超级铁精矿与洁净钢基料短流程绿色制备关键技术

磁铁矿连生体的含量及结合特征是影响最终精矿质量的重要因素。据统计，铁精矿中连生体结合类型可分为以下3种：

1）毗连型：磁铁矿与非金属矿物连生边界平直，边界线呈线性弯曲状，如图1（a）所示；

2）包裹型：磁铁矿以包裹体形式嵌镶于非金属矿物中，其中磁铁矿包裹体粒径大于10μm属细粒包裹，小于10μm为微细包裹，如图1（b）所示；

3）反包裹型：磁铁矿中包裹微细粒的非金属矿物的连生类型，这种类型连生体中的脉石矿物因粒径细小，难以从铁矿物中解离出来，影响铁精矿的品位，如图1（c）所示。

将普通铁精矿工艺矿物学特征与分选试验结果有机结合加以分析，可知磁铁矿连生体的类型及磁铁矿结晶粒度是决定普通铁精矿能否制备超级铁精矿的关键因素。基于上述分析，建立了基于原料工艺矿物学基因特性的超级铁精矿制备评价体系，如表1所示。该评价体系可用于快速判断普通铁精矿是否可以作为制备超级铁精矿的原料。

超级铁精矿制备过程中，铁矿物与脉石矿物解离十分关键。依据矿物颗粒力学响应规律，团队提出采用基于以研磨作用为主的搅拌磨磨矿技术，开展了系统的普通铁精矿搅拌磨磨矿研究。利用Fluent软件对搅拌磨机磨腔的单相流流场运动进行仿真模拟，查明了搅拌器转速对磨腔内流场速度、湍流强度、剪切速率分布的影响规律，建立了磨矿动力学方程并明确了动力学参数对磨矿效果的影响规律，最终形成了超级铁精矿窄级别磨矿技术。

磨腔内流场速度模拟结果如图2所示。可知，随着搅拌器的转动，速度等值线在搅拌磨筒体中分布不均匀，存在着明显的速度梯度；在靠近搅拌器、筒壁附近位置速度梯度等值线较密，说明速度梯度大，在这些位置会对物料产生有效的研磨。磨腔内的速度在0-2.0m/s之间，主要分布在0.75m/s，速度分布较为集中。通过数值模拟结果得知改变流体流动状态，使速度分布范围更广泛，扩大速度梯度，粉磨效果将会更好。

不同介质直径下磨矿动力学参数k、n值随磨矿产品粒度的变化如图3所示。可知，磨矿动力学参数k和n值随着物料的粒度变细而减小，表明粗粒级物料的磨矿速率要快于细粒级物料磨矿速率。在物料粒度较细时，介质的直径对参数n值产生影响；在物料较粗时，介质的直径对参数n值基本不影响。物料粒度相同时，介质直径越大，参数k值越大。

两种磨矿产品粒度组成分析结果如图4所示。可知，当标准筛筛分粒度均为-0.038mm粒级含量占80%时，搅拌磨磨矿产品粒度相对均匀，球磨机磨矿产品的粒度分布区间较宽；搅拌磨产品单粒径最大体积分布将近6%，而球磨机产品单粒径最大体积分布仅为5%；搅拌磨产品较球磨机产品-0.010mm粒级含量少；搅拌磨产品最小粒径略大于球磨产品最小粒径。结果表明，球磨机过磨现象严重，搅拌磨更易于实现窄级别磨矿。