对还原焙烧和磁选提铁锰矿铁锰铁比的评价外文翻译资料

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对还原焙烧和磁选提铁锰矿铁锰铁比的评价

Makhula Mpho^a,b_，Bada Samson^a,b，*_，Afolabi Ayo^c

^a化学冶金工程学院,工程学院和建筑环境。,威特沃特斯兰大学，南非约翰内斯堡

^b南非约翰内斯堡矿物加工部

^c民用和化学工程系,南非大学理工学院, 约翰内斯堡，南非

摘要：

对低品位锰铁尾矿进行不同的选矿工艺，还原焙烧和磁选分离，以确定是否可以获得工业上可接受的锰品位和高锰铁比，并确定最佳的选矿工艺路线。样品中的主要锰矿物是水钠锰矿，含有少量软锰矿和钙锰矿。通过测定分析得出的结果表明Mn回收率约为35.75％，粗粒级（-3.35 1mm）的锰品位为27.63%，产率为20.24%，粒级为（-1.18 0.50mm）的锰品位为27.71%。分别在16000和11000G的磁选条件下分选出的锰品位与铁锰物料样品的锰品位几乎相同。还原焙烧后，粒级为-1.18 0.50mm的铁锰矿在1000G磁选条件下Mn回收率为72.31％，Mn/Fe比为23.22时Mn回收率为58.44％，Fe回收率为2.52％，Si回收率为3.29％。本次研究揭示了焙烧对赤铁矿和针铁矿转化为磁铁矿以及焙烧馏分对磁选的影响。

关键词：铁锰矿 铁锰比 磁选 还原焙烧

1.介绍

2011年，南非的锰产量位居第一，产量约340万吨，约占世界锰矿资源的75％[1]。这个国家的锰矿储备约为15亿吨，主要分布在北开普省的热带地区附近。美国地质调查局最新的调查表明，世界上高品位锰矿储量仅有约630万吨[1]。因此，在炼钢过程中没有其他合适的元素的情况下，锰在钢铁行业中的需求就会不断提高，而锰除了用于制造干电池之外，还应用于制作化肥和涂料，预计锰的需求量在近几年将显着增长[2]。为满足这一日益增长的需求，可以通过开发新的经济回收工艺路线来处理由于选择性开采高品位锰矿和回收技术不够先进而产生的大量细粒锰矿或尾矿[3-5]。

在过去的几年中，人们慢慢的关注于从尾矿堆中选锰，这主要因为高品位锰矿石的潜在消耗，矿藏不断减少，固体废物和污水，土壤污染和地下水污染的影响越来越受关注[6]。因此，最近进行的研究旨在确定加工这些低品质矿石的最经济的途径，以节省更多有价值或更高品位的矿山留给将来进行特殊应用。然而，就品位和回收率而言，找到最佳的分离技术将取决于该工艺的成本。此外，锰矿石的性质是选择工艺技术的主要影响因素，其中包括矿石的类型和结构，伴生的脉石矿物及其形成条件。

许多个研究通过重力浓缩技术，还原焙烧和微生物技术提高了低品位锰矿和铁锰尾矿的品位，他们的目的为了获得Mngt; 40％的铁锰矿，Mn/Fe比值大于5[7-14]。Singh等人利用重力和磁力分离技术将锰含量从32.42％提高到42%，Mn/Fe比值等于5，锰回收率达到47-49％[7]。Mishra等人也写过将锰矿锰含量从26％提高到45％，回收率达到69％的报告，Mishra等人还写过锰含量从22％提高到44％，锰的回收率为49%的报告[11-15]。

本文对某矿山某尾矿采出的锰铁矿石进行了选矿试验研究，其中含Mn18.42%-27.63%、含铁29.43-30.90%、含硅1.54-5.00%。其Mn/Fe比值并不符合钢铁厂的生产要求，必须要提高Mn/Fe比值。该研究描述了在高场强和低磁场强度下的磁性技术的适用性，以及对主要由软锰矿、水钠锰矿和钙锰矿矿物组成的锰矿进行还原焙烧的试验情况。对粒度、伴生矿物、相关矿物、还原焙烧和磁化率的影响进行了试验研究，以了解工艺流程的最佳选矿路线。最后，利用X-ray衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析等手段进行矿物学鉴定，得到了该矿床的矿物组成；包含锰矿物的鉴定、脉石矿物嵌布粒度大小、产出方式及矿物组合的特征等研究。同时也研究了该矿床的赋存状态和形成机制。

2.物料与方法

2.1物料

试验所用的铁锰矿石经粉碎后经筛分分成三个粒度。粒级为-3.35 1.18的铁锰矿中Mn的品位为27.63%，Fe为29.43%，Si品位是1.54%；-1.18 0.5mm粒级中Mn品位为27.71%，Fe品位为30.90%，Si品位为1.93%；对于-0.5mm粒级，Mn品位为18.42%,Fe为29.36%，Si为5.00%。矿石中含锰颗粒由软锰矿、钠锰矿和钙锰矿组成。由单体解离分析可得：一个含锰颗粒，含锰矿物约为80一100%，伴生硅酸盐锰粒子、含游离硅酸锰矿物粒子和不含锰矿物的铁的氧氢氧化物粒子。

2.2表征研究

通过对给料样品的成分分析，包括定量XRD、SEM、光学显微镜和ICP-OES等方法，确定了其矿物组成和粒度。利用带有旋转铜阳极的Bruker-AXS D8型Discover X射线衍射仪对锰样品中的常见相进行了定性分析，衍射仪在40kV和40mA条件下工作，在2theta;的范围内从-2⁰扫描到-70⁰，扫描速度为1度/分钟。矿物组成则是使用DIFFIRAC-PLUS软件进行识别的。

采用电子扫描电子显微镜定量能谱仪（EDS），在20keV的加速电压下对含锰相的形貌特征进行了测定。扫描电镜还确定了含锰颗粒与含铁颗粒（Mn／Fe比值）的关系，以及与脉石矿物的相互作用，并提供了有关该矿石的磁选物理性质的信息。

采用电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）定性分析方法，对低品位物料样品及采用物理选矿得到的产品进行了分析，检出限为0.05%。得出每个产品中的总锰、铁、铝、硅、钙和铬的含量。

2.3选矿技术

本研究以磁选为初始工艺步骤，在一3.35 mm尺寸范围内，采用Eriez干式感应辊磁选机（I-RM）进行磁选。实验在16000G的磁场强度下进行，在不同的进给速度、分流器间距和磁棒间隙下，确定了最佳工艺参数。在Mn/Fe比值非常低即le;3%的情况下，磁性和非磁性矿物的分选结果都与原矿品位相差不大。相对于11000G的低磁场强度条件，磁场强度在16000G条件下IRM产生的非磁性产物能更进一步的集中在第二阶段，这是为了确定铁矿物的浓度是否有利于将铁从锰矿中精选出来。根据矿石在16000和11000G温度下的磁选效果差的情况，在磁选之前，采用焙烧的方法代替常规的选矿方法改进了工艺流程。

将一定量的经过预先处理的锰铁尾矿样品进行焙烧试验，加入已知量的还原剂，磨碎混合，保证还原剂和物料样品充分混匀。将磨碎后的混合物料装入密封的氧化铝坩埚并置于马弗炉中。首先在700^oC的温度下在空气中加热，然后在氩气气氛下焙烧，还原时间从240分钟到520分钟不等。本试验用了三种不同的还原剂进行对比实验：沙司碳、活性炭和CO／CO₂混合气体。结果表明，CO／CO₂混合气体是三种还原剂中还原效果最好的。并且，进一步确定了还原工艺，10⁰C／min的炉子参数设置和10%CO和90%CO2还原气体比例。并用标准品位的赤铁矿进行焙烧以证实本次焙烧实验中磁铁矿的生成。

还原焙烧后得到的-3.35 mm样品经过筛分得到-3.35 1.18 mm粒级和一1.18 0.50 mm粒级的样品，用于磁场强度为1000 G的磁选。而一1.18 0.30 mm粒级采用戴维斯管进行磁选。戴维斯管由一根前后旋转的玻璃管组成。这样就可以在磁场中分离出磁性粒子和非磁性粒子。样品通过一跟可调节玻璃管给人，两个磁极对称分布在玻璃管两侧，磁极与玻璃管的夹角为45⁰。向玻璃管中注入的冲洗水，磁性矿物聚集在高磁场强度区，非磁性矿物从玻璃柱底部流出，达到磁性和非磁性矿物的分离。本试验旨在确定各种形式存在的铁经焙烧变成磁铁矿后，在低磁场强度下铁锰分离的方法。

3.结果与讨论

3.1原矿品位和嵌布粒度分析

表1对不同粒度的给料样品进行了实验分析，以确定在不同粒度分数下的产物品位和产品的质量。确定适用于加工的粒级。结果表明，样品中粒级为-3.35 1mm的产率约为35.75%，粒级为-0.5 mm的产率为44%。从表1还可以看出，粒度越小，Mn品位也越低，在-0.50 mm粒级中锰品位最低，为18.42%。因此，预先磨矿对结果影响不大，并不是处理这种矿石的可行工艺选择。

3.2XRD分析

表2和图1列出了-3.35 mm粒级的铁锰矿的矿物组成和物相组成。上述测试是为了确定含锰矿物，含铁矿物的矿物学关联和变化，并确定铁矿物和锰矿物的缔合状态。所得结果作为磁选实验的参考数据。物料样品中的主要锰矿物是水钠锰矿，含有少量的软锰矿和钙锰矿。 图1所示的物料样品的相分布表明，铁主要以赤铁矿的形式存在，矿物中含有微量石英和云母。

表1 对不同粒级的物料样品的测试结果

表2不同矿物的相对含量

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