周曉軍，黃 雯，陽誠平，劉 曙

(武鋼資源集團(tuán)程潮礦業(yè)有限公司，湖北 鄂州 436000)

0 引言

武鋼資源集團(tuán)程潮礦業(yè)有限公司從2003年利用自產(chǎn)鐵精礦加工酸性球團(tuán)，穩(wěn)定生產(chǎn)，保供武鋼?；诃h(huán)境保護(hù)對(duì)高爐爐料結(jié)構(gòu)提出的要求，即逐步提高球團(tuán)礦入爐比例，同時(shí)考慮到堿性球團(tuán)較酸性球團(tuán)在冶金性能上的優(yōu)越性，程潮鐵礦在未來有加工堿性球團(tuán)的必要性。

生產(chǎn)堿性球團(tuán)要選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)用的熔劑礦進(jìn)行堿度調(diào)整，要考慮熔劑礦的品質(zhì)，也要重視礦石的運(yùn)輸成本，還要從綜合利用上做文章。武鋼資源集團(tuán)烏龍泉礦業(yè)有限公司主要生產(chǎn)石灰石和白云石兩種產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中因洗礦產(chǎn)生了大量的尾泥，這些尾泥經(jīng)過壓濾后堆放于尾礦壩。而尾礦的堆存不僅對(duì)資源的利用率低，同時(shí)對(duì)周邊環(huán)境也存在著較大的危害，因此針對(duì)尾礦資源化綜合利用研究對(duì)于提高資源利用率與環(huán)境保護(hù)均具有重要意義[1]。

目前，已有學(xué)者針對(duì)碳酸鹽礦物與石英的分離進(jìn)行了研究[2-4]。此研究想要通過脫泥-浮選工藝回收某礦尾泥中的碳酸鹽礦物，用作堿性球團(tuán)熔劑，不僅可以解決程潮鐵礦的堿性球團(tuán)對(duì)熔劑的需求，也可以提高烏龍泉礦資源綜合利用水平，同時(shí)增加上下游企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用原料為某尾泥、烏龍泉石灰石(學(xué)校實(shí)驗(yàn)室再破碎)、宏華膨潤土以及程潮鐵精礦(高壓輥磨后)，化學(xué)成分分析結(jié)果見表1～4。宏華膨潤土物理性能見表5，尾泥、石灰石粒度組成見表6，尾泥各粒級(jí)下的燒損見表7。

表1 某礦尾泥化學(xué)分析 %

表3 程潮鐵精礦化學(xué)分析 %

表4 石灰石化學(xué)分析 %

表5 宏華膨潤土物理性能指標(biāo)

表6 原料粒度組成 %

表7 烏龍泉尾泥各粒級(jí)下的燒損 %

由表6可知，尾泥粒度較細(xì)，-0.074 mm占99.43%，明顯較石灰石粒度細(xì)。

由表7可知，尾泥粒度越細(xì)，燒損越低，說明細(xì)度越小，尾泥中碳酸鹽礦物的含量越少。

2 試驗(yàn)方法

2.1 某礦尾泥的處理

采用脫泥-浮選工藝將細(xì)粒尾礦用溜槽脫泥，脫泥后的粗顆粒經(jīng)過浮選，選出目的礦物，工藝流程見圖1。

圖1 烏龍泉尾泥選別流程

2.2 造球及生球性能檢測

稱取3 kg鐵精礦，加入球團(tuán)粘結(jié)劑，混勻后在Φ800 mm的圓盤造球機(jī)(轉(zhuǎn)速25 r/min)上進(jìn)行造球試驗(yàn)。

生球性能檢測為檢測直徑10～12 mm的生球的落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和爆裂溫度。隨機(jī)選擇10個(gè)合格生球，從0.5 m高度垂直落下至10 mm厚的鋼板上，以確定生球的落下強(qiáng)度；在天平秤上用平鏟按壓測試隨機(jī)選擇的10個(gè)合格生球的抗壓強(qiáng)度；在SCQ-50生球爆裂溫度測定裝置上測試隨機(jī)選擇的50個(gè)合格生球的爆裂溫度。

2.3 酸性球團(tuán)與堿性球團(tuán)對(duì)比

根據(jù)酸性球團(tuán)確定的造球工藝條件，用處理后的尾泥做熔劑，制備堿性球團(tuán)。對(duì)比酸性球團(tuán)和堿性球團(tuán)的生球性能(落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和爆裂溫度)和成品球性能(抗壓強(qiáng)度、低溫還原粉化率和低溫還原膨脹率)。

將直徑為10～12.5 mm的合格生球置于105 ℃的烘箱中烘2 h，然后在臥式管狀電爐中進(jìn)行預(yù)熱、焙燒試驗(yàn)。預(yù)熱溫度950 ℃，預(yù)熱時(shí)間15 min，焙燒溫度1 250 ℃，焙燒時(shí)間20 min，然后在智能球團(tuán)壓力機(jī)上檢測焙燒球的抗壓強(qiáng)度。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 尾泥處理試驗(yàn)

烏龍泉尾泥經(jīng)過脫泥-浮選工藝處理后的結(jié)果見表8。

表8 烏龍泉尾泥處理結(jié)果 %

由表8可知，精礦CaO品位提升了8.85%，MgO品位提升了13.97%，精礦中碳酸鹽礦物含量較尾泥原礦增加。

3.2 造球工藝條件確定試驗(yàn)

3.2.1 水分對(duì)生球性能的影響

用程潮鐵精礦做水分試驗(yàn)，添加2%宏華膨潤土，造球時(shí)間14 min，結(jié)果見圖2。

圖2 水分對(duì)生球性能影響試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可知，水分從6.0%增至7.5%，生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均上升；水分從7.5%增至8.0%，生球的落下強(qiáng)度繼續(xù)上升，抗壓強(qiáng)度下降；隨著水分的增加，生球爆裂溫度由560 ℃降至410 ℃。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室造球水分過高時(shí)，容易造成粘料，因此確定造球水分在7.5%。

3.2.2 造球時(shí)間對(duì)生球性能的影響

用程潮鐵精礦做造球時(shí)間試驗(yàn)，添加2%宏華膨潤土，水分7.5%，結(jié)果見圖3。

圖3 造球時(shí)間對(duì)生球性能影響試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可知，隨著造球時(shí)間的增加，生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度均上升，爆裂溫度下降。滿足生球質(zhì)量要求的造球時(shí)間為16 min。

3.2.3 膨潤土用量對(duì)生球性能的影響

用程潮鐵精礦做膨潤土用量試驗(yàn)，水分7.5%，造球時(shí)間16 min，結(jié)果見圖4。

圖4 膨潤土用量生球性能影響試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知，膨潤土用量從1.0%增至2.0%，生球的落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度爆裂溫度均上升；膨潤土添加量從2.0%增至2.5%，生球抗壓強(qiáng)度下降。滿足生球質(zhì)量要求的膨潤土添加量為2.0%，對(duì)應(yīng)的生球落下強(qiáng)度為3.3次，抗壓強(qiáng)度為8.5 N/個(gè)，爆裂溫度為430 ℃。

3.3 堿性球團(tuán)與酸性球團(tuán)對(duì)比試驗(yàn)

3.3.1 堿度對(duì)球團(tuán)質(zhì)量的影響

用烏龍泉尾泥浮選精礦做熔劑，進(jìn)行造球試驗(yàn)，探究堿度對(duì)球團(tuán)質(zhì)量的影響，結(jié)果見表9。

表9 堿度對(duì)球團(tuán)質(zhì)量影響

由表9可知，隨著堿度的增加，生球落下強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和爆裂溫度均增加，但成品球強(qiáng)度下降。成品球低溫還原粉化率增加；當(dāng)堿度為1.2時(shí)，成品球的低溫還原膨脹率與酸性球團(tuán)接近。

3.3.2 焙燒溫度對(duì)成品球強(qiáng)度的影響

將堿度1.0的堿性球團(tuán)與酸性球團(tuán)在相同預(yù)熱溫度950 ℃，相同預(yù)熱時(shí)間15 min，相同焙燒時(shí)間20 min下，改變焙燒溫度進(jìn)行焙燒，對(duì)比成品球抗壓強(qiáng)度，結(jié)果見表10。

表10 不同焙燒溫度下成品球的抗壓強(qiáng)度

由表10可知，在同等焙燒條件下，堿性球團(tuán)的成品球抗壓強(qiáng)度低于酸性球團(tuán)，但隨著焙燒溫度的升高，堿性球團(tuán)成品球抗壓強(qiáng)度增大。

3.3.3 不同熔劑對(duì)球團(tuán)質(zhì)量的影響

分別用石灰石和尾泥做球團(tuán)熔劑進(jìn)行造球試驗(yàn)，當(dāng)堿度為1.0時(shí)，造球結(jié)果見表11。

表11 堿度1.0時(shí)不同熔劑造球試驗(yàn)結(jié)果

由表11可知，烏龍泉尾泥做堿性球團(tuán)熔劑時(shí)，其生產(chǎn)的球團(tuán)技術(shù)指標(biāo)上較石灰石破碎產(chǎn)品做熔劑時(shí)更好，可以提升生球強(qiáng)度，尤其是落下強(qiáng)度提高明顯，幅度達(dá)到19.23%，結(jié)合表6的結(jié)果可以認(rèn)為熔劑的細(xì)度有利于改善生球指標(biāo)，同時(shí)說明尾泥富集后做熔劑，可以節(jié)省部分破碎加工成本。

4 結(jié)語

1)通過脫泥-浮選工藝可以富集尾泥中的碳酸鹽礦物，CaO品位提升了8.85%，MgO品位提升了13.97%，燒損從41.26%提高到46.91%。

2)尾泥可以做堿性球團(tuán)熔劑，且其生產(chǎn)的堿性球團(tuán)生球強(qiáng)度優(yōu)于酸性球團(tuán)，落下強(qiáng)度提高最明顯，幅度達(dá)到19.23%，但成品球強(qiáng)度隨著堿度的增加而降低。生產(chǎn)合格的堿性球團(tuán)所需要的焙燒溫度高于酸性球團(tuán)。

3)尾泥富集產(chǎn)物取代天然石灰石塊礦破碎加工產(chǎn)品做堿性球團(tuán)熔劑，在試驗(yàn)的細(xì)度下，當(dāng)堿為1.0時(shí)，以尾泥為熔劑的球團(tuán)各項(xiàng)指標(biāo)勻優(yōu)于以石灰石為熔劑的球團(tuán)。