我國鐵礦石資源豐而不富，在約581億t儲量中，97%為貧礦，平均品位為33%，需要進行選礦處理后才能利用。近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，鋼鐵工業(yè)持續(xù)高速增長，鐵礦石供求矛盾日益突出。因此，迫切需要依靠技術進步盡可能地開發(fā)利用低品位復雜難選鐵礦石資源，以保障鋼鐵工業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

褐鐵礦是我國儲量較大的難利用鐵礦資源之一，礦石含鐵35%~40%，高者可達50%，我國已探明褐鐵礦儲量12.3億t，占全國鐵礦儲量的2.3%。褐鐵礦為無定形的鐵的氧化物和氫氧化物，以針鐵礦、水針鐵礦為主要組成，并包含數(shù)量不等的纖鐵礦、水纖鐵礦，多呈土狀、膠狀（腎狀、鐘乳狀等）、非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)，常發(fā)育于赤鐵礦－針鐵礦裂隙和晶洞中，充填交代和膠結。

由于褐鐵礦具有化學成分不固定、含鐵量很不穩(wěn)定、水分含量變化大、碎磨過程中容易過粉碎等特殊性質(zhì)，屬于極難選鐵礦石。國內(nèi)外學者也開展了大量的關于褐鐵礦開發(fā)利用的研究工作，在常規(guī)的重選、浮選、磁選、焙燒工藝的基礎上，也采用了一些新的磁化焙燒方法，如閃速磁化焙燒、微波磁化焙燒、鈉化還原焙燒，也取得了一些進展，為褐鐵礦的開發(fā)利用提供了很好的研究基礎。

本文主要是對某細粒含錳褐鐵礦開展工作，礦區(qū)賦存結核狀錳鐵礦資源量331.5萬t，土狀錳鐵礦2417.4萬t。該地區(qū)鐵礦不僅嵌布粒度細，而且伴生有錳，開發(fā)利用難度大。在系統(tǒng)地研究了該細粒含錳褐鐵礦工藝礦物學特性的基礎上，進行了磁化焙燒－磁選工藝條件的試驗研究，分析了磁化焙燒產(chǎn)品中磁鐵礦的嵌布情況，并提出了進一步研究的思路，為該類型褐鐵礦的開發(fā)利用提供了研究基礎。

1、礦石性質(zhì)

試驗原料為湖南某細粒褐鐵礦，礦石埋藏接近地表，風化粉碎嚴重，礦樣呈蓬松粉狀，水分含量高，采樣為塊狀和粉狀混合物，2mm以上部分經(jīng)顎式破碎機和對輥式破碎機破碎，全部通過2mm篩后，混勻備用。該礦主要有價元素鐵以赤鐵礦、褐鐵礦形式存在，錳以羥錳礦的形式存在。

2、試驗方法

取300g鐵礦原料與一定量的煤粉（－200目90%）混合，控制一定的煤粉的質(zhì)量百分比（煤炭重量/（煤炭重量＋鐵尾礦重量）），混勻后裝入不銹鋼坩堝，待SX－8－13馬弗爐內(nèi)溫度升至設定溫度后，將不銹鋼坩堝放入爐內(nèi)焙燒一定時間，取出水淬、烘干，稱取25g磁化焙燒樣品在球磨機中磨一定時間，再用磁選機進行弱磁選（磁場強度為88kA/m），得金屬鐵粉。超聲波預處理中，超聲波頻率為42kHz，功率為400W。

3、磁化焙燒條件試驗

（1）焙燒溫度

從焙燒產(chǎn)品的分析結果可以看出，隨著焙燒溫度的提高，焙燒產(chǎn)品的鐵品位不斷提高；隨著焙燒溫度的提高，磁選鐵精礦品位不斷提高，同時鐵回收率也提高較大。在850℃時，磁選精礦品位為57.11%，鐵回收率為84.43%，均為較高，因此，確定較好焙燒溫度為850℃。焙燒設備主要是回轉窯。

（2）焙燒時間

焙燒產(chǎn)品品位除去反應時間為20min時較低外，其他樣品變化不大，在50%左右；磁選精礦品位，隨著磁化焙燒時間的不同，變化不大；鐵回收率則在磁化焙燒時間過長、過短的情況下，都較低，而在40min、60min兩個點比較高。確定較好的焙燒時間為60min。

（3）煤炭加入量

煤炭在磁化焙燒生產(chǎn)過程中，即起到產(chǎn)生熱量的作用，也為磁化焙燒提供還原氣氛。由于本試驗是在馬弗爐內(nèi)進行，煤炭主要是作為還原劑。

從不同煤加入量的磁選試驗結果可以看出，隨著煤炭加入量的增加，焙燒產(chǎn)品中鐵品位有下降的趨勢；經(jīng)過磁選后，得到的鐵精礦品位隨著煤炭加入量變不大；回收率則隨著煤炭加入量的增加，逐漸降低。從試驗數(shù)據(jù)可以看出，較好煤炭加入量為3%，但為了更好地保持磁化焙燒過程中的還原氣氛，試驗中增加煤炭量到4%。

4、磁選條件試驗

（1）磨礦細度

對不同磨礦細度的產(chǎn)品進行磁選試驗，磁選試驗采用的原料為煤炭加入量為3%，850℃焙燒60min，磁選場強為在120kA/m。

（2）磁選場強

磁選試驗結果可以看出，隨著磁選場強的增強，磁選精礦品位有所下降，但回收率大幅度提高；磁選場強在對該礦的磁選指標影響較大，考慮到回收率問題，確定較好場強為159kA/m。

5、磁選工藝優(yōu)化

根據(jù)磨礦細度試驗和磁選場強試驗結果，采用4%煤炭加入量原料，在850℃條件下，還原60min得到的產(chǎn)品，在磁選機內(nèi)進行磁選工藝優(yōu)化試驗。磁選工藝優(yōu)化主要進行了多次精選、改變磁選場強以及加入超聲波預處理的技術方法。

研究表明，磁鐵礦作為一種亞鐵磁性的礦物，具有較大的矯頑力及剩磁，在現(xiàn)有磁選設備中，較強的磁場造成磁鐵礦強烈磁團聚，致使分選精度下降，惡化選別指標。而超聲波具有機械振動和空化作用，在一定程度上能夠減輕磁選過程的磁包裹，磁選精礦品位有一定程度的提高。在本研究中，引進了超聲波技術對磁選后的粗精礦進行超聲波預處理，以減輕磁鐵礦顆粒的團聚。

不同磁選流程下得到的鐵精礦中錳品位均比較高，含量在7%左右，這說明，通過磁化焙燒－磁選工藝處理該礦，無法實現(xiàn)鐵和錳的有效分離。鐵精礦中錳品位偏高，是精礦中鐵品位無法進一步提高的一個重要原因。

總之，采用降低磁選場強、提高精選次數(shù)和強力攪拌分散等技術手段，均無法從該磁化焙燒產(chǎn)品中磁選出鐵品位＞60%的合格鐵精礦。

綜合考慮，確定159kA/m磁選場強條件下，三次精選流程為較好工藝流程，得到的鐵精礦品位為55.72%，回收率80.84%。

6、結論與展望

（1）通過磁化焙燒－磁選條件試驗，確定了較好磁化焙燒和磁選工藝條件，分別為原料煤炭加入量4%、焙燒溫度850℃、焙燒時間60min，磁選場強159kA/m。

（2）對較好磁化焙燒條件下的焙燒產(chǎn)品進行了磁選工藝優(yōu)化，通過多次精選、改變磁選場強以及超聲波環(huán)境下強力攪拌等技術手段的對比發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后的磁選工藝能將鐵精礦品位提高，但提高幅度不大，同時鐵回收率降低嚴重。確定了在159kA/m磁選場強條件下，三次精選流程為較好流程，得到的鐵精礦品位為55.72%，回收率80.84%。

（3）該類型含錳細粒褐鐵礦難以通過磁化焙燒－磁選工藝，得到含鐵＞60%的鐵精礦產(chǎn)品；原因在于磁鐵礦粒度細小，難以同脈石礦物有效解離，建議嘗試通過提高還原焙燒溫度，采用直接還原工藝將鐵還原為金屬鐵，實現(xiàn)鐵顆粒長大，然后磁選的技術方法處理該類型礦。