高鐵鋁土礦鋁鐵分離技術
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【摘 要】高鐵鋁土礦鋁鐵分離的常用技術方法為還原焙燒法鋁鐵分離工藝，在這種工藝下可以通過將高鐵鋁土礦細加工，加入添加劑進行重新的混合和造球，使其物理性能被加強，然后經過焙燒、篩選分離出新型的磁性物和非磁性物，通過磁性篩選最后得到純度較高的金屬鐵粉，在這種工藝中金屬鐵粉以磁性物存在達到高度集中。
【關鍵詞】鋁化物;焙燒;礦物質;試驗
在還原焙燒法工藝中，需要多種型號添加劑，并且添加劑的總體體積要不小于45%，焙燒溫度保持在1050℃，就能夠得到純度為94%以上的高純度鐵粉。這種鐵鋁分離技術目前被廣泛應用于金屬分離工序中，下文我將通過實驗對其工藝技術進行詳細的分析。
1 鋁鐵分離技術的工藝性
鋁鐵化合物礦物是自然界廣泛存在的礦物之一，很多高鋁鐵礦的鐵品位較低，但是其中的二氧化鋁卻有較高的含量，因此如何合理利用分離工藝來提高鋁鐵礦石的資源利用效率就顯得十分重要。常見的三氧化二鋁是能夠在燒結時形成鋁酸鈣和鐵酸鈣的，因而通過合理的添加來降低鋁化物的燒結溫度，通過提高鋁化物的分離性以提高能源的產出量，這對我國礦產行業來說有著十分重要的意義。
2 試驗流程
2.1 試驗材料的選擇
本試驗中選用高鐵三水鋁石型鋁土礦作為提取原料，這種礦石中的全鐵成分在31%以上，并且其它物質如三氧化二鋁和二氧化硅的比例占26%和8%，其它雜質類金屬蘊含豐富，其中二氧化銻的含量為1.36%，同時燒損率為17%，介于試驗原料屬于高鐵低鋁硅比的鋁土礦，不適合利用拜耳法進行處理而選用還原焙燒法鋁鐵分離工藝進行作為主要試驗研究辦法。
添加劑的選擇為添加劑T-2、T-3、T-4以及硫酸。而還原劑為煙煤，固定碳含量接近50%，同時揮發程度較高，在硫的含量低于1%，能夠在本工藝中作為良好的還原劑。
2.2 試驗項目確定
本次試驗具有如下兩種試驗目的，首先在高鐵鋁土礦中鋁鐵分離獲得金屬鐵粉與非磁性物，另外是在非磁性物種中進行下一步的鋁硅分離。在整個試驗過程中必須保證高鐵三水鋁石型鋁土礦能經過細磨、加入添加劑、混合、造球、壓團，并且通過使用煙煤作為還原劑，從而獲得磁性物金屬鐵粉與非磁性物富鋁渣，以完成鐵鋁分離。另外在通過稀釋后的硫酸溶液和富鋁渣進行反應，再由活性炭吸附后完成鋁硅分離，使回收后的二氧化鋁、鐵、硅等滿足實際使用需求。
2.3 試驗步驟
(1)細磨工序
用于細磨的設備為3MZ型粉碎機，首先根據試驗需求將原礦石進行細磨，細磨時間為10分鐘，形成后的細磨粉粒直徑為0.07mm。
(2)造球工序
要將細磨后的高鐵三水鋁石型鋁土礦和上文所提及的添加劑等進行混合攪拌，然后成球，成球的直徑為8-12毫米，并且做到自然風干。
(3)焙燒工序
焙燒所使用的試驗設備為鋼豎式電爐，它的常用溫度為1300℃，首先將還原用的煙煤和生球都放入到反應罐中，要使用還原煤將反應罐中的空隙全部密實填滿。
(4)磁選
在進行磁選前要先將焙燒的原料進行破碎，所使用的磨碎設備為液晶智能球磨機，磨碎物的直徑為0.1mm。當礦石達到磨礦濃度后就會達到一定的細度，并且對礦漿使用磁選法進行分選，保證在磁選強度下，所有物質能夠分為磁性物和非磁性物，同時通過化學分析法和熒光分析法，對磁選物中的各種物質含量進行檢測。
(5)浸泡分離
使用電熱恒溫鍋進行浸出，并且在攪拌過程中要配合無極攪拌機，充分攪拌后要將非磁性物質和浸出劑同時放入燒杯，保證物質能夠在勻速攪拌下正常浸出，然后在使用真空泵進行固液分離，記錄好溶液體積確保三氧化二鋁和二氧化硅能夠充分反應。
(6)吸附
將一定比例的浸出液與吸附劑加入錐形瓶中密封，設定溫度與振蕩速度，在恒溫振蕩機中吸附一定時間后采用SHB一m型循環水式真空泵進行固液分離，濾液用于分析氧化鋁與氧化硅的含量。
3 焙燒工藝分析
焙燒工藝屬于傳統的分離工藝之一，但是傳統的焙燒反應效率很慢，這就容易造成極大的資源浪費和環境污染，我們提出的還原焙燒工藝是對傳統焙燒工藝的一種改進。在被細磨的原礦中分別加入T-2、T-3或T-4等添加劑時，鋁鐵在分離性上有著十分明顯的改變，這使磁選鐵完成后能夠達到70%以上的回收率，同時磁性物種的鐵化物質也發生了改變。同時我們發現通過對添加劑的不同搭配還能夠進一步的提高鐵化物的含量，例如單獨使用T-2添加劑時，鐵化物的回收率會達到87%，而純鐵的回收率也會在80%以上，但是當出現T-2、T-4和T-3、T-4組合時，還原效果要遠遠高于鐵鋁添加劑的單獨作用，通過組合后所回收的鐵化物含量會在93%，而其中的三氧化二鋁也得到很好的控制，所以在研究中我們發現提高添加劑的優化組合是保證焙燒技術回收率的關鍵。
4 添加劑用量對鋁鐵分離的影響
雖然合理的添加配合劑能夠提高鐵和鐵化物的回收率，但是過多的添加添加劑也是存在一定問題的。在T-2和T-4配比分別為22.5%、25%(占原礦的百分含量)，焙燒溫度1050℃、焙燒時間60min、磨礦時間30min、磨礦礦漿濃度50%、磁選強度97.smT的條件下研究了添加劑T-3配比對鋁鐵分離的影響，不添加T-3時，還有12.45%的鐵存在于非磁性物中，各項指標并不好，磁選后鐵的回收率也僅為81.1%。隨著T-3用量增加到2%，磁性物中鐵化物含量明顯增加，由84.74%提高到93.06%，相應的磁性物中二氧化鋁，含量由2.41%降低到 1.38%，變化較明顯，磁選后鐵的回收率也由81.1%增加到89.25%。可以看出，適量地添加T-3對礦石中鐵氧化物的還原以及鋁鐵分離都有良好的促進作用。當T-3用量從2%繼續增加到2.5%甚至3%時，磁性物中的鐵化物含量、三氧化二鋁含量以及鐵的回收率都略微有所波動，變化不明顯，也并沒有繼續增加。磁性物中鐵化物含量保持在93%左右，三氧化二鋁含量達到1.36%一1.38%，磁選后鐵的回收率在88%～90%之間。因此，推薦添加劑T-3的適宜用量為2%。
5 結束語
在高鐵鋁土礦中，鋁鐵含量相對很高，這些礦石常位于針鐵礦、赤鐵礦中，所進行合理的鋁鐵分離是對礦產資源利用效果的有效措施，傳統的鋁鐵分離工藝有“先選后冶”工藝和“先鋁后鐵”工藝兩種，但是這些工藝在分離量上都無法滿足需求。而現階段所使用的“先鐵后鋁”中雖然通過燒結形式能夠提高鋁鐵回收率，但是在空氣污染等方面存在的問題較為嚴重，在經濟上存在不合理現象。所以本文所提出的采用煙煤作為還原劑，并且在磨選過程中加入適量添加劑能夠實現高鐵三水鋁石型鋁土礦中的鋁鐵分離。這項工藝在節能和材料回收率上都占據較大優勢，十分值得推廣。
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