一种赤菱褐混合铁矿石三段悬浮焙烧-磁选方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于矿物加工技术领域，具体涉及一种赤菱褐混合铁矿石三段悬浮焙 烧-磁选方法。
【背景技术】
[0002] 我国钢铁工业迅猛发展，铁矿石需求量急剧攀升；我国铁矿石品位低、禀赋差、采 选成本高，导致国内铁矿石生产远远不能满足钢铁工业发展的需求；2014年，我国进口铁 矿石9. 33亿吨，对外依存度高达78. 5%，铁矿石对外依存度过高，使中国钢铁的国际话语权 和安全性进一步降低。2014年进口铁矿石价格已由年初的130美元/t降低至70美元/ t以下，国产铁矿也相应降价40%以上，造成国内铁矿山近乎全行业亏损。钢铁工业是国民 经济支柱产业，对保障社会民生具有不可替代的作用，我国铁矿供应不足已成为制约国家 经济发展的"瓶颈"，甚至成为伴随工业化、城镇化和现代化全过程的一个重大现实问题；因 此，加强我国复杂难选铁矿资源的高效开发利用具有重要的战略意义。
[0003] 赤铁矿-菱铁矿-褐铁矿混合矿石是典型的复杂难选铁矿资源，我国总储量达 50亿吨，广泛分布于辽宁、山西、陕西、甘肃、新疆等地。该类型铁矿石矿物组成极其复杂， 主要矿物赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿、石英等，其中赤铁矿中的铁占30~90%、菱铁矿中的铁占 5~60%、褐铁矿中的铁占5~60% ;由于该矿矿物组成复杂，共生关系密切，含铁矿物种类多， 分选性质差异大，采用常规的选矿技术难以获得较好的技术经济指标。
[0004] 磁化焙烧-磁选是指将物料或矿石加热在相应的气氛中进行复杂的物理化学作 用，使弱磁性铁矿物转变为强磁性铁矿物（Fe3O4),再利用矿物之间的磁性差异进行磁选； 常见的磁化焙烧方式有竖炉焙烧、回转窑焙烧、流态化焙烧等；我国酒钢选矿厂采用26座 IOOm3竖炉焙烧技术处理该类矿石，焙烧矿经弱磁选可获得TFe品位55~56%的铁精矿，铁回 收率70~80%。但竖炉适合处理的矿石粒度为25~75mm，酒钢选矿厂约40%的0~25mm的矿石 只能采用强磁选工艺，仅能获得TFe品位49. 06%的铁精矿，铁回收率66. 59%，造成资源的 大量浪费。且竖炉焙烧工艺存在着能耗高、焙烧时间长、产品质量不均匀等问题。长沙矿冶 研宄院针对大西沟菱铁矿进行系统的煤基回转窑磁化焙烧-弱磁选-反浮选试验研宄，并 据此建成了年处理量180万t的大西沟选矿厂，取得了铁精矿TFe品位60. 63%，铁回收率 75. 42%的工业生产指标；但回转窑工艺仍存在着磁化率低、易结圈、生产不稳定、作业率低 和能耗高等问题。
[0005] 以上磁化焙烧技术处理赤铁矿-菱铁矿-褐铁矿混合矿时，存在以下三方面的问 题：1、由于铁矿物性质不一致，相同还原条件下不同矿物的反应不同步，还原物料不能完全 反应生成磁性的Fe3O 4，或者出现过还原生成无磁性的FeO,进而造成分选指标较差；2、物料 加热和还原是同步进行，还原气氛难以保证，工业化实施困难；3、无法处理0~25mm细粒级 物料。
【发明内容】
[0006] 本发明目的是提供一种赤菱褐混合铁矿石三段悬浮焙烧-磁选方法，通过将赤菱 褐混合铁矿石预氧化-还原-再氧化悬浮焙烧技术，获得选别指标较高的铁精矿。
[0007] 本发明的方法按以下步骤进行： 1、 预氧化：将赤菱褐混合铁矿石磨矿至粒度-〇. 〇74mm的部分占总重量的40~80°/〇， 然后放入悬浮反应炉中，向悬浮反应炉中通入空气，使物料呈悬浮状态；将悬浮反应炉内 物料加热至450~800°C进行预氧化焙烧，此时悬浮反应炉内为氧化气氛，预氧化的时间为 10~120s ;所述的赤菱褐混合铁矿石为赤铁矿-菱铁矿-褐铁矿混合矿石； 2、 蓄热还原：保温完成后停止加热，向悬浮反应炉内通入氮气置换出空气；然后向悬 浮反应炉内通入还原性气体，使物料处于悬浮松散状态，利用物料自身储蓄的热量进行还 原，还原时间为5~60秒； 3、 再氧化：还原结束后停止通入还原性气体，向悬浮反应炉内通入氮气置换出未 反应的残余还原性气体，通过悬浮反应炉夹套的冷却水对悬浮反应炉降温，当温度降至 250~400°C时，向悬浮反应炉内通入空气进行再氧化，当悬浮反应炉内的物料降温至100°C 以下时，将物料取出进行二次磨矿； 4、 磁选：当二次磨矿后的物料至粒度-0. 044mm的部分占总重量的40~80%时，将二次磨 矿后的物料在磁场强度60~100kA/m条件下进行磁选，获得磁选精矿和磁选尾矿。
[0008] 上述方法中，将悬浮焙烧炉内物料加热是向悬浮焙烧炉内通入液化气并点燃进行 加热。
[0009] 上述方法中，预氧化、还原和再氧化过程中，悬浮焙烧炉的夹套内始终流通有冷却 水。
[0010] 上述方法中，步骤2中通入还原性气体的同时继续通入氮气，还原性气体和氮气 的流量比为1: (1~1〇)。
[0011] 上述的还原性气体选用一氧化碳。
[0012] 上述方法中，步骤1中的预氧化使菱铁矿和褐铁矿全部转化为赤铁矿，其中菱铁 矿发生反应的的反应式为： FeCO3 (s) =FeO (s) +CO2 (g) (1) 3FeC03 (S)= Fe3O4(S)+ CO (g)+ 2C02(g) (2) 4FeO(s) + O2 (g) = 2Fe203 (s) (3) Fe3O4(S)+ O2 (g) = 2Fe203 (4) 菱铁矿先按式（I)和（2)发生分解反应生成Fe3O4或者FeO,然后再按式（3)和（4)氧 化为Fe2O3; 褐铁矿发生反应的反应式为： Fe2O3 · 2H20(s) = Fe2O3(S)+ 2H20(g) (5) 褐铁矿转化为Fe2O3。
[0013] 上述方法中，步骤2中的还原的反应式为： 3Fe203(s) + C0(g) = 2Fe304 (s) + CO2 (g) (6) 物料中的Fe2O3还原为Fe 304。
[0014] 上述方法中，步骤3中的再氧化后的物料中主要成分为磁性铁γ -Fe2O3和Fe3O4; 其中γ -Fe2O3的重量含量在50~90%，Fe 304的重量含量在5~45%。
[0015] 上述方法中，步骤3中的再氧化反应放出大量反应热，与悬浮反应炉夹套的冷却 水进行热交换，转化为水蒸气回收。
[0016] 上述方法中，铁的回收率为80~95%。
[0017] 上述方法获得的磁选精矿的铁品位为64~66%。
[0018] 与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是： (1) 针对目前我国大量复杂难选的赤铁矿-菱铁矿-褐铁矿混合矿石，通过预氧化-还 原-再氧化三个阶段使其中成分不均的铁矿物统一转变为磁性较强的Y -Fe2O3，为这类铁 矿石的开采利用提供了一种很好的分选方法。以反应炉为主要设备，通过不同的氧化、还原 气氛以及温度的控制，使其发生相应的物理化