王　玲，聶軼苗，戴奇卉，張晉霞，王　森，李卓林

(華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

利用懸振錐面選礦機(jī)對(duì)瓦斯泥中鐵進(jìn)行高效回收的試驗(yàn)研究

王玲，聶軼苗，戴奇卉，張晉霞，王森，李卓林

(華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009)

摘要：高爐瓦斯泥中含有碳、鐵等有用元素，文中采用懸振錐面選礦機(jī)對(duì)瓦斯泥浮選提碳后尾礦中的鐵進(jìn)行高效回收，對(duì)懸振錐面選礦機(jī)的幾個(gè)影響因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：在盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率為315次/min，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)周期為150s/r，給礦濃度為15%，沖洗水量為0.25t/h，給礦速度為0.5L/s的條件下對(duì)瓦斯泥浮選尾礦進(jìn)行選別，能夠得到品位為60.75%，回收率為82.12%的鐵精礦。同時(shí)與利用搖床回收鐵的試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，認(rèn)為懸振錐面選礦機(jī)比搖床更適合對(duì)高爐瓦斯泥中的鐵進(jìn)行選別。

關(guān)鍵詞：懸振錐面選礦機(jī)；瓦斯泥；鐵；高效回收

高爐瓦斯泥是高爐煉鐵過(guò)程中隨煤氣排出的細(xì)小顆粒，經(jīng)濕式除塵后而得到的泥漿狀產(chǎn)物[1]。屬于細(xì)粒級(jí)礦物，對(duì)于微細(xì)粒礦物的選別，不少學(xué)者從工藝、設(shè)備、藥劑[2]等方面進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并取得了一定的效果，但對(duì)于本次試驗(yàn)中的瓦斯泥浮選尾礦，傳統(tǒng)選別效果不佳，因此此次試驗(yàn)中采用了一種由昆明理工大學(xué)研制較新的設(shè)備——懸振錐面選礦機(jī)，在細(xì)粒重選中有較高的富集比[3]。本文研究了該設(shè)備在瓦斯泥回收鐵試驗(yàn)中的影響因素，為與此類似的瓦斯泥的綜合利用與回收基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1原礦性質(zhì)研究

1.1原礦多元素分析

為了解瓦斯泥中的化學(xué)元素的種類及含量，對(duì)原礦進(jìn)行了多元素分析，結(jié)果表明，全鐵含量25.05%，SiO213.24%，ZnO 4.58%，固定碳含量為29.07%，SO30.94%，CaO 4.92%，K2O 3.76%，MgO 1.58%，PbO 1.07%，MnO 0.58%，P2O50.29%。在該高爐瓦斯泥中，鐵和碳含量較高，可對(duì)二者進(jìn)行回收。

1.2物相分析

為確定瓦斯泥中鐵和碳的賦存狀態(tài)及主要脈石礦物，將原礦在顯微鏡下觀察，赤鐵礦為主要的含鐵礦物，焦炭是碳的主要存在形式，多呈粒狀嵌鑲結(jié)構(gòu)，部分呈不規(guī)則狀、片狀、條帶狀結(jié)構(gòu)，顆粒粒度主要集中在0.04～0.2mm之間。脈石礦物主要為長(zhǎng)石、石英。

1.3粒度分析

對(duì)原礦進(jìn)行粒度組成分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，在-0.15+0.074mm粒級(jí)中鐵和碳的品位均較高，在-0.037mm粒集中鐵和碳的品位均較低，但整體來(lái)看，鐵和碳均勻的分布在各個(gè)粒級(jí)中，所以，每個(gè)粒級(jí)中的鐵和碳均需要回收。

表1　瓦斯泥粒度篩析結(jié)果

1.4瓦斯泥浮選提碳尾礦

以柴油為捕收劑，高效藥劑為抑制劑和分散劑，2#油為起泡劑，當(dāng)?shù)V漿濃度為10%時(shí)，經(jīng)一粗兩精一掃單一浮選流程，可得到固定碳含量為43.98%，回收率為91.81%的碳精礦[4]，同時(shí)得到全鐵品位為45.92%，細(xì)度為-0.074mm占92.71%的含鐵作業(yè)產(chǎn)物。

2懸振錐面選礦機(jī)實(shí)驗(yàn)條件研究

試驗(yàn)采用LXZ-1200A實(shí)驗(yàn)室型懸振錐面選礦機(jī)，考慮了盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率、盤面轉(zhuǎn)動(dòng)周期、給礦濃度、給礦速度、沖洗水量五個(gè)因素，進(jìn)行了從瓦斯泥浮選尾礦中選別鐵的試驗(yàn)研究，由于中礦品位較低，所以將其和尾礦合并。

2.1盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率實(shí)驗(yàn)

振動(dòng)是由安裝在振動(dòng)支架上做圓周運(yùn)動(dòng)的重錘來(lái)提供動(dòng)力的。回轉(zhuǎn)振動(dòng)就是重錘旋轉(zhuǎn)頻率，其大小決定了析離分層強(qiáng)度，礦粒在平面上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及輕重礦物間的松散度。適宜的回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率主要取決于入選物料的性質(zhì)。在轉(zhuǎn)動(dòng)周期為150s/r，給礦濃度為15%，給礦量為0.5L/s，沖洗水量為0.25t/h的條件下，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率分別取295次/min、305次/min、315次/min、325次/min、335次/min進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1　盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

由圖1可知，隨著盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率的增加，鐵精礦的品位逐漸上升，回收率逐漸下降。當(dāng)盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率超過(guò)315次/min繼續(xù)上升時(shí)，鐵精礦品位上升緩慢，而回收率下降較快，綜合考慮鐵精礦的品位與回收率，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率以315次/min最為合適。

2.2盤面轉(zhuǎn)動(dòng)周期實(shí)驗(yàn)

盤面轉(zhuǎn)動(dòng)周期即盤面轉(zhuǎn)動(dòng)速度，它直接決定著被分選的物料在設(shè)備上停留的時(shí)間，這將會(huì)直接影響精礦的富集效果。在盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率為315r/min，給礦濃度為15%，給礦量為0.5L/s，沖洗水量為0.25t/h的條件下，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)周期分別取90s/r、120s/r、150s/r、180s/r、210s/r進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，隨著盤面轉(zhuǎn)動(dòng)周期的增大，鐵礦物顆粒在床面上分選的時(shí)間加長(zhǎng)，鐵精礦品位逐漸增加，回收率逐漸下降，但當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)周期超過(guò)150s/r繼續(xù)增加時(shí)，鐵精礦品位上升不明顯，而鐵精礦回收率卻明顯下降，綜合考慮鐵精礦的品位與回收率，盤面轉(zhuǎn)動(dòng)周期以150s/r最為合適。

2.3給礦濃度實(shí)驗(yàn)

在實(shí)際的重選過(guò)程中，礦粒并不是在寬廣的介質(zhì)中完成自由沉降，因此，對(duì)于懸振錐面選礦機(jī)，給礦濃度也必須是要控制好的參數(shù)。在盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率為315次/min，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)周期為150s/r，給礦量為0.5L/s，沖洗水量為0.25t/h的條件下，分別取給礦濃度為5%、10%、15%、20%、25%進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2　盤面轉(zhuǎn)動(dòng)周期實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

圖3　給礦濃度實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

從圖3可知，鐵精礦品位隨著給礦濃度增加呈下降趨勢(shì)，而鐵精礦回收率逐隨著給礦濃度增加呈上升趨勢(shì)，但當(dāng)給礦濃度大于15%后，鐵精礦品位急劇下降，筆者認(rèn)為，給礦濃度超過(guò)一定的限度，礦漿在盤面上的流速會(huì)急劇下降，這就會(huì)使部分脈石礦物沉積到盤面上而不能與含鐵顆粒有效的分離，致使鐵精礦品位不高。因此，綜合考慮鐵精礦品位與回收率，給礦濃度以15%最為合適。

2.4給礦速度實(shí)驗(yàn)

在同一礦漿濃度下，給礦速度越快，單個(gè)礦粒的分選時(shí)間越短，因而可能會(huì)造成精礦品位降低。在盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率為315次/min，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)周期為150s/r，給礦濃度為15%，沖洗水量為0.25t/h的條件下，分別取給礦速度為0.2L/s、0.3L/s、0.4L/s、0.5L/s、0.6L/s進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4可知，隨著給礦速度的增加，鐵精礦品位呈一直下降趨勢(shì)，而鐵精礦回收率呈先升高后降低的趨勢(shì)，參考文獻(xiàn)[3]中的類似結(jié)果，甘峰睿認(rèn)為這是由于床層厚度增加，一部分細(xì)粒重礦物會(huì)隨著介質(zhì)流走，因此，綜合考慮鐵精礦的品位和回收率，給礦速度以0.5L/S最為合適。

2.5沖洗水量實(shí)驗(yàn)

控制沖洗水流速對(duì)懸振錐面選礦機(jī)的分選指標(biāo)非常重要，試驗(yàn)中，調(diào)節(jié)水管的閥門，分別將沖洗水流速控制在0.19t/h、0.22t/h、0.25t/h、0.28t/h、0.31t/h，在盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率為315次/min，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)周期為150s/r，給礦濃度為15%，給礦速度為0.5L/s的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖4　給礦速度實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

圖5　沖洗水量實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

由圖5可知，沖洗水量對(duì)鐵精礦品位與回收率的影響均較大，是不可忽視的一個(gè)影響因素。隨著沖洗水量的增加，鐵精礦品位逐漸上升，鐵精礦回收率逐漸下降。當(dāng)沖洗水量超過(guò)0.25t/h并繼續(xù)增加時(shí)，鐵精礦品位上升比較緩慢，回收下降也變得比較緩慢。綜合考慮鐵精礦品位與回收率以及防止資源浪費(fèi)，沖洗水量以0.25t/h最為合適。

綜合以上實(shí)驗(yàn)可知，在盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率為315次/min，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)周期為150s/r，給礦濃度為15%，沖洗水量為0.25t/h，給礦速度為0.5L/s的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

3與搖床實(shí)驗(yàn)對(duì)比

采用XCY-73型 1100×500刻槽搖床對(duì)瓦斯泥浮選尾礦中的鐵進(jìn)行回收試驗(yàn)研究，試驗(yàn)條件：沖程，14mm；沖次，310r/min；床面坡度，3°；給礦濃度，30%；給礦量，0.38t/h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2　懸振錐面選礦機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

表3　搖床實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

由表3可知，雖然搖床精礦鐵品位63.11%，但回收率僅為58.68%較低，中礦和尾礦的鐵品位分別為37.61%和32.11%都較高，沒(méi)有被充分回收，這就造成了資源的浪費(fèi)，給后續(xù)工作造成了麻煩。

4結(jié)論

1)河北某地高爐瓦斯泥中，含全鐵25.05%，主要以赤鐵礦形式存在，固定碳含量為29.07%，主要以焦炭形式存在，且鐵碳在各個(gè)粒級(jí)中分布均勻。脈石礦物主要為長(zhǎng)石和石英。在對(duì)該礦進(jìn)行一粗兩精一掃浮選提碳后，浮選尾礦中鐵品位為45.92%，細(xì)度為-200目占92.71%。

2)通過(guò)對(duì)懸振錐面選礦機(jī)在瓦斯泥浮選尾礦中鐵回收影響研究，得到最佳的試驗(yàn)條件為：盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)頻率為315次/min，盤面回轉(zhuǎn)振動(dòng)周期為150s/r，給礦濃度為15%，沖洗水量為0.25t/h，給礦速度為0.5L/s，在此條件下得到品位為60.75%，回收率為82.12%的鐵精礦。

3)將懸振錐面選礦機(jī)與搖床對(duì)瓦斯泥中鐵回收的試驗(yàn)對(duì)比，懸振錐面選礦機(jī)得到的鐵精礦品位60.75%低于搖床所得精礦鐵品位63.11%，但其精礦回收率82.12%遠(yuǎn)高于搖床精礦回收率58.68%，且懸振錐面選礦機(jī)最終尾礦品位21.65%也低于搖床最終尾礦品位32.91%。

參考文獻(xiàn)

[1]孫永芳.提高噴煤比的關(guān)鍵[J].鞍鋼技術(shù)，2007，31(2)：48-49.

[2]高太，郭小飛，袁致濤，等.我國(guó)赤鐵礦選礦技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].金屬礦山，2010(8)：97-101.

[3]甘峰睿.懸振錐面選礦機(jī)分選大紅山搖床鐵尾礦試驗(yàn)研究[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2010.

[4]聶軼苗，戴奇卉，牛福生.從高爐瓦斯泥中浮選碳精礦的影響因素研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2015，24(1)：128-130.

Test research on recovering iron efficiently from BF sludge using hang and vibrate of cone concentrator

WANG Ling,NIE Yi-miao，DAI Qi-hui，ZHANG Jin-xia,WANG Sen，LI Zhou-lin

(College of Mining Engineering,North China University of Science and Technology，Tangshan，063009，China)

Abstract:Useful elements in BF sludge were carbon，iron and so on.Hang and vibrate of cone concentrator was used in this paper to recover iron from BF sludge.Several factors about this concentrator on micro-fine hematite were studied.It was showed that the optimum experimental condition were the vibration frequency is 315 per minute，rotation period 150 minutes per laps，feed concentration 15%，feeding capacity 0.5L/s，flushing flow 0.25t/h.Iron concentrate with grade 60.75% and 82.12% recovery could be got under this condition.Comparison with waking table to recover iron，Hang and vibrate of cone concentrator was more suitable with higher recovery.

Key words：hang and vibrate of cone concentrator；BF sludge；iron；recovering efficiently

收稿日期：2014-09-23

基金項(xiàng)目：河北省自然科學(xué)基金“冶金塵泥有價(jià)元素賦存特征及高效清潔分離基礎(chǔ)研究”資助，(編號(hào)：E2015209117)；河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目“硅酸鹽礦物硫酸溶解制備多孔SiO2產(chǎn)品的酸溶解機(jī)制研究”資助(編號(hào)：QN2015091)；唐山市科技計(jì)劃項(xiàng)目“鋼鐵工業(yè)固體廢棄物資源利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與示范”資助(編號(hào)：12130204A)

作者簡(jiǎn)介：王玲(1977-)，女，博士，主要從事礦產(chǎn)資源綜合利用的教學(xué)與科研工作。E-mail: wanglingts_@163.com。

中圖分類號(hào)：TD45

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1004-4051(2016)03-0132-04