白云鄂博氧化礦石深度還原-高效分選基礎(chǔ)研究.pdf

1、白云鄂博礦是世界上罕見的鐵、稀土、鈮、釷等大型多金屬共生礦床，其可綜合利用的元素達(dá)26種之多。但由于其礦物成分復(fù)雜，共生關(guān)系密切，嵌布粒度細(xì)而不均及可利用的有價成分多等原因，導(dǎo)致選礦過程中鐵礦物和稀土礦物的回收率均較低，提高白云鄂博氧化礦石的分選效率具有重要的理論與實(shí)際意義。
　　本文針對白云鄂博氧化礦石復(fù)雜難選的特點(diǎn)，突破了選礦-燒結(jié)-高爐冶煉的傳統(tǒng)理念，創(chuàng)造性提出“深度還原-高效分選”選冶聯(lián)合新技術(shù)。采用深度還原技術(shù)可將白云鄂

2、博難選氧化礦中的鐵礦物還原為適于分選的金屬鐵顆粒，而稀土、鈮、錳等礦物也不同程度被還原，然后對深度還原物料進(jìn)行高效分選。通過系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了該礦中鐵、稀土、鈮等成分的有效分離和富集，并對深度還原的機(jī)理進(jìn)行了深入的探討。
　　運(yùn)用化學(xué)分析及圖像分析技術(shù)，以還原物料金屬化率、金屬鐵顆粒粒度及鐵粉品位作為評價指標(biāo)，系統(tǒng)的研究了還原溫度、還原時間、配碳系數(shù)、煤粉粒度等因素對深度還原效果的影響。研究表明:金屬化率和金屬鐵顆粒粒度是決定

3、分選效果的主要因素，還原溫度、還原時間和配碳系數(shù)對還原物料金屬化率及金屬鐵顆粒粒度有重要影響。試驗(yàn)確定的適宜深度還原條件為:還原溫度1225℃，還原時間30min，配碳系數(shù)2.0，煤粉粒度-1.5mm，礦石粒度-2.0mm。在此條件下制備出的還原物料鐵品位35.30％，金屬鐵含量33.05％，金屬化率93.63％。針對深度還原物料可磨性差的特點(diǎn)，本文采用弱磁-搖床磁重聯(lián)合工藝對深度還原物料進(jìn)行預(yù)先脫碳，然后再經(jīng)“階段磨礦，粗細(xì)分選”工藝

4、流程選別，最終在兩段磨礦細(xì)度分別為-0.074mm含量占57.18％、85.66％時，獲得了鐵粉品位92.02％，回收率93.27％，金屬化率94.18％的良好指標(biāo)，該產(chǎn)品可直接作為煉鋼的原料使用。
　　應(yīng)用光學(xué)顯微鏡、XRD、SEM、EDS等分析手段對深度還原前后物料的化學(xué)組成、礦物組成、結(jié)晶粒度等工藝礦物學(xué)特性進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并結(jié)合金屬鐵顆粒生成及長大動力學(xué)，對深度還原機(jī)理進(jìn)行了深入的研究。研究結(jié)果表明，鐵礦物以Fe2O3→

5、Fe3O4→ FeO→ Fe順序被還原，其中以碳和鐵氧化物的間接反應(yīng)為主反應(yīng)且反應(yīng)速度很快，短時間內(nèi)就有金屬鐵生成。金屬鐵顆粒的成核及長大將決定整個還原過程速度，該過程可分為還原成核、深度還原、鐵顆粒粗化三個階段，同時金屬鐵顆粒成核及長大動力學(xué)方程可用Avrami-Erofeev模型描述。
　　其他元素的還原特性研究表明，還原溫度對不同礦物的還原特性及富集遷移規(guī)律有重要的影響，同時還查明了稀土、鈮、錳等礦物深度還原后的賦存狀態(tài)，為

6、這些礦物的進(jìn)一步分選，實(shí)現(xiàn)綜合利用創(chuàng)造了條件。在本文確定的適宜還原條件下，稀土礦物氟碳鈰礦(REFCO3)和獨(dú)居石(REPO4)絕大部分逐漸轉(zhuǎn)化為含稀土相(CaO·2RE2O3·3SiO2)，磁選時97.18％稀土元素進(jìn)入尾礦，尾礦中品位15.10％，可作為分選稀土的原料;25.93％的鈮元素及18.29％的錳元素被還原進(jìn)入鐵粉中，其余的部分則仍以氧化物的形式進(jìn)入尾礦中;有害元素磷和硫則分別有41.89％、21.94％進(jìn)入鐵粉中，18.

7、11％的磷元素及26.08％的硫元素進(jìn)入氣相隨CO氣流揮發(fā)掉，其余的部分則仍以磷酸鹽或者硫酸鹽的形式進(jìn)入尾礦中。
　　采用人工配礦的方式，對不同氟化鈣含量的礦石分別進(jìn)行了TG-DSG、深度還原試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，氟化鈣不僅能顯著降低礦石的熔化溫度，還能降低體系的黏度，從而有利于還原物料金屬化率的升高和金屬鐵顆粒的長大。同時，本文借鑒熔融爐渣的離子理論，對氟化鈣的作用機(jī)理進(jìn)行了研究探討。
　　本文的研究成果為白云鄂博氧化礦