)品經(jīng)壓塊可替代廢鋼用于轉(zhuǎn)爐煉鋼冷卻劑或冶煉特殊鋼（如集裝箱鋼板）。

　　參考文獻(xiàn)

　　1陳述文等.貴州赫章鮞狀赤鐵礦直接還原磁選試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，1997年第11期。

　　2蔣次林.廣西屯秋鮞狀赤鐵礦直接還原生產(chǎn)海綿鐵探討[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014年第6期。

　　3朱俊士.選礦試驗(yàn)研究與產(chǎn)業(yè)化[M].北京:冶金工業(yè)出版社，

　　4全鈕嘉.鋼鐵冶金百科全書 [M]. 北京:冶金工業(yè)出版社，

　　5朱德慶.細(xì)磨精礦冷固成型機(jī)理研究及在直接還原中的研究[J].中南工業(yè)大學(xué)，