微细粒嵌布难选鲕状赤铁矿现状研究及展望

2012-01-27刘淑贤申丽丽牛福生

中国矿业 2012年1期

刘淑贤，申丽丽，牛福生

(河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009)

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[1]。该铁矿是我国最重要的沉积型铁矿床，广泛分布于我国南部的鄂、湘、赣、川、滇、黔、桂诸省以及甘南地区[2]。该类型铁矿石资源基本没有得到利用，但其储量丰富，我国铁矿资源储量的1/9为鲕状赤铁矿。因此，对其研究具有重大的战略意义[3]。

1 利用现状

长期以来，由于鲕状赤铁矿的结构特点，很不利于矿石的单体解离，对该铁矿的利用一直未得到好的解决。一些大型矿床，如湖北官店(铁矿储量8亿t、含铁品位38.37%～45.11%)、火烧坪(1.6亿t，舍铁品位平均37.85%)，均被划入表外储量，成为呆矿[2]。

从20世纪70年代，国内很多科研院所就针对此类型矿石进行过一些研究，但由于受到当时选矿条件限制，未能取得较好的选别效果。随着国内各大钢铁公司铁矿石资源的紧缺与选矿技术的不断提高，鲕状赤铁矿的开发利用再次受到关注[4]，这对我国的可持续发展具有很大的现实意义。

2 选别技术研究

2.1 传统选别工艺

2.1.1 强磁选-反浮选

董怡斌等[5]通过强磁选-反浮选试验，考察了自行研制的QD系列阴离子捕收剂对鄂西高磷鲕状赤铁矿的反浮选效果。试验结果显示：在-0.074 mm占90%的磨矿细度下，QD系列的3种捕收剂均可以从铁品位为47.87%、磷含量为 0.78%的强磁选精矿，获得铁品位大于52%、磷含量小于0.60%、作业铁回收率大于53%的反浮选铁精矿。其中，QD-02和QD-03的作业铁回收率大于70%，QD-01可将铁精矿磷含量降至0.46%。试验结果证明，QD系列阴离子捕收剂是高磷鲕状赤铁矿的有效反浮选药剂。

2.1.2 絮凝-强磁选

牛福生等[6]通过矿石性质分析，对某地鲕状赤铁矿采用絮凝-强磁选工艺流程进行选别，在矿浆pH值为1l，分散剂水玻璃用量为800+400g/t，絮凝剂淀粉用量为200+100g/t，磁场强度为1194kA/m的条件下，经过1次粗选、1次扫选，获得了含铁55.51%、铁回收率为76.02%的铁精矿。

2.1.3 磁化焙烧-磁选

王成行等[7]对某鲕状赤铁矿进行了磁化焙烧的影响因素的试验研究，确定了最优的磁化焙烧-弱磁选工艺条件为：无烟煤5%，焙烧温度850℃，焙烧时间60min，磨矿细度-0.074mm占70%，弱磁选磁场强度145.6 kA/m。在此最优条件下，得到了铁品位和回收率分别为58.40%和87.86%的铁精矿指标，精矿中的硫达到冶炼要求，可以作配料使用；磷超标，如直接作为冶炼原料，尚需进一步试验研究。

白丽梅等[8]对张家口地区难选鲡状赤铁矿的矿石性质进行了选矿工艺研究。不论是采用强磁-重选，还是采用强磁-反浮选工艺流程，在铁精矿品位为62%的条件下，其回收率均达不到55%。为此，进行了的焙烧-弱磁选试验研究，在焙烧温度850℃、焙烧时间75～90min、矿煤比1l、磨矿细度-0.074mm占80%、磁场强度为80kA/m条件下，经过一次精选，可获得品位63.06%、回收率86.05%的铁精矿。

2.2 深度还原

深度还原已经成为一种新兴的鲕状赤铁矿高效选别工艺，在国内开始发展。

由于鲕状赤铁矿的矿物结构特点，对其进行深度还原，改变其物相，将氧化铁转变为可采用弱磁选分离的金属铁；将矿石微细粒的鲕状结构转变为粒度粗大的粒状结构，为选别创造条件，可简化选别流程，提高铁的金属回收率[3]。

北京科技大学倪文等[9]在对国内某鲕状赤铁矿原矿岩相进行充分分析的基础上，突破传统选别方法的局限，开发了深度还原-磁选新工艺。研究方法是将混合均匀的配和料放入石墨坩埚中,待电阻炉升至一定温度时,将装有配好料的坩埚置入电炉内,在达到预设的温度并保温一定时间后,取出坩埚,进行磨矿和磁选分离作业。它的还原温度为1200℃、还原时间为2h，该方法在实验室条件下取得了较好的实验成果。

东北大学采用煤粉作为还原剂对某鲕状铁矿石进行深度还原，将矿石中的铁矿物深度还原为金属铁，彻底改变铁的存在状态，然后通过磁选的方法富集[10]。研究方法是：将矿粉和煤粉混合均匀,在已确定的适宜还原条件下进行深度还原,还原好的物料水冷、烘干得到深度还原物料。还原物料脱煤后得到还原矿,再对其磨矿，磁选得到最佳流程。得到的精矿品位为88%。

韩跃新等[11]采用深度还原技术将白云鄂博氧化矿石转化为高金属化率的还原物料，然后再经选矿实现了铁、稀土、铌等元素的有效分离及富集。通过对还原温度、还原时间、配碳比等条件的优化，经阶段磨矿-粗细分选流程的选别，取得了很好的效果，该矿最佳深度还原条件：还原温度1225℃，还原时间30min,配碳比2,该条件下还原物料的金属化率为94.48%。本研究采用深度还原技术，实现深度还原物料中铁、稀土、铌等成分的有效分离和富集，为高效利用白云鄂博氧化矿石提供了新的工艺技术路线。

近来，河北联合大学刘淑贤、申丽丽等采用深度还原工艺对某贫细鲕状赤铁矿进行选别，经一段磨矿、两段磁选，取得了最佳分选效果。最优深度还原条件为：还原温度1150℃，还原时间为120min，矿煤比2，该条件下还原物料的金属化率为94.26%，回收率为88.02%，对低品位鲕状赤铁矿选别研究具有重大的战略意义。

可以看出，深度还原对国内难选鲕状赤铁矿的选别有了突破性的进展。

3 存在问题

1)可以看出，强磁选-反浮选、絮凝-强磁选、磁化焙烧-磁选等对难选鲕状赤铁矿的选别有一定的效果，但效果不明显。品位都在52%～63.06%之间，达不到工业标准，回收率也不是很高。单一强磁选工艺、单弱酸性介质浮选及强磁选-浮选工艺等，其中焙烧磁选因其技术经济指标差，已属于淘汰选矿工艺。强磁选是赤铁矿、假象赤铁矿的有效选别方法之一，但当脉石矿物含铁绿泥石时，采用强磁选分选效果差，如桃子溪铁矿原矿品位51%，精矿品位只达55%，尾矿品位高达39%。原因是鲕状赤铁矿嵌布细和铁绿泥石本身含铁高。目前，常规的选矿设备及药剂难以有效地回收-10μm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。

2)高效选别工艺-深度还原产品与煤层中残留物易于分离，脉石含量和硫含量都很低，并且采用煤粉或焦炭作还原剂，易于采购[12]。但是，还原焙烧能耗高，提高了生产成本。