我國鐵礦石資源豐而不富，在約581億t儲量中，97%為貧礦，平均品位為33%，需要進行選礦處理后才能利用。近年來，隨著我國經濟的快速發展，鋼鐵工業持續高速增長，鐵礦石供求矛盾日益突出。因此，迫切需要依靠技術進步盡可能地開發利用低品位復雜難選鐵礦石資源，以保障鋼鐵工業持續穩定發展。

褐鐵礦是我國儲量較大的難利用鐵礦資源之一，礦石含鐵35%~40%，高者可達50%，我國已探明褐鐵礦儲量12.3億t，占全國鐵礦儲量的2.3%。褐鐵礦為無定形的鐵的氧化物和氫氧化物，以針鐵礦、水針鐵礦為主要組成，并包含數量不等的纖鐵礦、水纖鐵礦，多呈土狀、膠狀（腎狀、鐘乳狀等）、非晶質或隱晶質，常發育于赤鐵礦－針鐵礦裂隙和晶洞中，充填交代和膠結。

由于褐鐵礦具有化學成分不固定、含鐵量很不穩定、水分含量變化大、碎磨過程中容易過粉碎等特殊性質，屬于極難選鐵礦石。國內外學者也開展了大量的關于褐鐵礦開發利用的研究工作，在常規的重選、浮選、磁選、焙燒工藝的基礎上，也采用了一些新的磁化焙燒方法，如閃速磁化焙燒、微波磁化焙燒、鈉化還原焙燒，也取得了一些進展，為褐鐵礦的開發利用提供了很好的研究基礎。

本文主要是對某細粒含錳褐鐵礦開展工作，礦區賦存結核狀錳鐵礦資源量331.5萬t，土狀錳鐵礦2417.4萬t。該地區鐵礦不僅嵌布粒度細，而且伴生有錳，開發利用難度大。在系統地研究了該細粒含錳褐鐵礦工藝礦物學特性的基礎上，進行了磁化焙燒－磁選工藝條件的試驗研究，分析了磁化焙燒產品中磁鐵礦的嵌布情況，并提出了進一步研究的思路，為該類型褐鐵礦的開發利用提供了研究基礎。

1、礦石性質

試驗原料為湖南某細粒褐鐵礦，礦石埋藏接近地表，風化粉碎嚴重，礦樣呈蓬松粉狀，水分含量高，采樣為塊狀和粉狀混合物，2mm以上部分經顎式破碎機和對輥式破碎機破碎，全部通過2mm篩后，混勻備用。該礦主要有價元素鐵以赤鐵礦、褐鐵礦形式存在，錳以羥錳礦的形式存在。

2、試驗方法

取300g鐵礦原料與一定量的煤粉（－200目90%）混合，控制一定的煤粉的質量百分比（煤炭重量/（煤炭重量＋鐵尾礦重量）），混勻后裝入不銹鋼坩堝，待SX－8－13馬弗爐內溫度升至設定溫度后，將不銹鋼坩堝放入爐內焙燒一定時間，取出水淬、烘干，稱取25g磁化焙燒樣品在球磨機中磨一定時間，再用磁選機進行弱磁選（磁場強度為88kA/m），得金屬鐵粉。超聲波預處理中，超聲波頻率為42kHz，功率為400W。

3、磁化焙燒條件試驗

（1）焙燒溫度

從焙燒產品的分析結果可以看出，隨著焙燒溫度的提高，焙燒產品的鐵品位不斷提高；隨著焙燒溫度的提高，磁選鐵精礦品位不斷提高，同時鐵回收率也提高較大。在850℃時，磁選精礦品位為57.11%，鐵回收率為84.43%，均為較高，因此，確定較好焙燒溫度為850℃。焙燒設備主要是回轉窯。

（2）焙燒時間

焙燒產品品位除去反應時間為20min時較低外，其他樣品變化不大，在50%左右；磁選精礦品位，隨著磁化焙燒時間的不同，變化不大；鐵回收率則在磁化焙燒時間過長、過短的情況下，都較低，而在40min、60min兩個點比較高。確定較好的焙燒時間為60min。

（3）煤炭加入量

煤炭在磁化焙燒生產過程中，即起到產生熱量的作用，也為磁化焙燒提供還原氣氛。由于本試驗是在馬弗爐內進行，煤炭主要是作為還原劑。

從不同煤加入量的磁選試驗結果可以看出，隨著煤炭加入量的增加，焙燒產品中鐵品位有下降的趨勢；經過磁選后，得到的鐵精礦品位隨著煤炭加入量變不大；回收率則隨著煤炭加入量的增加，逐漸降低。從試驗數據可以看出，較好煤炭加入量為3%，但為了更好地保持磁化焙燒過程中的還原氣氛，試驗中增加煤炭量到4%。

4、磁選條件試驗

（1）磨礦細度

對不同磨礦細度的產品進行磁選試驗，磁選試驗采用的原料為煤炭加入量為3%，850℃焙燒60min，磁選場強為在120kA/m。

（2）磁選場強

磁選試驗結果可以看出，隨著磁選場強的增強，磁選精礦品位有所下降，但回收率大幅度提高；磁選場強在對該礦的磁選指標影響較大，考慮到回收率問題，確定較好場強為159kA/m。

5、磁選工藝優化

根據磨礦細度試驗和磁選場強試驗結果，采用4%煤炭加入量原料，在850℃條件下，還原60min得到的產品，在磁選機內進行磁選工藝優化試驗。磁選工藝優化主要進行了多次精選、改變磁選場強以及加入超聲波預處理的技術方法。

研究表明，磁鐵礦作為一種亞鐵磁性的礦物，具有較大的矯頑力及剩磁，在現有磁選設備中，較強的磁場造成磁鐵礦強烈磁團聚，致使分選精度下降，惡化選別指標。而超聲波具有機械振動和空化作用，在一定程度上能夠減輕磁選過程的磁包裹，磁選精礦品位有一定程度的提高。在本研究中，引進了超聲波技術對磁選后的粗精礦進行超聲波預處理，以減輕磁鐵礦顆粒的團聚。

不同磁選流程下得到的鐵精礦中錳品位均比較高，含量在7%左右，這說明，通過磁化焙燒－磁選工藝處理該礦，無法實現鐵和錳的有效分離。鐵精礦中錳品位偏高，是精礦中鐵品位無法進一步提高的一個重要原因。

總之，采用降低磁選場強、提高精選次數和強力攪拌分散等技術手段，均無法從該磁化焙燒產品中磁選出鐵品位＞60%的合格鐵精礦。

綜合考慮，確定159kA/m磁選場強條件下，三次精選流程為較好工藝流程，得到的鐵精礦品位為55.72%，回收率80.84%。

6、結論與展望

（1）通過磁化焙燒－磁選條件試驗，確定了較好磁化焙燒和磁選工藝條件，分別為原料煤炭加入量4%、焙燒溫度850℃、焙燒時間60min，磁選場強159kA/m。

（2）對較好磁化焙燒條件下的焙燒產品進行了磁選工藝優化，通過多次精選、改變磁選場強以及超聲波環境下強力攪拌等技術手段的對比發現，優化后的磁選工藝能將鐵精礦品位提高，但提高幅度不大，同時鐵回收率降低嚴重。確定了在159kA/m磁選場強條件下，三次精選流程為較好流程，得到的鐵精礦品位為55.72%，回收率80.84%。

（3）該類型含錳細粒褐鐵礦難以通過磁化焙燒－磁選工藝，得到含鐵＞60%的鐵精礦產品；原因在于磁鐵礦粒度細小，難以同脈石礦物有效解離，建議嘗試通過提高還原焙燒溫度，采用直接還原工藝將鐵還原為金屬鐵，實現鐵顆粒長大，然后磁選的技術方法處理該類型礦。