位于湖北以東的某褐鐵礦大部分礦石鐵品位在40%左右，并含有較高的硫。由于沒有統(tǒng)一規(guī)劃，剝巖的貧礦沒有規(guī)劃存放，不利于擴大規(guī)模。由于沒有選礦廠，貧礦無法利用，采富棄貧，不經(jīng)濟也不合理。該礦礦石中含有部分錳資源，當?shù)匾恢倍細渌敵闪畠r產(chǎn)品賣給江蘇一些鋼廠做配礦。為了合理利用當?shù)刭Y源，更好的開發(fā)該礦，江西理工大學對該礦進行了可行性研究。經(jīng)過磁選和磁化焙燒等試驗，結(jié)果表明，該礦能夠產(chǎn)出合格精礦。
一、原礦性質(zhì)
1、原礦化學性質(zhì)
原礦多元素化學分析結(jié)果見表1。
表1 原礦多元素分析結(jié)果
從表1可以看出，除Fe外，其它元素都沒達到工業(yè)標準，但是作為鐵礦來說，原礦中的S是偏高的（鐵精礦要求S<0.5%）。因此，為了得到合格的精礦，就必須要進行脫S。
2、原礦工藝礦物學
工藝礦物學是了解和認識礦物的一個重要方法。該礦從原礦的物質(zhì)組成來看，鐵礦物主要回收對象包括針鐵礦-水針鐵礦，赤鐵礦-水赤鐵礦，還有少量的磁鐵礦和赤鐵礦。脈石礦物以石英、重晶石、粘土礦物為主。鐵礦物與脈石礦物的嵌布關(guān)系密切，石英以晶簇形式分布于褐鐵礦空洞之中，重晶石裂縫之中有鐵礦物充填，膠狀、格架狀鐵礦物之中也包裹有重晶石。所以在這種礦物的集合體中，礦物的回收比較困難，必須經(jīng)過必要的處理才可以得到較高的品位和回收率。
該礦的主要成分是褐鐵礦，也就是氧化鐵的水化合物。經(jīng)過比磁化系數(shù)測定，該礦的比磁化系數(shù)為53.2×10(-6)(cm.g-1)，屬于弱磁性礦物。所以一般的弱磁和中磁選都比較難回收。根據(jù)原礦的組成，該礦的脈石解離度測定結(jié)果見表2。
表2 不同細度下礦石中褐鐵礦與脈石的解離度
3、礦石變化
該礦礦石中含有赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦，它們之間在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化。在氧化帶里，赤鐵礦可以由褐鐵礦或纖鐵礦、針鐵礦經(jīng)脫水作用形成，但又可水化變成針鐵礦，水赤鐵礦等，在還原的條件下，赤鐵礦可轉(zhuǎn)變?yōu)榧傧蟠盆F礦，磁鐵礦受氧化可轉(zhuǎn)變?yōu)榧傧蟪噼F礦，如部分轉(zhuǎn)變，稱假磁赤鐵礦。磁赤鐵礦具有磁性，是磁鐵礦氧化轉(zhuǎn)變?yōu)?gamma;-Fe2O3的結(jié)果。在自然界磁鐵礦和赤鐵礦之間的相互轉(zhuǎn)化在一定條件下能達到平穩(wěn)（見圖1）。
圖1 赤鐵礦與磁鐵礦相互轉(zhuǎn)化的平穩(wěn)曲線
二、原礦探索性研究
1、磁選探索性研究
針對該礦石磁性弱的特點，先采用強磁選機進行選別。贛州金環(huán)公司生產(chǎn)的脈動高梯度磁選機是一種利用磁力、脈動流體力和重力的綜合力場連續(xù)分選細粒弱磁性礦物的工業(yè)設備，它具有富集比大，選礦效率高，磁介質(zhì)不易堵塞，設備工作穩(wěn)定等優(yōu)點。所以本次試驗采用該公司的Slon-100型小實驗機進行探索性實驗。
(1)、激磁電流的探索性試驗研究
合適的場強是提高產(chǎn)品質(zhì)量的前提。根據(jù)現(xiàn)場及實際經(jīng)驗，在變換不同激磁電流的時候，首先固定其沖程為14mm，沖次為180r/min。
從表3結(jié)果可見，激磁電流從500A增加到900A時，精礦鐵品位和回收率都隨之增加，硫的品位降低。但當激磁電流達到900A以后，繼續(xù)增大激磁電流。鐵精礦回收率增加，但品位卻隨之下降，而且鐵精礦中硫的品位大于0.3%，所以綜合考慮，選礦試驗采用900A比較合適。
表3 激磁電流試驗結(jié)果
(2)脈動沖程比較試驗
高梯度磁選機的特性之一，就是輔以脈動運動進行分選，故脈動沖程的合適選擇，對分選效果影響較大。沖程試驗中固定沖次為270r/min，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)速為3.6r/min，變更不同的沖程，試驗結(jié)果見表4。
表4 沖程比較試驗
從表4可以看出，沖程在14mm指標較好。說明沖程在14mm的時候，各產(chǎn)品得到了較好的松散，在這種磁場作用下，精礦的產(chǎn)率達到58.03%，回收率達到了82.89%，*終硫在精礦里面的品位只有0.1%左右，達到了國標要求。
由于采用該工藝需要購買價格較高的磁選機設備，而且經(jīng)過磁選的鐵精礦品位不是很高，其褐鐵礦售價也不是高，產(chǎn)品只能出售給小型鋼鐵企業(yè)。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，在經(jīng)過強磁選的基礎上還進行了磁化焙燒試驗。
三、磁化焙燒-磁選試驗
該鐵礦是以褐鐵礦為主要礦石，但是褐鐵礦并不是具有固定化學成分的純礦物，而是若干種礦物的混合物，因此，褐鐵礦的含鐵量并不穩(wěn)定。其次，褐鐵礦容易過粉碎，而產(chǎn)生大量難以回收的高品位礦泥，不僅降低了回收率，而且在選礦過程中是干擾因素。尤其是該礦石所含各礦物的嵌布粒度均較細，這就要求磨礦要細，也給選別作業(yè)造成諸多不利因素。
磁化焙燒-磁選是處理弱磁性低品位鐵礦石的一種成熟工藝。該工藝一方面在焙燒過程中能脫除一部分雜質(zhì)；另一方面通過磁選或磨礦磁選能獲得高品位的鐵精礦。
1、試驗流程及設備（見圖2）
圖2 磁化焙燒-磁選試驗流程
試驗用馬沸爐型號為400×250×160。
磁選機型號為CTB-400（筒表面平均場強為98.3kA/m，1228.75Oe）。
2、試驗方法和結(jié)果
取原礦與無煙煤混合（煤粉的比例為20%），在馬費爐中進行還原磁化焙燒，改變磁化焙燒溫度（850，900，950，1000℃）和時間（0.5，1，2h），將所得的產(chǎn)品磨至-0.075mm占87%，用磁選管分別進行磁選（磁場強度為120kA/m）。同時，還進行了無煙煤和褐煤的對比試驗，結(jié)果表明，在相同條件下，褐煤效果明顯優(yōu)于無煙煤；對同一種煤，隨著煤粉用量的降低，鐵精礦全鐵含量降低；另外，采用無煙煤，磁化焙燒的全鐵含量和原礦沒有差別，而采用褐煤時，磁化焙燒礦的全鐵含量比原礦提高了近10個百分點，磁化焙燒后的礦樣的重量也減少了20%左右。綜合考慮成本與指標，選用褐煤，煤粉用量為原礦的15%~20%為宜。比較所得精礦品位和回收率可知，以條件950℃、2h為*佳。試驗結(jié)果見圖5。
表5 磁化焙燒-磁選試驗結(jié)果
4、結(jié)論
綜上所述，為了得到更優(yōu)質(zhì)的鐵礦石，試驗采用先強磁選，在電流為900A，沖程為14mm的時候，可以得到品位為53.18%，回收率為82.89%的鐵精礦。而且鐵精礦中硫的品位也從1.09%降到了0.27%以下。針對磁選后的產(chǎn)品，還進行了焙燒-弱磁選研究。在煤粉用量為原故的15%~20%，溫度控制在950℃，焙燒2h后，經(jīng)過球磨和弱磁選別，可以得到品位為65.21%的鐵精礦，而且產(chǎn)品中的硫含量也降到了0.11%。
該地區(qū)的部分礦石由于含硫比較高，而且沒有采取科學的選礦試驗和選礦方法，所以一直沒有得到利用。通過上面的試驗可知，當采取強磁選時，可以脫除較大部分的硫，這樣的產(chǎn)品可以銷售到該縣和周邊縣市的小型鋼廠。但是隨著國家對環(huán)境污染的嚴格控制，在不久的將來，小型鋼廠可能倒閉或者重組，強磁選的產(chǎn)品還可能再次面臨滯銷問題。“焙燒-弱磁選”苣為該地區(qū)的褐鐵礦找到了一個新的解決方法。
