微細(xì)粒嵌布難選鮞狀赤鐵礦現(xiàn)狀研究及展望

劉淑賢，申麗麗，牛福生

(河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山063009)

鮞狀赤鐵礦嵌布粒度極細(xì)，且經(jīng)常與菱鐵礦、鮞綠泥石和含磷礦物共生或相互包裹，因此鮞狀赤鐵礦石是目前國內(nèi)外公認(rèn)的最難選的鐵礦石類型[1]。該鐵礦是我國最重要的沉積型鐵礦床，廣泛分布于我國南部的鄂、湘、贛、川、滇、黔、桂諸省以及甘南地區(qū)[2]。該類型鐵礦石資源基本沒有得到利用，但其儲量豐富，我國鐵礦資源儲量的1/9為鮞狀赤鐵礦。因此，對其研究具有重大的戰(zhàn)略意義[3]。

1 利用現(xiàn)狀

長期以來，由于鮞狀赤鐵礦的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，很不利于礦石的單體解離，對該鐵礦的利用一直未得到好的解決。一些大型礦床，如湖北官店(鐵礦儲量8億t、含鐵品位38.37%～45.11%)、火燒坪(1.6億t，舍鐵品位平均37.85%)，均被劃入表外儲量，成為呆礦[2]。

從20世紀(jì)70年代，國內(nèi)很多科研院所就針對此類型礦石進(jìn)行過一些研究，但由于受到當(dāng)時選礦條件限制，未能取得較好的選別效果。隨著國內(nèi)各大鋼鐵公司鐵礦石資源的緊缺與選礦技術(shù)的不斷提高，鮞狀赤鐵礦的開發(fā)利用再次受到關(guān)注[4]，這對我國的可持續(xù)發(fā)展具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

2 選別技術(shù)研究

2.1 傳統(tǒng)選別工藝

2.1.1 強(qiáng)磁選-反浮選

董怡斌等[5]通過強(qiáng)磁選-反浮選試驗(yàn)，考察了自行研制的QD系列陰離子捕收劑對鄂西高磷鮞狀赤鐵礦的反浮選效果。試驗(yàn)結(jié)果顯示：在-0.074 mm占90%的磨礦細(xì)度下，QD系列的3種捕收劑均可以從鐵品位為47.87%、磷含量為 0.78%的強(qiáng)磁選精礦，獲得鐵品位大于52%、磷含量小于0.60%、作業(yè)鐵回收率大于53%的反浮選鐵精礦。其中，QD-02和QD-03的作業(yè)鐵回收率大于70%，QD-01可將鐵精礦磷含量降至0.46%。試驗(yàn)結(jié)果證明，QD系列陰離子捕收劑是高磷鮞狀赤鐵礦的有效反浮選藥劑。

2.1.2 絮凝-強(qiáng)磁選

牛福生等[6]通過礦石性質(zhì)分析，對某地鮞狀赤鐵礦采用絮凝-強(qiáng)磁選工藝流程進(jìn)行選別，在礦漿pH值為1l，分散劑水玻璃用量為800+400g/t，絮凝劑淀粉用量為200+100g/t，磁場強(qiáng)度為1194kA/m的條件下，經(jīng)過1次粗選、1次掃選，獲得了含鐵55.51%、鐵回收率為76.02%的鐵精礦。

2.1.3 磁化焙燒-磁選

王成行等[7]對某鮞狀赤鐵礦進(jìn)行了磁化焙燒的影響因素的試驗(yàn)研究，確定了最優(yōu)的磁化焙燒-弱磁選工藝條件為：無煙煤5%，焙燒溫度850℃，焙燒時間60min，磨礦細(xì)度-0.074mm占70%，弱磁選磁場強(qiáng)度145.6 kA/m。在此最優(yōu)條件下，得到了鐵品位和回收率分別為58.40%和87.86%的鐵精礦指標(biāo)，精礦中的硫達(dá)到冶煉要求，可以作配料使用；磷超標(biāo)，如直接作為冶煉原料，尚需進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

白麗梅等[8]對張家口地區(qū)難選鱺狀赤鐵礦的礦石性質(zhì)進(jìn)行了選礦工藝研究。不論是采用強(qiáng)磁-重選，還是采用強(qiáng)磁-反浮選工藝流程，在鐵精礦品位為62%的條件下，其回收率均達(dá)不到55%。為此，進(jìn)行了的焙燒-弱磁選試驗(yàn)研究，在焙燒溫度850℃、焙燒時間75～90min、礦煤比1l、磨礦細(xì)度-0.074mm占80%、磁場強(qiáng)度為80kA/m條件下，經(jīng)過一次精選，可獲得品位63.06%、回收率86.05%的鐵精礦。

2.2 深度還原

深度還原已經(jīng)成為一種新興的鮞狀赤鐵礦高效選別工藝，在國內(nèi)開始發(fā)展。

由于鮞狀赤鐵礦的礦物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對其進(jìn)行深度還原，改變其物相，將氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)榭刹捎萌醮胚x分離的金屬鐵；將礦石微細(xì)粒的鮞狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榱６却执蟮牧罱Y(jié)構(gòu)，為選別創(chuàng)造條件，可簡化選別流程，提高鐵的金屬回收率[3]。

北京科技大學(xué)倪文等[9]在對國內(nèi)某鮞狀赤鐵礦原礦巖相進(jìn)行充分分析的基礎(chǔ)上，突破傳統(tǒng)選別方法的局限，開發(fā)了深度還原-磁選新工藝。研究方法是將混合均勻的配和料放入石墨坩堝中,待電阻爐升至一定溫度時,將裝有配好料的坩堝置入電爐內(nèi),在達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度并保溫一定時間后,取出坩堝,進(jìn)行磨礦和磁選分離作業(yè)。它的還原溫度為1200℃、還原時間為2h，該方法在實(shí)驗(yàn)室條件下取得了較好的實(shí)驗(yàn)成果。

東北大學(xué)采用煤粉作為還原劑對某鮞狀鐵礦石進(jìn)行深度還原，將礦石中的鐵礦物深度還原為金屬鐵，徹底改變鐵的存在狀態(tài)，然后通過磁選的方法富集[10]。研究方法是：將礦粉和煤粉混合均勻,在已確定的適宜還原條件下進(jìn)行深度還原,還原好的物料水冷、烘干得到深度還原物料。還原物料脫煤后得到還原礦,再對其磨礦，磁選得到最佳流程。得到的精礦品位為88%。

韓躍新等[11]采用深度還原技術(shù)將白云鄂博氧化礦石轉(zhuǎn)化為高金屬化率的還原物料，然后再經(jīng)選礦實(shí)現(xiàn)了鐵、稀土、鈮等元素的有效分離及富集。通過對還原溫度、還原時間、配碳比等條件的優(yōu)化，經(jīng)階段磨礦-粗細(xì)分選流程的選別，取得了很好的效果，該礦最佳深度還原條件：還原溫度1225℃，還原時間30min,配碳比2,該條件下還原物料的金屬化率為94.48%。本研究采用深度還原技術(shù)，實(shí)現(xiàn)深度還原物料中鐵、稀土、鈮等成分的有效分離和富集，為高效利用白云鄂博氧化礦石提供了新的工藝技術(shù)路線。

近來，河北聯(lián)合大學(xué)劉淑賢、申麗麗等采用深度還原工藝對某貧細(xì)鮞狀赤鐵礦進(jìn)行選別，經(jīng)一段磨礦、兩段磁選，取得了最佳分選效果。最優(yōu)深度還原條件為：還原溫度1150℃，還原時間為120min，礦煤比2，該條件下還原物料的金屬化率為94.26%，回收率為88.02%，對低品位鮞狀赤鐵礦選別研究具有重大的戰(zhàn)略意義。

可以看出，深度還原對國內(nèi)難選鮞狀赤鐵礦的選別有了突破性的進(jìn)展。

3 存在問題

1)可以看出，強(qiáng)磁選-反浮選、絮凝-強(qiáng)磁選、磁化焙燒-磁選等對難選鮞狀赤鐵礦的選別有一定的效果，但效果不明顯。品位都在52%～63.06%之間，達(dá)不到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，回收率也不是很高。單一強(qiáng)磁選工藝、單弱酸性介質(zhì)浮選及強(qiáng)磁選-浮選工藝等，其中焙燒磁選因其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，已屬于淘汰選礦工藝。強(qiáng)磁選是赤鐵礦、假象赤鐵礦的有效選別方法之一，但當(dāng)脈石礦物含鐵綠泥石時，采用強(qiáng)磁選分選效果差，如桃子溪鐵礦原礦品位51%，精礦品位只達(dá)55%，尾礦品位高達(dá)39%。原因是鮞狀赤鐵礦嵌布細(xì)和鐵綠泥石本身含鐵高。目前，常規(guī)的選礦設(shè)備及藥劑難以有效地回收-10μm的微細(xì)粒鐵礦物，因此該類型鐵礦石資源基本沒有得到利用。

2)高效選別工藝-深度還原產(chǎn)品與煤層中殘留物易于分離，脈石含量和硫含量都很低，并且采用煤粉或焦炭作還原劑，易于采購[12]。但是，還原焙燒能耗高，提高了生產(chǎn)成本。

4 對策與建議

1)尋求一種合理助熔劑，可以降低還原溫度，

又減少了經(jīng)濟(jì)成本，對深度還原鐵的生產(chǎn)具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2)測量氧化鐵的還原率及金屬化率，對其進(jìn)行動力學(xué)分析，對深度還原具有一定的指導(dǎo)意義。

3)使得難選鮞狀赤鐵礦的精礦品位達(dá)到90%以上，對我國呆礦的開發(fā)及今后的生產(chǎn)有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 孫炳泉.近年我國復(fù)雜難選鐵礦石選礦技術(shù)進(jìn)展 [J].金屬礦山，2006(3)：11-13，56.

[2] 趙一嗚，畢承思.寧鄉(xiāng)式沉積鐵礦床的時空分布和演化[J].礦床地質(zhì)，2000(4)：350-361.

[3] 張錦瑞，胡力可，梁銀英，等. 難選鮞狀赤鐵礦的研究利用現(xiàn)狀及展望[J].中國礦業(yè)，2007，16(7)：74-76.

[4] 牛福生，吳根，白麗梅，等. 河北某地難選鮞狀赤鐵礦選礦試驗(yàn)研究[J].中國礦業(yè)，2008，17(3)：57-60，68.

[5] 董怡斌，張敏，段正義，等. QD捕收劑對鄂西高磷鮞狀赤鐵礦的反浮選效果[J].金屬礦山，2010(2)：62-65，136.

[6] 牛福生，周閃閃，李淮湘，等. 某鮞狀赤鐵礦絮凝-強(qiáng)磁選試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2010(4)：68-71.

[7] 王成行，童雄，孫吉鵬. 某鮞狀赤鐵礦磁化焙燒-磁選試驗(yàn)研究[J].金屬礦山，2009(5)：57-59.

[8] 白麗梅，劉麗娜，李萌，等. 張家口地區(qū)鮞狀赤鐵礦還原焙燒-弱磁選試驗(yàn)研究[J]. 中國礦業(yè)，2009，18(3)：83-87.

[9] 倪文，賈巖，徐承焱，等. 難選鮞狀赤鐵礦深度還原-磁選實(shí)驗(yàn)研究[J]. 北京科技大學(xué)學(xué)報，2010(5)：287.

[10] 孫永升，韓躍新，包士雷，等. 鮞狀赤鐵礦深度還原礦組成特性及磁選試驗(yàn)研究[J]. 現(xiàn)代礦業(yè)，2010(7)：26.

[11] 高鵬，韓躍新，李艷軍，等. 白云鄂博氧化礦石深度還原-磁選試驗(yàn)研究[J]. 東北大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2010(6)：887.

[12] 周強(qiáng). 直接還原新技術(shù)[J]. 燒結(jié)球團(tuán),1999(1):24-27.