高磷铁矿石除磷技术(磷矿浮选工艺) 某高磷铁矿石提质降磷工艺研究
一、引言 铁矿石是钢铁工业的主要原料，世界铁矿资源较为丰富，分布也较为广泛。但是随着现代工业的高速发试用，地球上有限的富铁矿和易选铁矿资源将逐步枯竭，对微细粒级高杂（含P、S）铁矿石的分选显得十分重要。我国高磷铁矿石占世界总储量的14.86％，达74.5亿t。 进入20世纪90年代以后，美国克里夫兰－克里夫斯公司提出铁精矿含磷应低于0.024％，我国钢铁企业则要求铁精矿含磷必须低于0.2％－0.3％，然而我国一些铁矿山精矿含磷超过0.3％，有的甚至高达0.6％。为了很好地利用这些高磷铁矿资源，延长矿山的服务年限，研究铁矿石高效脱磷工艺势在必行。 二、铁矿石工艺研矿物学特征 （一）原矿化学成分与矿物特征 试验样品取自云南某铁矿，原矿多元素分析见表1，铁化学物相分析见表2，主要矿物组成见表3。 表1 原矿样多元素分析（％）
成分| 氧化铝 | 首席行政官 | 全铁 | 船用汽油（Marine Gas Oil的缩写） | Na2O | P | S | 二氧化硅 | 铜 | K2O | 内容4.25 | 5.80 | 42.50 | 3.47 | 0.21 | 0.618 | 1.04 | 10.19 | 0.076 | 0.28 |
表2 铁化学物相分析（％）矿物| 一氟酯 | 褐铁矿 | 硫化铁矿石 | 硅酸铁 | 碳酸铁 | 总计达 | 铁含量5.68 | 25.54 | 8.20 | 1.20 | 2.06 | 42.68 | 铁分配率13.31 | 59.95 | 19.21 | 2.8 | 4.82 | 100.00 |
表3 原矿样主要矿物含量（％）矿物| 赤铁矿和镜铁矿 | 白宝石 | 方解石 | 石英 | 重晶石 | 菱铁矿 | 哥特人 | 黄铁矿黄铁矿 | 磁铁矿 | 高岭石 | 巨斯特矿 | 微斜长石 | 灰铁锰矿 | 其他的 | 内容55.66 | 7.95 | 3.18 | 7.34 | 6.35 | 5.45 | 2.62 | 1.22 | 0.69 | 2.28 | 3.35 | 1.66 | 1.25 | 1.00 |
由表1可以看出，原矿中主要脉石SiO2、Al2O3、CaO、MgO等在选矿过程都应除去，同时，原矿中S、P含量较高。 （二）磷赋存状态和分布工艺特性 电子探针分析表明，磷主要赋存于羟基磷灰石中。未见磷元素在铁矿石中均分布的状态，但磷灰石矿物的粒度较细，在15～80μm之间，要充分分离磷灰石需要较高的单体解离。石英嵌布粒度为3～50μm，重晶石的嵌布粒度＞80μm。 三、选矿降磷工艺研究 （一）磨矿工艺试验 1、磨矿细度对弱磁的影响 由矿物工艺学研究得知，试样中含有部分磁铁矿，这部分铁可采用弱磁选的方法将其选出。试验结果见图1、2。 图1 磨矿细度对弱磁选别回收率的影响 ![]()
磨矿细度对弱磁选品位的影响。从图1和图2可以看出，随着磨矿细度的增加，铁的品位和回收率增加；铁精矿中的磷含量相应降低。表明在试验的整个细度范围内，铁精矿品位符合要求，磷含量不高，弱磁选容易回收铁磁性矿物。2.磨矿细度对强磁场的影响。在罗茨铁矿中，赤铁矿和镜质体占很大比例，属于弱磁性矿物。常用的方法是用强磁选机进行分选。测试结果如图3和图4所示。 图3 磨矿细度对强磁选别回收率的影响 图4 磨矿细度对强磁选别品位的影响 由图3、4可知，磨矿细度越细，对强磁选回收赤铁矿、镜铁矿等越有利，同时也说明，该矿样中铁的嵌布粒度较细，这与工艺矿物学电子探针观察的结果相一致。同样随着磨矿细度的增加，铁精矿中磷的含量从0.436％下降到0.251％。若想降磷和获得较高的铁选矿指标，必须要有足够的磨矿细度。 3、磨矿细度对摇床的影响 重选是选别铁矿的有效手段之一，而作为重选主要设备的摇床具有富集比高、分带精确、操作简便、容易观察等优点而被广泛采用。试验结果见图5、6。 图5 磨矿细度对重选选别回收率的影响 ![]()
磨矿细度对重选品位的影响。从图5和图6可以看出，原矿直接重选后，当-74μ m达到95%时，精矿中铁品位为60.89%，回收率为41.76%，磷含量为0.20%。为了获得合格的铁精矿品位和降磷，矿石单体应充分解离。重选将是提高铁精矿品位和降磷的主要手段。通过综合技术经济论证，确定了弱磁场—强磁场—摇床精选的工艺流程。该工艺不仅操作简单，硅铝硫低，碱度高，而且能改善铁精矿过滤性能，简化过滤流程，降低成本，全面解决了该高磷铁矿石的降磷问题。(二)磁选试验1。弱磁场磁选试验根据工艺矿物学研究，已知原矿中有少量磁铁矿，需要弱磁场提取。因此，采用弱磁场选取磨矿细度为-74μ m占85%的矿样，结果见表4。表4磁场强度对弱磁场分选结果的影响磁性矿物强度/Oe产品 | 生产率 | 官阶 | 回收率 | 铁P | 铁 | P | 560吸引力 | 2.97 | 65.86 | 0.091 | 4.59 | 0.41 | 非磁性物97.03 | 41.90 | 0.683 | 95.41 | 99.59 | 总计达100.00 | 42.61 | 0.665 | 100.00 | 100.00 | 620吸引力 | 3.58 | 64.47 | 0.110 | 5.41 | 0.59 | 非磁性物96.42 | 41.86 | 0.688 | 94.59 | 99.41 | 总计达100.00 | 42.67 | 0.667 | 100.00 | 100.00 | 820吸引力 | 4.08 | 63.94 | 0.123 | 6.12 | 0.76 | 非磁性物95.92 | 41.73 | 0.687 | 93.88 | 99.24 | 总计达100.00 | 42.64 | 0.640 | 100.00 | 100.00 | 1050吸引力 | 5.41 | 62.71 | 0.136 | 7.97 | 1.11 | 非磁性物94.59 | 41.44 | 0.690 | 92.03 | 98.89 | 总计达100.00 | 42.59 | 0.660 | 100.00 | 100.00 | 由表4可知，随着磁场强度增加，磁性产物的产率、铁回收率均增加，而铁品位下降。磷在铁精矿中的含量随着磁场强度的增加而升高。 表5 激磁电流对强磁场选别结果的影响励磁电流| 产品 | 生产率 | 官阶 | 回收率 | 铁P | 铁 | P | 3A吸引力 | 44.96 | 53.06 | 0.251 | 58.74 | 16.38 | 非磁性物55.04 | 30.44 | 1.047 | 41.26 | 83.62 | 总计达100.00 | 40.61 | 0.689 | 100.00 | 100.00 | 5A吸引力 | 51.71 | 47.33 | 0.284 | 60.30 | 30.41 | 非磁性物48.29 | 33.37 | 0.994 | 39.70 | 69.59 | 总计达100.00 | 40.59 | 0.690 | 100.00 | 100.00 | 10A吸引力 | 52.90 | 47.15 | 0.305 | 61.46 | 23.15 | 非磁性物47.10 | 33.20 | 1.137 | 38.54 | 76.85 | 总计达100.00 | 40.58 | 0.697 | 100.00 | 100.00 | 15A吸引力 | 55.24 | 46.02 | 0.440 | 62.63 | 35.17 | 非磁性物44.76 | 33.89 | 1.000 | 37.37 | 64.83 | 总计达100.00 | 40.59 | 0.691 | 100.00 | 100.00 | 20A吸引力 | 61.64 | 45.65 | 0.511 | 69.31 | 45.39 | 非磁性物38.36 | 32.48 | 0.988 | 30.69 | 54.61 | 总计达100.00 | 40.60 | 0.694 | 100.00 | 100.00 |
2、强磁场磁选试验 针对该铁矿赤铁矿、镜铁矿等弱磁性矿物多、铁矿物结晶粒度细、羟基磷灰石嵌布粒度细等特点，要获得满意的铁精矿指标和降磷须作到：1、有较高的单体解离度；2、采用高梯度磁选。因此强磁场磁选试验时采用弱磁选的尾矿，结果见表5。 由表5可看出，随着激磁电流的增加，磁性产物产率增加、铁品位下降、磷品位上升、铁回收率增加。 （三）重选试验 摇床选矿的富集比高，一次分选即可得到最终精矿和尾矿，同时还可根据需要截取一种或数种中矿，是一种分选精确性高的细粒重选方法。因此，将强磁的精矿进行了摇床选别试验。结果见表6。 表6 摇床选别结果（％）项目| 生产率 | 官阶 | 回收率 | 铁P | 铁 | P | 集中注意58.19 | 58.9 | 0.188 | 84.37 | 15.88 |
四、结语 －该铁矿为高磷、硫难选赤铁矿石。主要铁矿物为赤铁矿、镜铁矿，嵌布粒度粗细不均且细粒级含量较多，＜100μm占82.30％，＜50μm占48.10％。磷以羟基磷灰石、硫以重晶石等形式赋存在赤铁矿和镜铁矿中。磷灰石的结晶粒度较细，在15－80μm之间。要提高铁品位和回收率、降低精矿中磷的含量，需要较高的单体解离度。 －加强选择性细磨是降磷和提高精矿指标的重要措施。 －采用弱磁－强磁－摇床工艺，可使铁精矿铁品位提高、杂质含量降低、提高了烧结和冶炼性能，且无环境污染，具有较好的经济和社会效益。
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