。154 北京科技大学学报 第33卷 选分离的工艺参数进行实验研究，对主要影响因 自河北某铁矿的典型鲕状赤铁矿石，其化学成分及 素进行分析 铁物相的分析结果如表1、表2所示.多元素分析和 铁物相分析表明，该矿石含铁量较高，且主要为赤铁 1实验研究 矿和褐铁矿，其次为含量较少的菱铁矿和磁铁矿，脉 1.1实验原料 石矿物主要是石英.赤铁矿主要是以鲕状、肾状和 实验的主要原料为铁矿石和煤炭.铁矿石为来 浸染状构造分布于矿石中. 表1原矿的化学组成（质量分数） Tab e1 Chemical composition of rv ores % TFe Cao M s02 FeO Fe Q ALO KO+NaO S 烧损 合计 47.66 092 1.27 15.08 17.04 49.03 258 3.18 022 024 1042 100 表2原矿的铁物相组成特征 得到充分的还原，进行了还原剂煤粉合理用量的实 Table2 Phase analysis of ion in rav ores 验.在焙烧还原温度为1200℃焙烧还原时间为 铁物相 w(Fe)/% 分布率% 60m乎采用湿式磁选的实验条件下，考察在原矿试 磁铁矿 0.58 1.22 样中分别配加10%、20%、30%、40%和50%的煤粉 赤、褐铁矿 41.45 91.17 碳酸铁矿 的还原提铁效果.具体的实验结果如图1所示 297 623 硫化铁矿 249 1.0B 94 95 硅酸铁矿 0.17 035 90 TFe 2 85 47.66 10000 80 75 煤样为产自山西大同的非焦煤其主要的成分 为 88 ■精矿品位 0 特点为：固定碳66.54%，挥发分27.82%，灰分 ◆一回收率 65 3.64%水分4.8%. 60 10 203040 50 1.2实验方法和方案 还原剂用量% 以石墨坩埚作为反应容器，通过高温电炉加热 图1还原剂用量对精矿品位及回收率的影响 来实现铁矿石的焙烧还原，采用磁选工艺实现还原 Fg 1 Effects of reductant dosage on conoen trate grade and recovey 铁与脉石矿物的分离. 1.21实验方法 由图1可以看出：随着还原剂加入量从10%增 首先，将铁矿石和煤样分别经过破碎、筛分和混 加到30%，铁精矿品位和铁的回收率均有不同程度 匀后制备成实验用样品，并将其按预先设计好的配 的提高，其中铁精矿品位达到了最大值(9253%方 比混合均匀后投入石墨坩埚中：然后，将石墨坩埚置 当还原剂用量超过30%时，铁的回收率指标改善的 于高温电炉中进行焙烧还原，当达到预定的焙烧还 程度非常有限，而铁精矿品位呈大幅下降的趋势. 原时间后，将坩埚取出进行自然冷却处理；最后，冷 其原因在于随着还原剂用量的增加，在增强还原气 却产物经破碎和磨细，进行湿式磁选分离实验， 氛的同时，也增加了混入的灰分量，灰分中S0和 1.22实验方案 A)Q等在高温下与F(O接触，发生化学反应，生成 基于上述实验方法，以铁精矿的回收率和品位 稳定的2FOS0、2F0AQ和2FO2A!Q· 为考察目标，分别考察深度还原过程中还原剂用量、 5SQ等复杂化合物，并夹杂在铁精矿中，致使铁精 焙烧还原温度和时间以及还原产物的磨矿细度、磁 矿的品位降低.因此，综合考虑还原能力和节约能 选强度和选别段数等因素对宣龙式铁矿焙烧还原提 源两方面的因素，将还原剂煤粉的合理用量定为 铁效果的影响，从而优选出焙烧还原过程的最佳培 309%. 烧条件和磁选条件， 2.2焙烧还原温度对还原效果的影响 焙烧温度的高低直接影响原矿中含铁氧化物的 2结果与讨论 还原程度以及焙烧产物的分离效果.为了考察这种 2.1还原剂煤粉用量对还原效果的影响 影响，在煤粉加入量为30%、焙烧还原时间为 为了形成良好的还原气氛保证原矿中的铁能 60m识湿式磁选的条件下，分别选取9501000北 京 科 技 大 学 学 报 第 33卷 选分离的工艺参数进行实验研究 , 对主要影响因 素进行分析 . 1 实验研究 1.1 实验原料 实验的主要原料为铁矿石和煤炭.铁矿石为来 自河北某铁矿的典型鲕状赤铁矿石 , 其化学成分及 铁物相的分析结果如表 1、表 2所示.多元素分析和 铁物相分析表明,该矿石含铁量较高,且主要为赤铁 矿和褐铁矿,其次为含量较少的菱铁矿和磁铁矿 ,脉 石矿物主要是石英 .赤铁矿主要是以鲕状、肾状和 浸染状构造分布于矿石中. 表 1 原矿的化学组成(质量分数) Table1 Chemicalcompositionofrawores % TFe CaO MgO SiO2 FeO Fe2 O3 Al2O3 K2 O+Na2 O S P 烧损 合计 47.66 0.92 1.27 15.08 17.04 49.03 2.58 3.18 0.22 0.24 10.42 100 表 2 原矿的铁物相组成特征 Table2 Phaseanalysisofironinrawores 铁物相 w(Fe)/ % 分布率 /% 磁铁矿 0.58 1.22 赤、褐铁矿 41.45 91.17 碳酸铁矿 2.97 6.23 硫化铁矿 2.49 1.03 硅酸铁矿 0.17 0.35 TFe 47.66 100.00 煤样为产自山西大同的非焦煤, 其主要的成分 特点为 :固定 碳 66.54%, 挥发分 27.82%, 灰分 3.64%, 水分 4.8%. 1.2 实验方法和方案 以石墨坩埚作为反应容器, 通过高温电炉加热 来实现铁矿石的焙烧还原 , 采用磁选工艺实现还原 铁与脉石矿物的分离 . 1.2.1 实验方法 首先,将铁矿石和煤样分别经过破碎 、筛分和混 匀后制备成实验用样品 , 并将其按预先设计好的配 比混合均匀后投入石墨坩埚中 ;然后 ,将石墨坩埚置 于高温电炉中进行焙烧还原 ,当达到预定的焙烧还 原时间后,将坩埚取出进行自然冷却处理 ;最后 ,冷 却产物经破碎和磨细 ,进行湿式磁选分离实验 . 1.2.2 实验方案 基于上述实验方法, 以铁精矿的回收率和品位 为考察目标 ,分别考察深度还原过程中还原剂用量 、 焙烧还原温度和时间以及还原产物的磨矿细度 、磁 选强度和选别段数等因素对宣龙式铁矿焙烧还原提 铁效果的影响,从而优选出焙烧还原过程的最佳焙 烧条件和磁选条件. 2 结果与讨论 2.1 还原剂 (煤粉 )用量对还原效果的影响 为了形成良好的还原气氛, 保证原矿中的铁能 得到充分的还原, 进行了还原剂煤粉合理用量的实 验.在焙烧还原温度为 1 200 ℃、焙烧还原时间为 60 min, 采用湿式磁选的实验条件下, 考察在原矿试 样中分别配加 10%、20%、30%、40%和 50%的煤粉 的还原提铁效果.具体的实验结果如图 1所示 . 图 1 还原剂用量对精矿品位及回收率的影响 Fig.1 Effectsofreductantdosageonconcentrategradeandrecovery 由图 1可以看出:随着还原剂加入量从 10%增 加到 30%,铁精矿品位和铁的回收率均有不同程度 的提高,其中铁精矿品位达到了最大值 (92.53%); 当还原剂用量超过 30%时, 铁的回收率指标改善的 程度非常有限 , 而铁精矿品位呈大幅下降的趋势. 其原因在于随着还原剂用量的增加 , 在增强还原气 氛的同时 ,也增加了混入的灰分量 , 灰分中 SiO2和 Al2 O3等在高温下与 FeO接触 ,发生化学反应, 生成 稳定的 2FeO·SiO2 、2FeO· Al2 O3和 2FeO· 2Al2 O3· 5SiO2等复杂化合物 , 并夹杂在铁精矿中, 致使铁精 矿的品位降低 .因此, 综合考虑还原能力和节约能 源两方面的因素, 将还原剂煤粉的合理用量定为 30%. 2.2 焙烧还原温度对还原效果的影响 焙烧温度的高低直接影响原矿中含铁氧化物的 还原程度以及焙烧产物的分离效果.为了考察这种 影响, 在煤粉加 入量为 30%、焙烧 还原时 间为 60 min、湿式磁选的条件下 , 分别选取 950、1 000、 · 154·