高铁铝土矿低温磁化焙烧-磁选工艺试验研究

高铁铝土矿低温磁化焙烧-磁选工艺试验研究
任文杰;金会心;赵玉兰;陈波;张坤文;王泓烨
【摘要】Based on the current situation of a large number of high ferrous bauxite existing in China, the process of low temperature magnetization roasting-magnetic separation to high ferrous bauxite was carried out. The influences of roasting temperature, roasting time, coke dosage, magnetic field intensity, feeding time and liquid-to-solid ratio were studied, respectively. In comparison with high temperature smelting process, the energy consumption was greatly reduced. At the same time, the iron and aluminum in the ore were utilized effectively and the results were desirable.%基于我国存在大量高铁铝土矿的现状，对高铁铝土矿进行了低温磁化焙烧-磁选工艺的研究。

经过大量的试验，研究了焙烧温度、焙烧时间、煤矿比以及磁场强度、给矿时间、液固比对实验结果的影响。

该工艺与高温处理高铁铝土矿的工艺相比，大大降低了能耗，节约成本，同时能综合利用此类矿中的铁和铝，取得了较理想的效果。

【期刊名称】《广州化工》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】3页(P54-55,72)
【关键词】高铁铝土矿;低温磁化焙烧;磁选;低能耗;综合利用
【作者】任文杰;金会心;赵玉兰;陈波;张坤文;王泓烨
【作者单位】贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳 550025;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳 550025;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳 550025;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳 550025;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳550025;贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳 550025
【正文语种】中文
【中图分类】TD924
随着经济的高速发展，各行各业对铝金属的需求日益增多，因此造成了铝冶金原材料的供应紧张，有资料显示我国每年进口铝土矿700 万吨以上［1］。

氧化铁含量大于15%的铝土矿被称为高铁铝土矿;有研究资料显示:我国拥有丰富的铝土矿，主要以沉积型、堆积型、红土型的矿床型式存在;其中堆积型矿床矿物以一水硬铝石为主，Al2O3 含量为40%～65%、Fe2O3 含量为16%～25%;红土型矿床矿物以三水铝石为主，Al2O3 含量为30%～50%、Fe2O3 含量为18%～25%;此两类矿床中矿石都属于高铁型铝土矿，广泛分布于广西、云南、海南、广东、河南等地，高铁铝土矿的含量在15 亿吨以上［2］。

因此如何高效的利用高铁铝土矿的研究是很有意义的。

对高铁铝土矿的研究一直受到国内资源工作者的重视，也做了大量的研究，概括起来主要有四种方案:“先选后冶”方案［3］，“先铝后铁”方案［4－6］，“先铁后铝”方案［4－6］和酸法方案［7］;此四种方案都能在一定程度上完成高铁铝土矿中铁与铝的分离，但前两种方案都未能达到较好的铁回收率和氧化铝的溢出率;而后两种方案虽然能达到较好的铁回收率和氧化铝溢出率，却又因为高能耗和严重的环境污染不能推广到工业生产中去［4－7］。

故考虑提出“低温磁化焙烧－磁选”方案，主要是指把磨矿细度达到一定标准的高铁铝土矿与一定量的添加剂(或
直接加入到还原性气氛中)在低温(600 ～800 ℃)环境下进行焙烧，在此温度下高
铁铝土矿中的铁氧化物与炭或一氧化碳反应主要生成四氧化三铁和部分金属铁［4］，生成的四氧化三铁具有磁性，这样就完成了对此矿的磁化，然后进行磁选就很容易使高铁铝土矿中的铁和铝分离，通过这个过程我们能得到合格的铝土矿精矿和铁精矿，取得了良好的效果。

1 原矿化学成分分析及试验方法
1.1 原矿成分分析
试验高铁铝土矿样品主要化学成分分析结果见表1。

表1 原矿主要化学成分分析原矿成分含量/%Al2O349.2 Fe2O3 29.3 SiO2 7.1 TiO25.4
从表1 可以看出:氧化铝含量49.2%，二氧化硅含量7.1%，铝硅比6.93，只看铝
硅比的标准此矿是可以采用拜耳法处理的，但由于该矿折合三氧化二铁的含量29.3%，因其铁含量过高无法得到利用，如果要利用此矿必须进行除铁处理。

1.2 试验研究方法
把磨矿细度达到一定标准的高铁铝土矿与一定量的焦炭充分混匀后放入箱式电炉中，在低温(600 ～800 ℃)环境下进行焙烧，在此温度下高铁铝土矿中的铁氧化物与炭或一氧化碳反应主要生成四氧化三铁和部分金属铁，生成的四氧化三铁具有磁性，这样就完成了对此矿的磁化，然后进行磁选就很容易使高铁铝土矿中的铁和铝分离。

2 低温磁化焙烧磁选分离铝铁的试验研究
经过文献以及前期试验研究，考虑通过低温磁化焙烧－磁选工艺处理高铁铝土矿的方案是可行的。

2.1 磁化焙烧试验研究
在煤矿比10%，焙烧时间1 h 条件下对不同焙烧温度进行条件试验，其结果见图1。

图1 磁性铁占全铁含量与焙烧温度的关系
在煤矿比10%，焙烧温度650 ℃条件下对不同焙烧时间进行条件试验，其结果见图2。

图2 磁性铁占全铁含量与焙烧时间关系
在焙烧温度650 ℃，焙烧时间1 h 条件下对不同煤矿比进行条件试验，其结果见
图3。

图3 磁性铁占全铁含量与煤矿比的关系
从图1 看出:当焙烧温度从550 ℃升到650 ℃时磁性铁占全铁的含量大幅增加，并且在650 ℃时能够达到70.3%，已经得到了很好的实验效果，如果磁选温度继续
升高，磁性铁占全铁的含量增幅不明显，综合能耗、成本方面等考虑，不宜继续升高温度，所以取650 ℃为最佳焙烧温度;从图2 看出:焙烧时间为60 min 时磁性铁占全铁的含量最高，故取60 min 为最佳焙烧时间;从图3 看出:当煤矿比为10%时的磁性铁占全铁的含量不是最高，当煤矿比继续增加时确实能够提高磁性铁的含量，但因增加煤矿比后所得结果的增幅很小，基于成本，故选取煤矿比10%为最佳焙
烧条件。

由此可以得出磁化焙烧的最佳条件为:焙烧温度为650 ℃，煤矿比为10%，焙烧时间为60 min。

2.2 磁选试验
取煤矿比10%，焙烧时间60 min，温度650 ℃条件下的焙烧样品进行磁选试验。

在给矿时间4 s，给矿浓度10∶1 的条件下进行磁场强度的试验，其结果见图4。

图4 磁场强度试验
在磁场强度为1.2 T，给矿浓度10∶1 的条件下进行给矿时间的试验，其结果见图5。

图5 给矿时间试验
在磁场强度为1.2 T，给矿时间6 s 条件下进行给矿浓度试验，其结果见图6。

图6 给矿浓度试验
从图4 可以看出:当磁场强度为1.2 T 是铝的回收率最高，另随着磁场强度的增加
铁脱除率依然有所增高;综合考虑为了保证氧化铝的高回收率，且在1.2 T 的磁场
强度下Fe 的脱除率为60.6%，已完全符合工业化利用的要求，故选取1.2 T 作为磁选的最佳磁场强度;从图5 看出:随着给矿时间的增加，铝的回收率与铁的脱除率都在增加，为尽量提高铝的回收率和铁的脱除率，选取6 s 为最佳磁选给矿时间;
从图6 看出:当给矿浓度为10∶1 时铝的回收率最高，随着给矿浓度的增加铁的脱除率增高，对于磁选的目的是保证一定的铝回收率前提下尽量提高铁的脱除率，所以选给矿浓度10∶1 作为磁选最佳条件。

由此得出最佳的磁选条件为磁场强度为1.2 T，给矿时间为6 s，给矿浓度为10∶1。

在此磁选条件下得到的是铁脱除率为61.30%，铝的回收率为72.70%的优质铝精矿，其尾矿为高品味的铁精矿。

3 结论
由于高铁铝土矿中铁含量太高，传统的处理铝土矿的方法都不能很好的综合利用此类矿，当前提出的“先铝后铁”、“先铁后铝”、等方案也因其处理此类矿的能耗过高，成本过高等问题未能得到很好利用此类矿的目的。

本课题通过对高铁铝土矿的研究提出了“低温磁化焙烧－磁选”的方案，经过试验研究得到了铝回收率为72.70%的优质铝精矿和高品位铁精矿的尾矿，能够在低能耗条件下综合利用高铁
铝土矿中的铝和铁，为我国高铁铝土矿的综合利用提出了一种技术可行，经济合理的方案。

参考文献
［1］魏党生.高铁铝土矿综合利用工艺研究［J］.有色金属(选矿部分)，
2008(6):14－18.
［2］孙莉，肖克炎，王全明，等.中国铝土矿资源现状和潜力分析［J］.地质通报，2011，30(5):723－728.
［3］李光辉，董海刚，肖春梅，等.高铁铝土矿的工艺矿物学及铝铁分离技术［J］.中南大学学报:自然科学版，2006，37(2):235－240.
［4］胡四春，赵恒勤，马化龙，等.高铁铝土矿中温金属化焙烧一磁选工艺试验
研究［J］.轻金属，2010(9):6－10.
［5］张秀峰，谭秀民，张利珍，等.我国难利用高铁铝土矿的综合利用技术研究
现状［J］.中国矿业2001，20(专刊):110－113.
［6］胡文韬，王化军，孙传尧，等.高铁铝土矿直接还原－溶出工艺［J］.北京科技大学学报，2012，34(5):506－511.
［7］佟志芳.广西贵港高铁铝土矿综合利用的研究［D］.沈阳:东北大学轻金属冶
金与材料研究所，2005.。