復雜難選鐵礦石的預富集-三段懸浮焙燒-磁選處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于礦物加工技術領域，特別涉及一種復雜難選鐵礦石的預富集-三段懸 浮焙燒-磁選處理方法。
【背景技術】
[0002] 我國鋼鐵工業迅猛發展，鐵礦石需求量急劇攀升。我國鐵礦石品位低、稟賦差、采 選成本高，導致國內鐵礦石生產遠遠不能滿足鋼鐵工業發展的需求；2014年，我國進口鐵 礦石9. 33億噸，對外依存度高達78. 5%，鐵礦石對外依存度過高，使中國鋼鐵的國際話語權 和安全性進一步降低；2014年進口鐵礦石價格已由年初的130美元/t降低至70美元/t以 下，國產鐵礦也相應降價40%以上，造成國內鐵礦山近乎全行業虧損；鋼鐵工業是國民經濟 支柱產業，對保障社會民生具有不可替代的作用，我國鐵礦供應不足已成為制約國家經濟 發展的"瓶頸"，甚至成為伴隨工業化、城鎮化和現代化全過程的一個重大現實問題；因此， 加強我國復雜難選鐵礦資源的高效開發利用具有重要的戰略意義。
[0003] 赤鐵礦-菱鐵礦-褐鐵礦-磁鐵礦混合礦石是典型的復雜難選鐵礦資源，廣泛分 布于遼寧、山西、陜西、甘肅、新疆等地；該類型鐵礦石礦物組成極其復雜，主要礦物赤鐵礦、 磁鐵礦、菱鐵礦、石英、鐵白zsT石等，其中赤鐵礦中的鐵占30~80%、菱鐵礦中的鐵占5~20%、 褐鐵礦中的鐵占5~20%、磁鐵礦中的鐵占5~20% ;由于該礦礦物組成復雜，共生關系密切，含 鐵礦物種類多，分選性質差異大，采用常規的選礦技術難以獲得較好的技術經濟指標；東北 大學和東鞍山燒結廠采用"分步浮選"技術處理東鞍山含碳酸鹽鐵礦石(屬于赤鐵礦-菱鐵 礦-褐鐵礦-磁鐵礦混合礦石)，獲得了TFe品位63. 37%，回收率僅60~65%的工業技術指 標。
[0004] 磁化焙燒-磁選是指將物料或礦石加熱在相應的氣氛中進行復雜的物理化學作 用，使弱磁性鐵礦物轉變為強磁性鐵礦物（Fe304)，再利用礦物之間的磁性差異進行磁選； 常見的磁化焙燒方式有豎爐焙燒、回轉窯焙燒、流態化焙燒等；我國酒鋼選礦廠采用26座 100m3豎爐焙燒技術處理該類礦石，焙燒礦經弱磁選可獲得TFe品位55%~56%的鐵精礦， 鐵回收率70~80% ;但豎爐適合處理的礦石粒度為25~75mm，酒鋼選礦廠約40%的0~25mm的 礦石只能采用強磁選工藝，僅能獲得TFe品位49. 06%的鐵精礦，鐵回收率66. 59%，造成資源 的大量浪費；且豎爐焙燒工藝存在著能耗高、焙燒時間長、產品質量不均勻等問題。
[0005] 以上磁化焙燒技術處理赤鐵礦-菱鐵礦-褐鐵礦-磁鐵礦混合礦時，存在以下 三方面的問題：1、由于鐵礦物性質不一致，相同還原條件下不同礦物的反應不同步，還原 物料不能完全反應生成磁性的Fe304，或者出現過還原生成無磁性的FeO,進而造成分選指 標較差；2、物料加熱和還原是同步進行，還原氣氛難以保證，工業化實施困難；3、無法處理 0~25mm細粒級物料。
【發明內容】
[0006] 本發明目的是提供一種復雜難選鐵礦石的預富集_三段懸浮焙燒-磁選處理方 法，通過將復雜難選鐵礦石先進行弱磁選和強磁選，然后預氧化-還原-再氧化懸浮焙燒， 獲得選別指標$父尚的鐵精礦。
[0007] 本發明的方法按以下步驟進行： 1、 預磁選：將復雜難選鐵礦石磨礦至粒度-0. 074mm的部分占總重量的40~80%，然后進 行弱磁選，獲得弱磁精礦和弱磁尾礦；將弱磁尾礦進行強磁選，獲得強磁選精礦和強磁選尾 礦； 2、 預氧化：將強磁選精礦放入懸浮焙燒爐中，向懸浮焙燒爐中通入空氣，使物料呈懸浮 狀態；將懸浮焙燒爐內物料加熱至450~800°C進行預氧化焙燒，此時懸浮焙燒爐內為氧化 氣氛，預氧化的時間為10~120s; 3、 蓄熱還原：保溫完成后停止加熱，向懸浮焙燒爐內通入氮氣置換出空氣；然后向懸 浮焙燒爐內通入還原性氣體，使物料處于懸浮松散狀態，利用物料自身儲蓄的熱量進行還 原，還原時間為5~60秒； 4、 再氧化：還原結束后停止通入還原性氣體，向懸浮焙燒爐內通入氮氣置換出未 反應的殘余還原性氣體，通過懸浮焙燒爐夾套的冷卻水對懸浮焙燒爐降溫，當溫度降至 250~400°C時，向懸浮焙燒爐內通入空氣進行再氧化，當懸浮焙燒爐內的物料降溫至100°C 以下時，將物料取出進行二次磨礦； 5、 再磁選：當二次磨礦后的物料至粒度-0. 044mm的部分占總重量的40~80%時，將二次 磨礦后的物料在磁場強度60~100kA/m條件下進行第三次磁選，獲得三次磁選精礦和三次 磁選尾礦；將三次磁選精礦和弱磁選精礦混合作為最終精礦。
[0008] 上述方法中，將懸浮焙燒爐內物料加熱是向懸浮焙燒爐內通入液化氣并點燃進行 加熱。
[0009] 上述方法中，預氧化、還原和再氧化過程中，懸浮焙燒爐的夾套內始終流通有冷卻 水。
[0010] 上述方法中，步驟1中的強磁選精礦為含有赤鐵礦、菱鐵礦和褐鐵礦的混合物料。
[0011] 上述方法中，步驟3中通入還原性氣體的同時繼續通入氮氣，還原性氣體和氮氣 的體積流量比為1: (1~1〇)。
[0012] 上述的還原性氣體選用一氧化碳。
[0013] 上述方法中，步驟2中的預氧化使菱鐵礦和褐鐵礦全部轉化為赤鐵礦，其中菱鐵 礦發生反應的的反應式為： FeC03 (s) =FeO (s) +C02 (g) (1) 3FeC03(s)= Fe304 (s)+ CO(g)+ 2C02 (g) (2) 4FeO(s) + 02(g) = 2Fe203 (s) (3) Fe304(s)+ 02(g) = 2Fe203 (4) 菱鐵礦先按式（1)和（2)發生分解反應生成Fe304或者FeO,然后再按式（3)和（4)氧 化為Fe203; 褐鐵礦發生反應的反應式為： Fe203 ? 2H20(s) = Fe203(s)+ 2H20(g) (5) 褐鐵礦轉化為Fe203。
[0014] 上述方法中，步驟3中的還原的反應式為： 3Fe203(s) +CO(g) = 2Fe304 (s) +C02(g) (6) 物料中的Fe203還原為Fe304。
[0015] 上述方法中，步驟4中的再氧化后的物料中主要成分為磁性鐵y_Fe203和Fe304; 其中y-Fe203的重量含量在50~90%，Fe304的重量含量在5~45%。
[0016] 上述方法中，步驟4中的再氧化反應放出大量反應熱，與懸浮焙燒爐夾套的冷卻 水進行熱交換，轉化為水蒸氣回收。
[0017] 上述方法中，鐵的回收率為80~95%。
[0018] 上述方法獲得的三次磁選精礦的鐵品位為64~66%，最終精礦的鐵品位為65~67%。
[0019] 與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是： (1) 針對目前我國大量復雜難選的赤鐵礦-菱鐵礦-褐鐵礦-磁鐵礦混合礦石，本發 明通過預選先分選出其中磁性較強的礦物，然后通過預氧化-還原-再氧化個階段使其 中成分不均的鐵礦物統一轉變為磁性較強的y_Fe203，為這類鐵礦石的開采利用提供了 一種很好的分選方法；在懸浮焙燒爐中，物料中的鐵礦物完成Fe203-Fe304-Y_Fe203、 FeC03-Fe203-Fe304-y_Fe203和Fe203 ? 2H20 -Fe203-Fe304-y_Fe203的轉化過程， 鐵礦物反應均勻，磁性明顯增強； (2) 全部過程以反應爐為主要設備，通過不同的氧化、還原氣氛以及溫度的控制，使其 發生相應的物理化學變化，實現了鐵礦物的相變，最終得到質量均勻的產物Y_Fe203，并在 此過程中實現余熱的再回收利用；最終通過磨礦-磁選實現了該復雜難選鐵礦石的