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复杂难选铁矿石选矿

复杂难选铁矿石选矿技术

我国 97%的铁矿石需要选矿处理 找国铁矿石的主要特点是“贫”、“细”、“杂”,平 均铁品位 32%,比世界平均品位低 11 个百分点。其中 97%的铁矿石需要选矿处理,并且复杂难选的红铁矿所占 比例大(约占铁矿石储量的 20.8%)。铁矿床成因类型多 样,矿石类型复杂。我国探明的铁矿资源量为 380 亿~410 亿吨,主要铁矿类型有:鞍山式沉积变质型铁矿,以磁铁 矿石为主,品位为 30%~35%,资源量为 200 亿吨。其中 鞍本地区 120 亿吨,冀东地区 50 亿吨,山西、北京、冀 西、安徽等地约 30 亿吨。攀枝花式岩浆分异则铁矿,以磁 铁矿、钛铁矿为主,品位为 30%~35%,主要分布在四川省 西昌到渡口一带,资源量为 70 亿吨。大冶式和邯邢式接触 交代型铁矿,以磁铁矿石为主,品位为 35%~60%,主要分 布在邯邢、莱芜和长江中下游一带,资源量为 50 亿吨,铁 含量>45%的富矿较多。梅山式玢岩型铁矿,以磁铁矿石为 主,资源量为 10 亿吨,品位为 35%~60%。宣龙式和宁乡 式沉积型铁矿,以赤铁矿石为主,品位低,含磷高,难处 理,主要分布在河北宣化和湖北鄂西一带,资源量为 30~ 50 亿吨。大红山式和蒙库式海相火山沉积变质型铁矿,以

磁铁矿矿石为主,品位为 35%~60%,主要分布在云南、新 疆一带,资源量为 20 亿吨。在铁矿中共生和伴生铁矿多, 约占资源量的 17.9%,典型矿床有攀枝花铁矿、白云鄂博 铁矿、大冶铁矿等,共(伴)生组分有钒、钛、稀土、铜 等。 目前,我国菱铁矿石和褐铁矿石的利用率极低,大部分 没有回收利用或根本没有开采利用。我国利用最多的矿石 为鞍山式沉积变质铁矿石,但其中也有部分矿石由于嵌布 粒度微细,矿物组成复杂尚未得到有效的开发利用。宣龙 式和宁乡式铁矿,约占我国铁矿总储量的 12%,占我国红 铁矿储量的 30%,由于矿石嵌布粒度微细,矿石结构为鲕 状,含有害杂质磷高,目前尚未开发利用。包头白云鄂博 铁矿为大型多金属共生复合铁矿,除铁外,尚有稀土、铌 等多种金属,已发现有 71 种元素、170 多种矿物。包钢目 前采用弱磁-强磁-浮选回收铁和稀土的工艺流程,这种工 艺获得的铁精矿品位低,其主要原因是铁精矿中含有硅酸 盐类矿物,尤其是钾钠含量高,严重影响高炉冶炼效果; 稀土矿物回收率低,总回收率不足 20%,另外其他有价元 素没有得到回收。 我国选铁矿石技术进展 菱铁矿石选矿技术

由于菱铁矿的理论铁品位较低,且经常与钙、镁、锰呈 类质同象共生,因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达 到 45%以上,但焐烧后因烧损较大而大幅度提高铁精矿品 位。比较经济的选矿方法是重选、强磁选,但难以有效地 降低铁精矿中的杂质含量。强磁选–浮选联合工艺能有效 地降低铁精矿中的杂质含量。马鞍山矿山研究院对太钢峨 口铁矿尾矿中碳酸铁矿物的回收利用进行了研究。该碳酸 铁的赋存状态是以铁镁碳酸盐类质同象系列矿物为主,采 用筛分–强磁选–浮选联合工艺流程,最终铁精矿品位在 35%以上(焙烧后铁品位在 51%以上),Si02 含量降至 4% 以下,四元碱度达到 3 以上,既是一种铁原料,又具有炼 铁熔剂的性能,与酸性铁精矿混合冶炼能大大改善冶金性 能。中性或还原磁化焙烧一弱磁选是最原始且可靠的菱铁 矿选矿技术,虽然加工成本较高,但随着铁矿资源紧缺和 价值的升高,该技术的研究与应用逐渐升温。块状铁矿石 (15~75mm)采用竖炉焙烧,而对于粉状铁矿石的焙烧,虽 然曾进行过包括沸腾炉、回转窑焙烧等技术研究,但至今 尚未有大规模的生产实践。近几年,国内有关科研院所又 重新加强对粉状铁矿石培烧技术的研究,并提出了所谓的 “闪烁焙烧技术”,即利用回转窑焙烧技术使粉状铁矿石 快速磁化焙烧。采用该技术对武钢大冶铁矿的强磁精矿、

酒钢强磁中矿、陕西大西沟铁矿等富含碳酸铁矿物的铁矿 石进行了试验研究,铁精矿品位可提高到 55%~60%。 褐铁矿石选矿技术 由于褐铁矿中富含结晶水,因此采用物理选矿方法铁精 矿品位很难达到 60%,但焙烧后因烧损较大而大幅度提高铁 精矿品位。由于褐铁矿在破碎磨矿过程中极易泥化,难以 获得较高的金属回收率。褐铁矿的选矿工艺有还原磁化焙 烧一弱磁选、强磁选、重选、浮选及其联合工艺。过去具 有工业生产实践的选矿工艺有强磁选、强磁选一正浮选, 但受褐铁矿石性质(极易泥化)、强磁选设备(对一 20?m 铁 矿物回收率较差)及浮选药剂的制约,其选别指标较差,而 还原磁化培烧一弱磁选工艺的选矿成本较高,因此该类铁 矿石基本没有得到有效利用。为了提高细粒铁矿物的回收 率,曾进行用褐煤做还原剂和燃料的回转窑焙烧磁选技术 的半工业试验、絮凝一强磁选技术工业试验等,均取得较 好的试验结果。例如,马鞍山矿山研究院对江西铁坑褐铁 矿石进行了选择性絮凝一强磁选技术工业试验,结果表明 铁金属回收率可提高 10 个百分点以上,但由于絮凝设备及 选择性絮凝工艺条件的控制尚未过关而未能工业化。近年 来,随着新型高梯度强磁选机及新型高效反浮选药剂的研 制成功,强磁选—反浮选—焙烧联合工艺分选褐铁矿石取

得明显进展,即先通过强磁—反浮选获得低杂质含量的铁 精矿,然后通过普通焙烧或者与磁铁精矿混合生产球团矿 可大幅度提高产品的铁品位。马鞍山矿山研究院对江西铁 坑褐铁矿等铁矿石的试验研究结果表明,反浮选精矿铁品 位可达到 57%、SiO2 含量降至 5%左右,经焙烧后产品的 铁品位可达到 64%以上,与焙烧、磁选、反浮选联合工艺 相比,生产成本大幅度下降,使该类型铁矿石具有开采利 用价值。 复合铁矿石选矿技术 我国大多铁矿石巾都含有两种以上的铁矿物,种类越多 其可选性越差。该类铁矿石中以共生有赤铁矿、镜铁矿、 针铁矿、菱铁矿、褐铁矿等弱磁性铁矿物者较为难选。常 规的选矿工艺均可用于分选该类铁矿石,但当矿石中含菱 铁矿或褐铁矿较多时,其铁精矿品位和回收率均难以提 高。目前,选矿效果较好的是弱磁—强磁—浮选和磁化焙 烧—反浮选等联合工艺。马鞍山矿山研究院对洒钢铁矿石 (含镜铁矿、菱铁矿及褐铁矿等)粉矿(-15mm)采用强磁-正 浮选工艺的研究结果表明,与现场采用的单一强磁选工艺 相比,在铁精矿品位提高 2 个百分点(达到 49%以上,烧后 达到 58%以上)的同时,铁金属回收率提高 12 个百分点以 上(达到 74%以上)。另外,结合酒钢焙烧精矿性质特点,

避免多段磁选方法和剩磁影响,用再磨—反浮选和再磨— 弱磁—反浮选流程进行了降低焙烧磁选精矿中的杂质含量 试验。在人选粒度 82%一 75?m 的条件下,取得了 SiO2+AI2O3 的杂质含量由 11%以上降到了 6%以下、精矿 铁品位由 55%提高到 59%以上(烧损后铁品位达 60%以 上)、降杂作业回收率达 94%的良好指标。 多金属共生铁矿石选矿技术 我国难选多金属共生铁矿石主要有包头白云鄂博稀土铁 矿和攀枝花钒钛磁铁矿等,该类型铁矿石的特点是矿物组 成及共生关系复杂,因此造成铁精矿选别指标低及共伴生 有价元素的回收率低。其中以包头白云鄂博稀土氧化铁矿 石尤为难选。目前,包钢选矿厂采用弱磁—强磁—反浮选 工艺进行选铁,其强磁精矿中主要有易浮类萤石、碳酸盐 等矿物和难浮难选的含铁硅酸盐类矿物。对于易浮类萤 石、碳酸盐等矿物,包钢选矿厂采用以水玻璃为抑制剂、 GE 一 28 为捕收剂的弱碱性反浮选生产工艺,而难浮难选的 含铁硅酸盐类矿物一直没有得到有效分离,致使铁精矿品 位较低(在 55%以下),精矿中钾钠含量高。马鞍山矿山研 究院的研究结果证明,对于取自于现场,细度为– 0.076mm 占 88%左右、铁品位在 43.5%左右的强磁精矿 样,采用优化组合的反浮选—正浮选工艺流程,并在正浮

选作业采用新型高效捕收剂,全流程浮选闭路试验指标为 精矿产率在 53%左右、精矿铁品位在 62%左右、回收率在 75%左右,同时有害物质如 P、K2O、Na2O、F 降低幅度很 大,为改善该类型铁矿石的选别指标开辟了一条有效的新 途径。另外,对于攀枝花钒钛磁铁矿石,分别采用细筛– 再磨工艺选铁和高梯度强磁–浮选工艺选钛等,该类矿石 的各项选别指标均得纠显著提高。 鲕状赤铁矿石选矿技术 鲕状赤铁矿嵌布粒度极细且经常与菱铁矿、鲕绿泥石和 含磷矿物共生或相互包裹,因此鲕状赤铁矿石是目前国内 外公认的最难选的铁矿石类型。过去,我国曾对该类型铁 矿石进行了大量的选矿试验研究工作,其中还原焙烧一弱 磁选工艺的选别指标相对较好,但由于其技术难点是需要 超细磨,而目前常规的选矿设备及药剂难以有效地回收– 10?m 的微细粒铁矿物,因此该类型铁矿石资源基本没有得 到利用。随着我国可利用的铁矿资源逐渐减少,研究鲕状 赤铁矿石的高效选矿技术已凸显重要性和紧迫性。相关初 步研究结果证明,超细磨一选择性絮凝(聚团)一强磁选或 浮选、还原焙烧–超细磨—选择性絮凝(聚团)–弱磁选或 浮选等高效选矿工艺或选冶联合工艺已显现其优越性。 高硫、磷铁矿石选矿技术

我国大部分铁矿石含有硫、磷等有害杂质。特别是对于 富含磁黄铁矿、微细粒磷灰石或胶磷矿的铁矿石,其铁精 矿除杂的难度极大。铁精矿除硫常用的工艺有浮选、焙 烧,而后者成本高且产生环境污染,因此研究的主攻方向 是强化浮选。马鞍山矿山研究院通过大量的试验研究,研 发出以高效活化剂为关键技术的磁铁矿与磁黄铁矿高效分 离工艺。通过对国内外多个磁黄铁矿型高硫磁铁矿选矿降 硫研究与应用结果证明,与常规浮选相比,铁精矿含硫量 可降低 0.5 个百分点,重要的是铁精矿含硫量可以满足后 续用户的要求。大量的研究成果证明,铁精矿除磷可采用 磁选、反浮选、选择性絮凝(聚团)、酸浸、氯化焙烧–酸 浸、生物浸出及其联合工艺等,其中磁选–反浮选、选择 性絮凝(聚团)–反浮选联合工艺较经济,氯化焙烧–酸浸 工艺除磷效果较好,但成本较高,而生物浸出是将来的发 展方向。 未来的发展方向 近年我国复杂难选铁矿石选矿技术已取得可喜进展,但 由于受我国铁矿石种类复杂及综合选矿技术经济水平不高 的制约,我国复杂难选铁矿石资源的利用率还比较低,甚 至个别矿种基本没有得到利用。因此,我国以后应加强以 下几个方面的研究工作:研究及应用高效的多碎少磨技术

与装备;加强高效焙烧技术与装备研究,重点是细粒(粉状) 物料焙烧技术与装备等;加强高效细粒磨矿分级工艺与装 备研究;加强高效细粒铁矿选矿工艺与装备研究,重点是 深化研究选择性絮凝(聚团)–反浮选联合工艺、装备及其 自动控制,研究选冶联合工艺及生物浸出工艺,研究高效 回收微细粒铁矿物的强磁选机和浮选设备等;研制适合于 铁矿物与含铁硅酸盐类矿物、硫、磷等有害杂质矿物高效 分离的浮选药剂以及微细粒铁矿石的高效分散剂、絮凝(聚 团)剂、浮选药剂等。(作者:孙炳泉)


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