2. 結(jié)果與討論

該低品位赤鐵礦的常規(guī)選礦試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)磨礦細(xì)度-0.03mm占80%時(shí)，精礦鐵品位依舊低于35%，鐵回收率低于80%。這主要是因?yàn)槟サV細(xì)度太細(xì)，導(dǎo)致微細(xì)粒的脈石礦物和鐵礦物泥化，阻礙目標(biāo)礦物的有效分選。因此，采用粗磨首先使大顆粒石英解離，降低尾礦品位，確保精礦鐵回收率，同時(shí)采用陽離子反浮選試驗(yàn)拋尾預(yù)富集，減少后續(xù)工藝的礦石處理量，在此基礎(chǔ)上采用直接還原-磁選的方法最終實(shí)現(xiàn)有用礦物的富集。

2.1 預(yù)選富集

在實(shí)驗(yàn)室條件下，以NaOH作pH調(diào)整劑、淀粉作抑制劑、十二胺作捕收劑，考察了磨礦細(xì)度、礦漿pH值、抑制劑和捕收劑用量等工藝條件對(duì)預(yù)選富集指標(biāo)的影響，結(jié)果如圖2所示。

由圖2a可知，隨磨礦細(xì)度的增加，精礦鐵品位不斷提高。這主要是由于磨礦細(xì)度越細(xì)，含鐵礦物的單體解離度越高，反浮選得到的鐵精礦品位也不斷升高。然而，鐵回收率主要隨磨礦細(xì)度的提高而降低，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到小于0.074 mm粒級(jí)大于90%時(shí)，鐵回收率出現(xiàn)急劇下降。這可能是因?yàn)殍F礦物嵌布粒度太細(xì)，部分含鐵礦物依舊沒有單體解離，鐵礦物周圍依舊分布著微細(xì)的脈石礦物，而當(dāng)磨礦細(xì)度小于0.074mm大于90%時(shí)，未解離的鐵礦物顆粒變得更為細(xì)小，浮選上浮阻力降低，使其更容易被作為尾礦浮選出來，從而導(dǎo)致浮選鐵作業(yè)回收率降低。試驗(yàn)適宜的磨礦細(xì)度為小于0.074 mm粒級(jí)占88%左右。

由圖2b可知，隨pH值的增加，精礦鐵品位和鐵回收率均有所提高，當(dāng)NaOH用量為200 g/t（pH=9.4-9.6）時(shí)，浮選效果最佳，繼續(xù)增大NaOH用量，浮選效果隨之降低。這是由于NaOH溶液在試驗(yàn)中起調(diào)整礦漿pH值的作用，為抑制劑和捕收劑提供合適的酸堿環(huán)境，調(diào)節(jié)NaOH的用量，對(duì)反浮選效果有一定的影響。文獻(xiàn)資料表明[17,18]，在鐵礦物反浮選中，淀粉與十二胺作用的最佳礦漿pH值為9-10，因此，試驗(yàn)適宜的NaOH用量為200 g/t (pH=9.4-9.6)，此時(shí)粗精礦鐵品位為30.42%，鐵作業(yè)回收率為85.07%。

由圖2c可知，隨淀粉用量的增加，鐵精礦的品位不斷降低，精礦鐵作業(yè)回收率逐漸升高。這是主要是因?yàn)殡S著淀粉用量增加，對(duì)含鐵礦物的抑制作用增強(qiáng)，在鐵礦物被抑制劑抑制的同時(shí)，由于鐵礦物嵌布粒度細(xì)小，且分散均勻。在抑制含鐵礦物的同時(shí)，一定量的脈石礦物也被抑制到槽內(nèi)精礦中，使得鐵回收率有所提高，鐵品位降低。當(dāng)?shù)矸塾昧繛?00g/t時(shí)，粗精礦質(zhì)量有比較好的指標(biāo)，此時(shí)精礦鐵品位為34.48%Fe，鐵回收率78.26%。

由圖2d可知，隨捕收劑用量的增加，鐵作業(yè)回收率不斷下降，粗精礦鐵品位逐漸升高，當(dāng)捕收劑用量超過200g/t時(shí)，鐵品位開始下降，鐵作業(yè)回收率變化不大。這是主要是因?yàn)楫?dāng)?shù)V漿中的捕收劑濃度一旦超過其臨界膠束濃度，接觸角就急劇減小，這時(shí)，表面活性劑以十二胺離子雙層吸附，在雙電層的擴(kuò)散層中靠醋酸根離子維持電中性。捕收劑雙層外部的胺離子的離子端指向溶液，從而使固體變得親水[19]。因此，試驗(yàn)適宜的捕收劑十二胺用量為200 g/t。

在以上確定的最佳條件下進(jìn)行預(yù)選富集重復(fù)試驗(yàn)，試驗(yàn)條件及指標(biāo)如表4所示，所得預(yù)選富集鐵精礦化學(xué)成分如表5所示。由表可知，低品位微細(xì)粒赤鐵礦經(jīng)過反浮選預(yù)富集后，粗精礦鐵品位達(dá)到34.48%，鐵回收率78.26%，同時(shí)拋除了40%左右的尾礦，大大減少了后續(xù)工藝的處理量，節(jié)省生產(chǎn)成本的同時(shí)也為高品質(zhì)還原鐵粉的制備奠定了良好基礎(chǔ)。

 

2.2.2 還原時(shí)間的影響

固定添加劑T用量12%，還原溫度1200℃，煤礦質(zhì)量比2，研究還原時(shí)間對(duì)直接還原-磁選鐵精礦質(zhì)量的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖可知，當(dāng)還原時(shí)間由40min延長到80min時(shí)，磁選鐵精礦品位由70.64%提高到89.32%，鐵回收率由86.24%提高到88.43%。繼續(xù)延長還原時(shí)間，鐵精礦品位和鐵回收率均有所降低。這主要是因?yàn)閇21]：隨著還原時(shí)間的增加，還原劑不斷被消耗，還原罐內(nèi)的還原氣氛逐漸降低，氧化氣氛增強(qiáng)，還原后的球團(tuán)會(huì)被重新氧化，從而影響鐵精礦與脈石礦物的磁選分離。因此，試驗(yàn)適宜的還原時(shí)間為80min。

 

 

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量分析

上述最佳條件下，低品位微細(xì)粒嵌布赤鐵礦“預(yù)選富集-直接還原-磁選”工藝在添加12%的添加劑T后，磁選精礦鐵品位由72.64%提高到89.32%，全流程鐵回收率由51.84%提高到69.21%。為了驗(yàn)證“預(yù)選富集-直接還原-磁選”工藝小型試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)進(jìn)一步確定該工藝的可行性，根據(jù)該工藝小型試驗(yàn)確定的適宜工藝參數(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯直接還原擴(kuò)大試驗(yàn)。小型試驗(yàn)和擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果及所得鐵精礦化學(xué)成分分別如表7和表8所示。鐵精礦中除P、S和SiO2含量稍高外，其他均滿足電爐煉鋼原料的要求，鐵精礦產(chǎn)品經(jīng)過壓團(tuán)后可替代部分廢鋼或海綿鐵，作為電爐煉鋼的原料。

 

為了進(jìn)一步研究球團(tuán)還原后微觀結(jié)構(gòu)組成，分別對(duì)預(yù)選富集精礦無添加劑團(tuán)塊和添加劑T用量12%團(tuán)塊在還原溫度1200℃，還原時(shí)間80min，煤礦質(zhì)量比2的條件下所得還原團(tuán)塊產(chǎn)品進(jìn)行掃描電鏡能譜分析，結(jié)果如圖6所示。由圖可知，無添加劑還原團(tuán)塊金屬鐵晶粒比較細(xì)小，金屬鐵晶粒平均尺寸低于20μm，鐵晶粒分別比較分散，晶粒周圍被脈石礦物包圍（見圖6a）。這是由于在還原過程中，由于赤鐵礦中鐵礦物嵌布粒度非常細(xì)小，晶核很難形成，鐵晶粒周圍脈石礦物比較多，鐵晶粒質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散阻力較大，鐵晶粒很難遷移、聚集形成較大的金屬鐵顆粒。而添加劑T用量12%的還原團(tuán)塊金屬鐵晶粒明顯長大，平均尺寸大于40μm（見圖6b）。這是由于還原過程中添加劑T能首先快速還原成金屬鐵，形成晶種，誘導(dǎo)周圍的超細(xì)鐵氧化物形核，向晶種附近遷移聚集，形成尺寸較大的鐵晶粒。因此，添加劑T具有晶種和催化還原的雙重作用，有利于提高磁選鐵精礦品位和鐵回收率。