,1062 北京科技大学学报 第33卷 磨细，矿石的单体解离度提高，金属铁与脉石等杂质 升后降的趋势；当添加剂用量为%时，铁品位为 的分离度提高；当磨矿时间延长到20mn时，铁精 91.23%,回收率达到93.13%，继续增加添加剂的 矿的品位由69.50%提高到84.80%；继续延长磨矿 用量则各项指标开始下降 时间到25mm以后，品位的提升幅度很小，最后综 100 100 合考虑，确定磨矿时间为20mm其对应的磨矿细度 90 -0.074mm数量为95.66%. 10D 7100 70 ■一品位◆一回收 70 90 90 60 0 5 10 15 80 添加剂用量（质量分数）% 70 一品位一◆一收率 图7添加剂用量对产品指标的影响 60 Fig7 Effect of additive quantity on produet index 5 10 .15 20 25 磨矿时问in 由于高铁拜耳赤泥中的SD2和Ab0,等杂质的 图5磨矿时间对品位和回收率的影响 含量偏高，所以在其深度还原过程中，铁的高价氧化 Fig 5 Effect ofm illing tie on gmde and recovery mate 物发生还原相变(FeO3→Fe)的同时，还会发生固 3.2.2磁场强度对磁选的影响 相反应而生成铁橄榄石(2F0·S02)和铁尖晶石 图6为磨矿时间20mm时，磁场强度对铁精矿 (F0·Ak0,)等复杂氧化物，这些复杂氧化物的稳 品位和回收率的影响.由图6可知，随着磁场强度 定性高，难还原，但一些碱性金属氧化物可将F0 的增加，铁精矿的品位呈下降趋势，回收率呈上升趋 从复杂氧化物中置换出来，改善反应的热力学条件. 势，由此可见：磁场强度低可以提高铁精矿的品位， 不使用添加剂时，复杂氧化物的深度还原反 但提高幅度不是很大，不能达到90%以上；当磁场 应如下： 强度从44.58kAm增加到155.22k4m时，铁 Fe S0+2C>2Fe+S02 +2CO. 精矿的回收率从76.96%提升到了95.73%，增幅达 △.G.=332041-321.53T,mo1 (2) 24.39%.综合考虑，确定磁场强度为111.44k4· 由反应(2)的吉布斯自由能计算得铁橄榄石的 m,此时所得铁精矿的指标为铁品位85.669%，铁 还原开始温度为1037K,由反应(1)的吉布斯自由 回收率91.86% 能计算得F0的还原开始温度为992K,可见铁橄 100c 100 榄石比FO难还原 95 195 添加剂的主要成分为CaO,在CaO存在的条件 90 下，复杂氧化物的深度还原反应如下： 85 多 Fe S0 +2Ca0+2C>2Fe+Ca S0 +2CO. 80 ■一品位◆一回收率 △.Gm=213215-310.23T,mo厂 (3) 5 在反应(3)中，CaO先取代FeSD4中的FO,游 44.58 66.86 89.15111.44132.14155.22 磁场强度心A·m) 离出的F0成为自由状态的FO,而自由状态的 F0活性极高，易于还原，由反应(3)的吉布斯自 图6磁场强度对品位和回收率的影响 Fig6 Effect of magnetic fiel intensity on grade and mcovery rale 由能计算得，由于C0的加入，铁橄榄石的还原开 始温度从1037K下降到了734K. 3.3添加剂的影响 同理，铁尖晶石也比F0难还原，而C0可取 不采用添加剂时，实验得到的优化指标为铁品 代FeAO中的FcO,提高FO的活性，降低FeALO4 位85.66%，铁回收率91.86%.为了进一步提高铁 的还原开始温度，使得FAkO4易于还原， 的品位和回收率，进行了添加剂用量对产品指标影 可见，加入适量C0可促进复杂氧化物的分 响的实验.还原条件：还原温度1250℃，还原时间 解，提高主要金属氧化物的活度，降低其还原开始温 60mn还原剂量占总料配量的11%；磁选条件：磨 度，有利于产品指标的提高·综合考虑，确定添加剂 矿细度一0.076mm大于90%，磁场强度111.44kA· 的添加量（质量分数）为% m.实验结果如图7所示.由图7可知：随添加剂 3.4铁精矿分析 用量的增加，铁精矿的品位和回收率总体呈现出先 图8和图9分别为实验所得铁精矿的扫描电镜北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 磨细‚矿石的单体解离度提高‚金属铁与脉石等杂质 的分离度提高；当磨矿时间延长到 20ｍｉｎ时‚铁精 矿的品位由 69∙50％提高到 84∙80％；继续延长磨矿 时间到 25ｍｉｎ以后‚品位的提升幅度很小．最后综 合考虑‚确定磨矿时间为 20ｍｉｎ‚其对应的磨矿细度 －0∙074ｍｍ数量为 95∙66％． 图 5 磨矿时间对品位和回收率的影响 Ｆｉｇ．5 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｌｌｉｎｇｔｉｍｅｏｎｇｒａｄｅａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｅ 3∙2∙2 磁场强度对磁选的影响 图 6为磨矿时间 20ｍｉｎ时‚磁场强度对铁精矿 品位和回收率的影响．由图 6可知‚随着磁场强度 的增加‚铁精矿的品位呈下降趋势‚回收率呈上升趋 势．由此可见：磁场强度低可以提高铁精矿的品位‚ 但提高幅度不是很大‚不能达到 90％以上；当磁场 强度从 44∙58ｋＡ·ｍ －1增加到 155∙22ｋＡ·ｍ －1时‚铁 精矿的回收率从 76∙96％提升到了 95∙73％‚增幅达 24∙39％．综合考虑‚确定磁场强度为 111∙44ｋＡ· ｍ －1‚此时所得铁精矿的指标为铁品位 85∙66％‚铁 回收率 91∙86％． 图 6 磁场强度对品位和回收率的影响 Ｆｉｇ．6 Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｎｇｒａｄｅａｎｄｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｅ 3∙3 添加剂的影响 不采用添加剂时‚实验得到的优化指标为铁品 位 85∙66％‚铁回收率 91∙86％．为了进一步提高铁 的品位和回收率‚进行了添加剂用量对产品指标影 响的实验．还原条件：还原温度 1250℃‚还原时间 60ｍｉｎ‚还原剂量占总料配量的 11％；磁选条件：磨 矿细度 －0∙076ｍｍ大于 90％‚磁场强度 111∙44ｋＡ· ｍ －1．实验结果如图 7所示．由图 7可知：随添加剂 用量的增加‚铁精矿的品位和回收率总体呈现出先 升后降的趋势；当添加剂用量为 5％时‚铁品位为 91∙23％‚回收率达到 93∙13％‚继续增加添加剂的 用量则各项指标开始下降． 图 7 添加剂用量对产品指标的影响 Ｆｉｇ．7 Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｄｄｉｔｉｖｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｎｐｒｏｄｕｃｔｉｎｄｅｘ 由于高铁拜耳赤泥中的 ＳｉＯ2和 Ａｌ2Ｏ3等杂质的 含量偏高‚所以在其深度还原过程中‚铁的高价氧化 物发生还原相变 （Ｆｅ2Ｏ3→Ｆｅ）的同时‚还会发生固 相反应而生成铁橄榄石 （2ＦｅＯ·ＳｉＯ2 ）和铁尖晶石 （ＦｅＯ·Ａｌ2Ｏ3）等复杂氧化物．这些复杂氧化物的稳 定性高‚难还原‚但一些碱性金属氧化物可将 ＦｅＯ 从复杂氧化物中置换出来‚改善反应的热力学条件． 不使用添加剂时‚复杂氧化物的深度还原反 应 ［10］如下： Ｆｅ2ＳｉＯ4＋2Ｃ→2Ｆｅ＋ＳｉＯ2＋2ＣＯ‚ ΔｒＧｍ ＝332041－321∙53Ｔ‚Ｊ·ｍｏｌ －1 （2） 由反应 （2）的吉布斯自由能计算得铁橄榄石的 还原开始温度为 1037Ｋ‚由反应 （1）的吉布斯自由 能计算得 ＦｅＯ的还原开始温度为 992Ｋ‚可见铁橄 榄石比 ＦｅＯ难还原． 添加剂的主要成分为 ＣａＯ‚在 ＣａＯ存在的条件 下‚复杂氧化物的深度还原反应如下： Ｆｅ2ＳｉＯ4＋2ＣａＯ＋2Ｃ→2Ｆｅ＋Ｃａ2ＳｉＯ4＋2ＣＯ‚ ΔｒＧｍ ＝213215－310∙23Ｔ‚Ｊ·ｍｏｌ －1 （3） 在反应 （3）中‚ＣａＯ先取代 Ｆｅ2ＳｉＯ4中的 ＦｅＯ‚游 离出的 ＦｅＯ成为自由状态的 ＦｅＯ‚而自由状态的 ＦｅＯ活性极高‚易于还原 ［10］‚由反应 （3）的吉布斯自 由能计算得‚由于 ＣａＯ的加入‚铁橄榄石的还原开 始温度从 1037Ｋ下降到了 734Ｋ． 同理‚铁尖晶石也比 ＦｅＯ难还原‚而 ＣａＯ可取 代 ＦｅＡｌ2Ｏ4中的 ＦｅＯ‚提高 ＦｅＯ的活性‚降低ＦｅＡｌ2Ｏ4 的还原开始温度‚使得 ＦｅＡｌ2Ｏ4易于还原． 可见‚加入适量 ＣａＯ可促进复杂氧化物的分 解‚提高主要金属氧化物的活度‚降低其还原开始温 度‚有利于产品指标的提高．综合考虑‚确定添加剂 的添加量 （质量分数 ）为 5％． 3∙4 铁精矿分析 图 8和图 9分别为实验所得铁精矿的扫描电镜 ·1062·