經(jīng)驗介紹: 某黃金冶煉渣還原焙燒磁選工藝研究
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作者：田嘉
自2007年以來，我國黃金產(chǎn)量持續(xù)世界第一，實現(xiàn)了勘探，開采，加工，消費，投資，交易全產(chǎn)業(yè)鏈的跨越式發(fā)展，但也出現(xiàn)了金尾礦和冶煉渣處理難等問題。
黃金冶煉渣是指浮選金精礦經(jīng)一段酸化焙燒，焙砂酸浸，酸浸渣再氰化浸出壓濾后所得到的尾渣，具有礦物粒度極細，泥化現(xiàn)象嚴重，礦物組成復(fù)雜等特點，利用現(xiàn)有成熟工藝不能對其進行很好的處理。黃金冶煉渣除含有少量金、銀外，還含有大量的鐵資源，實現(xiàn)黃金冶煉渣的綜合回收不僅可以解決因冶煉渣堆存帶來的環(huán)境污染問題，也能為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。尚德興等利用褐煤為還原劑，采用還原焙燒磁選的方法回收黃金冶煉渣中的鐵，可以得到鐵精礦品位59%，鐵回收率80%的選別指標；但褐煤含碳量與發(fā)熱量較低，燃燒時間短，需經(jīng)常加煤。雷占昌等采用無煙煤為還原劑進行還原磁化焙燒，再進行2段磁選的方法回收得到鐵精礦，獲得鐵品位及鐵回收率分別為65.27%和80.44%的高指標鐵精礦。本文以焦煤為還原劑，采用還原焙燒一磁選的方法，對河南某黃金冶煉廠產(chǎn)出的黃金冶煉渣進行鐵的綜合回收利用研究，考察焙燒溫度，還原劑加入量，焙燒時間，磨礦細度，磁選場強等對選別指標的影響，為回收黃金冶煉渣中鐵資源提供依據(jù)。
1 試驗原料及研究方法
1.1 黃金冶煉渣原礦性質(zhì)
試驗所用黃金冶煉渣取自河南某黃金冶煉廠，黃金冶煉渣多元素分析結(jié)果見表1。
由表1可知，TFe品位35. 91%，具有較高的回收價值。通過X衍射、電子探針分析、掃描電鏡分析、光薄片鑒定等測試手段進行檢測，原礦的礦物組成及含量見表2。
由表2可以看出，該礦樣主要礦物組成為赤鐵礦，其含量占51.30%。金屬硫化物多為黃鐵礦，方鉛礦，但其含量很低，脈石礦物主要是石英，含量占
22.30%，同時還有一些長石、石膏、滑石等。
分析表明，原礦粒度很細，一般僅有幾個微米，多呈蜂窩狀集合體形態(tài)產(chǎn)出。赤鐵礦集合體粒度相對較粗，其中多充填有一定量的硬石膏和滑石等新生礦物，同時，部分赤鐵礦也被石英等脈石礦物包裹。具體形態(tài)見圖1、圖2。
用實驗室標準篩對原礦樣進行篩分分析，由于粒度極細，故進行濕篩，結(jié)果見表3。
由表3可知，原礦0. 025mm以下含量占73.71%，說明礦樣粒度極細。粒度在0.15mm以上的礦粒TFe品位較低，為21.79%，而在其他粒級范圍內(nèi)，TFe品位均在30%以上且分布較為均勻。
1.2還原劑
試驗所用還原劑為焦煤，其煤炭檢測結(jié)果見表4。
1.3 還原焙燒一磁選試驗研究方法
對黃金冶煉渣進行還原焙燒磁選工藝研究，即利用高溫還原焙燒將冶煉渣中的Fe2O3深度還原為單質(zhì)Fe，再通過細磨磁選的方法來回收其中的鐵單質(zhì)，得到還原鐵粉產(chǎn)品。
試驗先按照一定的比例將冶煉渣和焦煤進行混勻，再將混勻后的礦樣加入適量水，用造球機造球烘干。焙燒過程在型號為DC-B15／16的智能箱式高溫爐中進行，先設(shè)置一定溫度，待溫度達到預(yù)設(shè)溫度后，將盛有冶煉渣礦樣的坩堝放人其中，開始計時，在達到焙燒時間之后，取出坩堝進行水淬處理，再將焙燒礦放入電熱鼓風(fēng)干燥箱(101-3AB型）95℃烘干；用XMB-70型三輥四筒棒磨機（滾筒容積500ml）進行磨礦試驗，礦漿質(zhì)量分數(shù)固定為50%;焙燒礦磨好后直接進行磁選，磁選設(shè)備為XCG- 50型磁選管。具體試驗流程見圖3。
2試驗結(jié)果與討論
2.1正交試驗
根據(jù)焙燒試驗過程中影響因素，設(shè)計三因素三水平正交試驗，磁選試驗條件固定為：磨礦細度至-0.045mm占66.55%，磁場強度120kA／m。正交試驗各因素水平取值見表5，試驗結(jié)果見表6，結(jié)果分析見表7，利用漢考克公式計算有關(guān)選礦效率。
由表7可知，r溫度>r時間>r焦煤含量，所以影響焙燒試驗最主要的因素是溫度，其次是焙燒時間和焦煤含量。
2.2焙燒溫度影響試驗
正交試驗確定焙燒溫度為影響磁選鐵精礦TFe品位的主要因素，故先進行焙燒溫度的影響試驗。固定焦煤加入量為礦樣的13%，焙燒時間為60min，磨礦細度為-0.045mm占66.55%，磁選過程中磁場強度為120kA/m，進行不同焙燒溫度影響試驗，試驗結(jié)果見圖4。
由圖4可知，鐵精礦TFe品位及回收率隨著溫度的升高均呈增長趨勢，在1150℃后TFe品位提高幅度有所降低。另外，試驗發(fā)現(xiàn)，當焙燒溫度達到1200℃時，焙燒樣出現(xiàn)較為嚴重的熔融現(xiàn)象。因此，綜合考慮，選1150℃為最佳焙燒溫度。
2.3還原劑用量影響試驗
固定焙燒溫度1150℃，焙燒時間60min，磨礦細度為-0.045mm占66.55%，磁場強度為120kA／m，進行不同還原劑加入量影響試驗，試驗結(jié)果見圖5。
由圖5可知，鐵精礦TFe品位隨著焦煤加入量的增加呈先提高后降低的趨勢，這是由于，在一定量范圍內(nèi)，焦煤加入量的增加有利于黃金冶煉渣中Fe2 03的還原，能夠提高鐵精礦品位，而當焦煤加入過量時，伴隨焦煤加入而引入的雜質(zhì)會在焙燒過程中與還原鐵顆粒相互包裹，導(dǎo)致磁選鐵精礦的品位下降。另外，鐵回收率隨焦煤加入量增加呈增長趨勢，最后變化平緩。綜合考慮鐵精礦TFe品位和鐵回收率等因素，最佳還原劑加入量為13%。
2.4焙燒時間影響試驗
固定焙燒溫度1150℃，焦煤加入量13%，磨礦細度為-0. 045mm占66. 55%，磁場強度為120kA／m，進行不同焙燒時間影響試驗，試驗結(jié)果見圖6。
由圖6可以看出，鐵精礦TFe品位隨著焙燒時間的延長呈增加趨勢，但是幅度不大，同時，鐵回收率在焙燒時間達到60min以后基本穩(wěn)定。綜合考慮鐵精礦TFe品位和鐵回收率等因素，選定60min為最佳焙燒時間。
2.5磨礦細度條件試驗
在最佳焙燒條件下（焙燒溫度1150℃，焦煤加入量13%，焙燒時間60min）制備焙燒樣，固定磁場強度為120kA／m進行磨礦細度影響試驗，試驗結(jié)果見圖7。
由圖7可以看出，隨著磨礦細度增加，鐵精礦TFe品位和鐵回收率均呈增長趨勢，當磨礦細度至-0.045mm占74.55%后，鐵精礦TFe品位和鐵回收率隨著磨礦細度增加變化不大。綜合考慮鐵精礦TFe品位和鐵回收率等因素，選擇磨礦細度-0. 045mm占74.55%為最佳磨礦細度。
2.6磁場強度條件試驗
在最佳焙燒條件下(焙燒1150℃，焦煤加入量13%，焙燒時間60min)制備焙燒樣，固定磨礦細度為-0.045mm占74. 55%進行磁場強度影響試驗，試驗結(jié)果見圖8。
由圖8可以看出，鐵精礦TFe品位隨著磁場強度的增強呈下降趨勢，而鐵回收率隨著磁場強度的增強呈增加趨勢。綜合考慮鐵精礦TFe品位和鐵回收率等因素，選擇60kA／m為最佳磁場強度。
在最佳焙燒和磁選條件下，可以得到鐵精礦TFe品位93.21%，鐵回收率82.72%的選別指標。
2.7 黃金冶煉渣原礦及其焙燒樣和磁選精礦的XRD分析
在最佳焙燒及磁選條件下，對冶煉渣原礦樣、焙燒樣和磁選鐵精礦樣進行XRD分析，結(jié)果見圖9。
由圖9可以看出，通過焙燒，黃金冶煉渣中的Fe2 03大部分被還原為單質(zhì)Fe，焙燒樣主要雜質(zhì)為石英，其他雜質(zhì)可能是在焙燒過程中形成了非晶態(tài)，在XRD衍射圖譜中沒有明顯特征峰。磁選精礦的XRD圖譜中主要為金屬鐵的衍射峰，石英幾乎不可見，說明通過磁選，絕大部分石英被拋除，金屬鐵單質(zhì)在磁選精礦中得到富集，得到品位較高的鐵精礦。
3 結(jié) 論
1)試樣中黃金冶煉渣鐵含量達到35.91%，具有較高的回收價值，其中鐵主要以赤（褐）鐵礦的形式存在，其礦物組成占51.30%，為主要回收對象。
2)冶煉渣的礦物成分復(fù)雜，粒度很細，-0. 025mm為73.71%。除鐵品位在+0.15mm粒
級范圍內(nèi)較低外，在其他幾個粒級內(nèi)分布比較均勻。
3)通過還原焙燒一磁選最佳條件為：焙燒溫度1150℃，焦煤加入量13%，焙燒時間60min，磨礦細度-0.045mm占74.55%，磁場強度60kA／m。在最佳試驗條件下可以獲得鐵精礦TFe品位93. 21%，鐵回收率82. 72%較高指標的鐵粉。
4摘要：
以焦煤為還原劑，采用還原焙燒一磁選的工藝方法對河南某黃金冶煉廠產(chǎn)出的冶煉渣進行鐵的回收利用研究。該冶煉渣TFe品位35.91%，成分復(fù)雜，渣粒度極細，-0.025mm含量占73.71%，試驗考察了還原焙燒溫度、時間、還原劑加入量以及磨礦細度、磁場強度對選別指標的影響。確定最佳工藝條件為：焙燒溫度1150℃，還原劑加入量13%，焙燒時間60min，焙燒樣磨礦至-0. 045mm占74.55%、60kA/m磁場強度下進行磁選，最終可獲得鐵精礦TFe品位93. 21%、鐵回收率82. 72%的良好指標。
