鮞狀赤鐵礦選礦綜述

李廣濤+謝賢+周一潔+王雅靜

度細(xì)，通常與有害元素磷共生，在磨礦過程中泥化嚴(yán)重等因素，成為公認(rèn)的難選礦石之一。但是因其儲(chǔ)量巨大，研究此種類型礦石的選礦工作從未停止。本文結(jié)合當(dāng)前鮞狀赤鐵礦選礦方面的研究進(jìn)展，對(duì)鮞狀赤鐵礦的選礦機(jī)理、選礦方法、選礦工藝等進(jìn)行了綜述。

Abstract： The oolitic hematite due to useful minerals with fine particle size distribution， is usually associated with harmful elements such as phosphorus， and is always sliming in the process of grinding， which has become a recognized one of the refractory ores. But because of its huge reserves， this type of ore dressing research has never stopped. In this paper， combined with the current research progress of oolitic hematite ore dressing， beneficiation mechanism of oolitic hematite ore， methods and technics are reviewed.

關(guān)鍵詞：鮞狀赤鐵礦；重選；磁選；浮選；焙燒；酸浸

Key words： oolitic hematite；gravity separation；magnetic separation；planktonic dressing；roast；acid leaching

中圖分類號(hào)：TD951 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）17-0225-03

0 引言

鮞狀赤鐵礦是以鮞狀集合體形式存在的赤鐵礦，其是赤鐵礦逐層凝聚而形成的赤鐵礦物集合體。通常鮞狀體比較小，且彼此間膠結(jié)在一起。鮞狀赤鐵礦嵌布粒度極細(xì)，一般和含磷礦物、鮞綠泥石、菱鐵礦共生或相互包裹。正是由于鮞狀赤鐵礦結(jié)構(gòu)的這種特質(zhì)，使得礦石的單體解理存在很大難度。且經(jīng)過碎礦和磨礦后礦石很容易形成微細(xì)顆粒，再加上其含泥量大的特點(diǎn)，極不利于選礦過程，對(duì)其進(jìn)行開采是全世界的難題。

我國鐵礦資源儲(chǔ)量的1/9為鮞狀赤鐵礦，鮞狀赤鐵礦型鐵礦石資源儲(chǔ)量豐富。如我國南方的寧鄉(xiāng)式鐵礦、北方的宣龍式鐵礦。

近年來我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展迅速，富鐵礦和易選的貧鐵礦儲(chǔ)量正在逐漸減少，面對(duì)這種形勢(shì)，研究鮞狀赤鐵礦意義重大，如何開采鮞狀赤鐵礦成為了當(dāng)前資源綜合利用的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。

近年來，國內(nèi)選礦工作者對(duì)鮞狀赤鐵礦的選礦做了一定的工作。研究?jī)?nèi)容包括酸浸、直接還原法、高梯度磁選、選擇性聚團(tuán)-反浮選、反浮選工藝、脫硫、脫硅、脫磷、氯化焙燒-酸浸工藝、原礦焙燒-磁選-化學(xué)降磷工藝、原礦閃速磁化焙燒-磁選-反浮選工藝等。

1 鮞狀赤鐵礦的礦石特點(diǎn)

鮞狀赤鐵礦礦石主要由鮞狀赤鐵礦組成，另有菱鐵礦、鮞綠泥石和褐鐵礦，有鈣質(zhì)鮞狀赤鐵礦和砂質(zhì)鮞狀赤鐵礦。含鐵品位通常是30%-45%，含磷通常偏高，介于0.4%-1.1%之間，磷的含量通常與礦床所處的地理位置有關(guān)。鮞狀赤鐵礦常和菱鐵礦、鮞綠泥石共生或者互間，有的礦區(qū)礦層中礦相變化較大。鮞狀赤鐵礦的形成與溫暖潮濕的季節(jié)性氣候條件、沉積環(huán)境和介質(zhì)條件等有關(guān)[1]。

2 針對(duì)鮞狀赤鐵礦研究現(xiàn)狀

2.1 強(qiáng)磁-重選聯(lián)合選礦工藝

強(qiáng)磁選對(duì)鮞狀赤鐵礦具有較好的回收率，但是因鮞狀赤鐵礦因與脈石礦物嵌布粒度極細(xì)，不能完全分離，往往得不到較高的精礦品位；而重選往往得到較好的精礦品位，但因重選對(duì)入選粒度要求不能太細(xì)，因此得不到較好的回收率。強(qiáng)磁與重選相結(jié)合，在適當(dāng)?shù)哪サV細(xì)度和選別流程下雖能得到較好的選別指標(biāo)，但此選礦方法選礦流程較為復(fù)雜。

河北理工大學(xué)白麗梅等[2]針對(duì)宣鋼龐家堡龍煙鐵礦的鮞狀赤鐵礦采用階段磨礦—強(qiáng)磁選拋尾—重選產(chǎn)出精礦的工藝流程，首先在較粗的磨礦粒度條件下重選，取得部分合格精礦，將粒度較粗的重選中礦再磨，再磨后與重選礦泥合并強(qiáng)磁選進(jìn)行拋尾，再進(jìn)行重選，重復(fù)進(jìn)行多段，達(dá)到既把礦石磨細(xì)又較少的使礦石泥化。經(jīng)過四段磨礦、四次重選、三次強(qiáng)磁拋尾，在最后磨礦細(xì)度為-0.074mm占95%的條件下，獲得鐵品位為61.01%，回收率為47.85%的鐵精礦。

強(qiáng)磁—重選聯(lián)合選礦工藝，因磨礦力度極細(xì)，往往能夠得到較好的精礦品位，但回收率不高。同時(shí)，如何解決階段性磨礦問題，盡量少產(chǎn)生過磨，是強(qiáng)磁—重選聯(lián)合選礦工藝的難點(diǎn)。同時(shí)該工藝對(duì)解決降低有害元素含量方面效果不甚理想。

2.2 單一浮選選礦工藝

浮選具有工藝簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)。但是，由于鮞狀赤鐵礦礦石特點(diǎn)，磨礦時(shí)產(chǎn)生大量礦泥，礦泥的產(chǎn)生嚴(yán)重影響藥劑效果，進(jìn)而最終影響選別指標(biāo)。因此對(duì)浮選的研究較多，從機(jī)理研究到工藝研究都有報(bào)道。采用單一浮選選別鮞狀赤鐵礦，要求礦石礦物成分較為簡(jiǎn)單，即雜質(zhì)種類較為單一；同時(shí)，在細(xì)磨的情況下，藥劑種類的選擇和用量至關(guān)重要。

貴州工業(yè)大學(xué)的王兢、尚衍波、張覃[3]等以貴州某地復(fù)雜鮞狀構(gòu)造的赤鐵礦為研究對(duì)象，進(jìn)行了浮選試驗(yàn)初步研究，得出對(duì)鮞狀赤鐵礦精礦品位影響最大的是十二胺用量，其次依次為抑制劑GF、NaOH的用量和磨礦時(shí)間；對(duì)回收率影響的次序?yàn)槭酚昧俊⒁种苿〨F用量、磨礦時(shí)間、NaOH用量。

河北理工大學(xué)的于洋等[4]針對(duì)嵌布粒度極細(xì)的鮞狀赤鐵礦（小于20m），極易泥化，具有嚴(yán)重的泥覆蓋現(xiàn)象，傳統(tǒng)方法無法有效回收微細(xì)鐵礦物顆粒。而大量的研究工作表明，選擇性絮凝法是處理微細(xì)粒赤鐵礦的有效分選工藝。微細(xì)礦粒良好的分散是選擇性絮凝的必要條件，過量的分散將破壞選擇性絮凝作用，與此同時(shí)水質(zhì)、pH、攪拌時(shí)間、剪切速率及分散劑用量都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。對(duì)微細(xì)粒鮞狀赤鐵礦，進(jìn)行化學(xué)分散研究，為進(jìn)一步選擇性絮凝分選研究提供基礎(chǔ)。

河北省地礦中心實(shí)驗(yàn)室的龐玉榮等[5]對(duì)礦石中主要成分是隱晶質(zhì)赤鐵礦和石英的國內(nèi)某鮞狀赤鐵礦進(jìn)行了反浮選試驗(yàn)研究。在磨礦細(xì)度-0.074mm83%，粗選石灰和苛化淀粉用量分別為2kg/t和3.2kg/t，粗選油酸和煤油用量分別為1.2kg/t和1.0kg/t，精選油酸用量為0.6kg/t，掃選苛化淀粉用量為0.13kg/t的藥劑制度下，經(jīng)過一次粗選、一次精選、一次掃選的開路流程，得到含鐵品位57.34%，回收率76.37%的鐵精礦。

武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院的彭會(huì)清等[6]分析了鮞狀赤鐵礦大多由于嵌布粒度細(xì)、不均勻，且有用礦物和脈石礦物問的物理化學(xué)性質(zhì)差異不十分明顯，常規(guī)的重選、磁選、浮選等工藝或重磁浮聯(lián)合工藝已無法有效地分選出超細(xì)粒嵌布礦物的有價(jià)成分。通過復(fù)合藥劑聯(lián)合使用，采用選擇性絮凝-反浮選工藝，礦石鐵品位從47.85%提高到54.63%，回收率達(dá)到82.49%。

浮選因其成熟的工藝流程等優(yōu)勢(shì)，是將來使鮞狀赤鐵礦選礦能夠工業(yè)化應(yīng)用的較有前途的工藝。但是，因鮞狀赤鐵礦成分復(fù)雜、原礦品位較低，無論正浮選還是反浮選，在浮選藥劑的選擇以及浮選工藝的確定上都存在不少的難度。如何解決細(xì)磨后礦泥對(duì)浮選的影響，細(xì)磨的選礦成本和高效浮選藥劑研制是決定該工藝能否工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。

2.3 浮選與其他選礦方法聯(lián)合的選礦工藝

單一浮選雖具有優(yōu)勢(shì)，但對(duì)礦石性質(zhì)要求較高。而大多鮞狀赤鐵礦成分復(fù)雜，單一浮選往往得不到好的選別指標(biāo)。大多需采用浮選和其他選礦方法聯(lián)合使用。

河北理工大學(xué)牛福生等[7]對(duì)河北某地難選鮞狀赤鐵礦進(jìn)行了強(qiáng)磁-反浮選試驗(yàn)研究。采用一段磨礦、二次磁選，一次粗浮、一次掃浮的選別流程，試驗(yàn)結(jié)果表明，在原礦全鐵品位47.66%，磨礦細(xì)度-0.074mm目占95%，二次磁選，一次粗浮、一次掃浮的選別流程后，可以獲得鐵精礦產(chǎn)率40.58%、品位62.34%、回收率53.07%的良好分選指標(biāo)。

浮選與其他選礦方法聯(lián)合的選礦工藝，特別是浮選與強(qiáng)磁選聯(lián)合，在鮞狀赤鐵礦選礦中，不管是在提高鐵的品位還是降低有害元素含量方面，都具有巨大優(yōu)勢(shì)，也具有較廣的應(yīng)用前景。但存在細(xì)磨情況下如何保證回收率和細(xì)磨的選礦成本控制等問題。

2.4 還原焙燒-磁選工藝

還原焙燒-磁選工藝一般適用于嵌布粒度細(xì)，有用元素含量低，含有害元素磷不太高的赤鐵礦中。若含磷太高，往往需要添加脫磷劑，但效果針對(duì)某些地區(qū)的赤鐵礦有效。因此，還原焙燒-磁選工藝一般所得精礦含磷仍然超標(biāo)，需進(jìn)一步研究降磷問題。

北京科技大學(xué)楊大偉，孫體昌，徐承焱[8]等對(duì)鄂西某寧鄉(xiāng)式高磷鮞狀赤鐵礦，原礦鐵品位分別為43.65%含磷0.83%。采用添加脫磷劑的還原焙燒-兩段磨礦、兩段弱磁選工藝，可獲得鐵精礦鐵品位為92.34%，磷品位為0.025%，鐵回收率為90.31%的較好指標(biāo)。

同時(shí)，楊大偉，孫體昌，徐承焱等[9]還對(duì)該礦進(jìn)行了還原焙燒同步脫磷工藝研究，其中詳細(xì)研究了還原劑煤用量、脫磷劑NCP用量、焙燒溫度、焙燒時(shí)間等條件，得出在還原劑煤用量為40%，脫磷劑NCP用量為20%，1000℃下焙燒60min，再經(jīng)細(xì)磨、磁選，可以達(dá)到提高鐵品位、降低磷的效果，最終得到產(chǎn)品鐵品位90.09%，鐵回收率88.91%，磷品位0.06%的較好指標(biāo)。

武漢科技大學(xué)鋼鐵冶金及資源利用省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的左倩等[10]對(duì)同為鄂西某寧鄉(xiāng)式鮞狀赤鐵礦進(jìn)行了磁化焙燒-弱磁選的研究，對(duì)原礦鐵品位為43.71%，P含量為0.93%，將-2mm原礦與煤粉按5：1的質(zhì)量比混合，在焙燒溫度為750℃，保溫時(shí)間為1h的條件下焙燒，焙燒礦經(jīng)過粗粒弱磁選拋尾、細(xì)磨至-325目占96%、兩次弱磁精選，可獲得平均鐵品位為60.12%、平均鐵回收率（對(duì)原礦+煤粉）為77.42%的鐵精礦。但鐵精礦含磷0.62%，須通過進(jìn)一步研究使其降低。

河北理工大學(xué)牛福生等[7]對(duì)河北某地難選鮞狀赤鐵礦采用還原焙燒-弱磁選工藝流程，在焙燒溫度為850℃、焙燒時(shí)間為75min時(shí)，磨礦細(xì)度為-0.074mm占80%，磁感應(yīng)強(qiáng)度為80kA/m時(shí)，可得到產(chǎn)率為69.12%、品位為62.01%、回收率為87.75%的鐵精礦。

廣西大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院的沈慧庭等[11]針對(duì)難選鮞狀赤鐵礦，在實(shí)驗(yàn)室條件下采用磁化焙燒-磁選工藝制取鐵精礦，研究了還原時(shí)間、溫度、還原劑用量等對(duì)兩種焙燒過程的影響。研究結(jié)果表明：采用無煙煤作還原劑，在850℃時(shí)焙燒45min的焙燒礦經(jīng)過磁選后獲得鐵精礦品位達(dá)到61.60%，回收率達(dá)到96.65%的較好指標(biāo)。

東北大學(xué)的孫永升等[12]對(duì)某地鮞狀赤鐵礦采用深度還原工藝，直接將礦石中含鐵礦物轉(zhuǎn)化為金屬鐵，然后采用磁選的方法回收，取得了良好的指標(biāo)。

昆明理工大學(xué)的王成行等[13]對(duì)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(shí)間60min，磨礦細(xì)度-0.074mm占70%，弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度145.6kA/m。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)。

還原焙燒-磁選工藝，對(duì)鮞狀赤鐵礦選礦效果較好，也是目前研究較多的方向之一。通過此方法，完全可以得到較高的精礦品位和回收率。但此工藝選礦成本較高，在還原焙燒過程中，如何解決工業(yè)應(yīng)用中充分還原而不產(chǎn)生過度還原，以及選礦成本過高的問題，是決定該工藝能否工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵。

2.5 還原焙燒-磁選-反浮選（酸浸）

還原焙燒-磁選能夠很好地提高鐵的品位，但后續(xù)往往還需采用浮選或酸浸進(jìn)行降磷。浮選工藝比較成熟，對(duì)環(huán)境的污染較小，通常優(yōu)先考慮采用浮選處理。在浮選效果較差時(shí)，會(huì)考慮酸浸等方法。

筆者曾對(duì)四川某高磷鮞狀赤褐鐵礦進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，采用了單一浮選、強(qiáng)磁選、強(qiáng)磁-浮選聯(lián)合等，均沒有達(dá)到理想的效果，采用還原焙燒-磁選的方法，可得到鐵品位60%以上的鐵精礦，但鐵精礦含磷達(dá)0.4%以上，磁選精礦采用酸浸的工藝可以把磷降到0.1%左右。效果很好。但因廢液的污染環(huán)境問題，沒有采用。最終采用還原焙燒-弱磁選-反浮選工藝流程處理該礦石，獲得了鐵品位為60.92%、磷含量為0.225%，回收率達(dá)到72.74%的鐵精礦[14]。

中南大學(xué)的郭宇峰等[15]對(duì)貴州某鮞狀赤鐵礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究，得出常規(guī)物理選礦方法無法對(duì)該礦石有效分選。采用磁化焙燒-磁選流程，能得到鐵品位為55.74%，鐵回收率為57.11%的鐵精礦，但磷含量為0.258%；對(duì)磁化焙燒-磁選所得鐵精礦進(jìn)行酸浸降磷，可使精礦磷含量降到0.065%，同時(shí)鐵品位提高到57.73%，鐵回收率為50.81%。

該工藝選礦效果較好，能得到較高的精礦品位以及較好的回收率。但選礦成本較高是影響該工藝工業(yè)應(yīng)用主要的因素。

2.6 重選-化學(xué)選礦

重選與強(qiáng)磁選均為提高精礦鐵品位的有效途徑。對(duì)某些地區(qū)的鮞狀赤鐵礦，重選提高精礦鐵品位效果較好。而重選一般情況下，對(duì)降低磷的含量效果不好，因此要用其它的選礦方法降低磷的含量。常見的是浮選，有時(shí)也用酸浸等其它選礦方法。

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實(shí)驗(yàn)室的陳文祥等[16]對(duì)巫山桃花高磷鮞狀赤鐵礦聯(lián)合選礦脫磷工藝進(jìn)行了研究。根據(jù)礦石性質(zhì)，研究了物理選礦、化學(xué)選礦以及物理選礦與化學(xué)選礦聯(lián)合選礦工藝。得出研究結(jié)果，重選-化學(xué)選礦脫磷可以把高磷鮞狀赤鐵礦中磷從1.13%降低至0.077%，達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鐵礦中磷含量的要求，并且脫磷成本較低，脫磷溶液可以通過回收得以利用，不會(huì)對(duì)環(huán)境形成污染。

該工藝在降低有害元素方面具有非常明顯的效果。但在保證精礦品位的情況下如何保證回收率以及廢液的污染治理等問題是該工藝工業(yè)應(yīng)用的難點(diǎn)。

3 結(jié)論

①鮞狀赤鐵礦因其特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)造，使其成為世界上公認(rèn)的難選鐵礦石之一，目前工業(yè)上仍未能大規(guī)模開發(fā)利用。國內(nèi)鮞狀赤鐵礦的選礦研究，大多處于試驗(yàn)室研究或半工業(yè)試驗(yàn)階段。

②針對(duì)鮞狀赤鐵礦選礦的實(shí)驗(yàn)室研究，由于物理選礦方法（強(qiáng)磁選、浮選、強(qiáng)磁-浮選相結(jié)合等）通用性不強(qiáng)，僅對(duì)某些地區(qū)的鮞狀赤鐵礦效果較好。因此大多采用化學(xué)選礦選礦方法，及還原焙燒改性、磁選提鐵、浮選或酸浸降磷等方法。

③還原焙燒-磁選效果較好，但如何解決焙燒成本較高、提高還原效果、研制高效還原設(shè)備是今后重點(diǎn)要解決的問題。

④超細(xì)磨與強(qiáng)磁、浮選相結(jié)合研究較少。在鮞狀赤鐵礦的特殊構(gòu)造背景下，超細(xì)磨可以使有用礦物與脈石礦物解離，是能夠得到較好的精礦品位的前提保證，同時(shí)與其他物理選礦方法（強(qiáng)磁選、重選）等相結(jié)合，又是保證回收率的基礎(chǔ)。因此該工藝是將來的研究重點(diǎn)之一。但是，如何解決階段磨礦、礦泥對(duì)浮選的影響、浮選藥劑的選擇等是該工藝需要解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

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