1、PAGE PAGE 10褐鐵礦選礦工藝研究現(xiàn)狀摘 要：隨著我國鋼鐵工業(yè)的迅速發(fā)展，品位高且易選的鐵礦石資源瀕臨枯竭，合理開發(fā)利用復(fù)雜難選鐵礦石資源，對(duì)緩解我國鐵礦石供求矛盾，促進(jìn)我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展具有重大現(xiàn)實(shí)意義。但研究的結(jié)果表明，目前尚未形成成熟有效的褐鐵礦選礦技術(shù)。并且隨著化石能源的逐漸枯竭和人們對(duì)全球性環(huán)境問題的日益關(guān)注，生物質(zhì)資源以其是可再生綠色能源，且分布廣泛、廉價(jià)易得、資源豐富、可以大大降低能耗等優(yōu)點(diǎn)成為國內(nèi)外眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文將綜述近年國內(nèi)外生物質(zhì)還原焙燒褐鐵礦技術(shù)的最新進(jìn)展及實(shí)驗(yàn)所得最新成果。1.前言：褐鐵礦為無定形鐵的氧化物和氫氧化物，以針鐵礦(-FeO(OH)、水針鐵礦

2、(-FeO(OH)nH2O)為主，以膠狀、腎狀、鐘乳狀產(chǎn)出，呈非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)，常發(fā)育于赤鐵礦-針鐵礦裂隙和晶洞中。由于褐鐵礦具有化學(xué)成分不固定、含鐵量低、水分含量變化大、碎磨過程中容易泥化等特殊特點(diǎn)，屬于極難選鐵礦石，而且我國已探明的褐鐵礦達(dá)到12.3億噸，國內(nèi)擁有大量的褐鐵礦鐵礦資源，由于不能有效利用而不得不依賴于大量的進(jìn)口鐵礦石。近年來研究開發(fā)的褐鐵礦選礦技術(shù)主要包括:洗礦及洗礦重選、浮選、強(qiáng)磁選等單一流程和選擇性絮凝浮選、強(qiáng)磁選浮選、還原焙燒磁選等聯(lián)合流程1。由于受到褐鐵礦自然性質(zhì)的制約，采用物理選礦方法，難以獲得較高的鐵品位，其開發(fā)的價(jià)值受到了極大的限制。但低品位的褐鐵礦經(jīng)一定條件下的

3、還原焙燒后，可以有效地提高其磁性，而且還使礦石疏松而易于冶煉。隨著我國對(duì)鋼鐵需求量的不斷增加，國內(nèi)褐鐵礦利用率又很低，合理開發(fā)利用復(fù)雜難選鐵礦石資源，尋求高效且綠色環(huán)保的選礦技術(shù)日益重要。2.褐鐵礦選礦技術(shù)進(jìn)展2.1單一選礦流程2.1.1重選利用重選工藝處理褐鐵礦，工藝簡(jiǎn)單，主要采用螺旋溜槽進(jìn)行預(yù)先富集后搖床進(jìn)行精選，或是利用離心機(jī)分選細(xì)粒褐鐵礦。張文生等2對(duì)新疆某褐鐵礦進(jìn)行了分選研究。他們所得鐵精礦的產(chǎn)率為43.32%，品味是57.90%，回收率為54.32%。雖然。鐵品味達(dá)到了工業(yè)要求，然而鐵精礦的回收率僅僅50%多，對(duì)資源的浪費(fèi)較為嚴(yán)重。2.1.2單一浮選(正、反浮選)單一浮選法包括正浮

4、選和反浮選。正浮選一般和強(qiáng)磁選相結(jié)合，反浮選一般采用陰陽離子聯(lián)合的工藝進(jìn)行浮選。江源3等進(jìn)行了某褐鐵礦工藝流程試驗(yàn)研究。他們進(jìn)行了正浮選試驗(yàn)，陰離子活化反浮選試驗(yàn)及陽離子反浮選試驗(yàn)等。通過對(duì)比以上三方案以陽離子反浮選方案得到的鐵精礦品位最高56.22%，且此時(shí)鐵的回收率為70.46%，由此得出，陽離子反浮選方案的優(yōu)良性，流程相對(duì)簡(jiǎn)單，選別效率高。王毓華4等做了陰陽離子捕收劑反浮選褐鐵礦試驗(yàn)研究，他們的利用性質(zhì)比較簡(jiǎn)單的褐鐵礦，經(jīng)脫泥后進(jìn)行粗選和掃選，最終的鐵精礦品位超過了57%，并且回收率能達(dá)到70%，可以實(shí)現(xiàn)褐鐵礦的綜合利用。但是該方法有一定的局限性，只能針對(duì)性質(zhì)較簡(jiǎn)單的褐鐵礦，而國內(nèi)褐鐵礦

5、大多成分復(fù)雜且不穩(wěn)定，因此推廣比較困難。流程圖如下圖1-1陰離子反浮選試驗(yàn)流程圖圖1-2陽離子反浮選試驗(yàn)流程王毓華等人5對(duì)廣東某褐鐵礦進(jìn)行了反浮選脫硅新工藝試驗(yàn)。磨礦過程中添加碳酸鈉和水玻璃進(jìn)行礦漿分散，在開路條件下，不脫泥直接用十二胺作捕收劑反浮選硅酸鹽礦物，得到的精礦品位為56.22%，鐵回收率為70.46%。調(diào)整藥劑等各種因素之間的關(guān)系、確定各項(xiàng)工藝參數(shù)值后，在閉路條件下進(jìn)行反浮選，得到鐵精礦品位59.25%，鐵回收率83.42%。與開路試驗(yàn)相比，鐵精礦品位基本保持不變，但回收率卻提高了8.52%。這一試驗(yàn)結(jié)果表當(dāng)對(duì)礦漿進(jìn)行強(qiáng)化分散后，其浮選效果。得到明顯改善，特別是鐵回收率有較大提高，

6、這同樣說明了對(duì)礦泥處理的重要性。2.1.3磁選表3一些礦物的比磁化系數(shù)6，單位：礦物名稱比磁化系數(shù)礦物名稱比磁化系數(shù)針鐵礦20025高嶺土0褐鐵礦20025方解石2.7赤鐵礦25050石英10硅酸鹽25磷灰石3褐鐵礦具有弱磁性，而其常見的連生脈石礦物磁性很小或沒有磁性，這使得磁選工藝成為可能。又由于褐鐵礦磁性弱，因此需采用強(qiáng)磁選。某鐵礦主要有用礦物為褐鐵礦，其次為赤鐵礦;脈石礦物主要為石英、粘土和少量黑云母等。江仁麟和黃成森7對(duì)該礦采用新型高效強(qiáng)磁選設(shè)備進(jìn)行了單一強(qiáng)磁選別，工藝流程為破碎-粗磨-分粒級(jí)強(qiáng)磁選-中礦階段磨礦強(qiáng)磁選和階段磨礦-階段強(qiáng)磁選兩種。采用60mm原礦的分級(jí)強(qiáng)磁選，中礦再磨強(qiáng)

7、磁選方案選別，原礦鐵品位47.95%時(shí)，取得了最終精礦鐵品位54.21%，鐵回收率72.82%，鐵精礦經(jīng)煅燒后的鐵品位60.43%。采用階段磨礦-階段強(qiáng)磁選流程，精礦鐵品位可以達(dá)到56.06%，回收率53.04%，鐵精礦煅燒后鐵品位可以達(dá)到63.00%。分析上述試驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致選別指標(biāo)不理想的原因在于:褐鐵礦的解離度不夠，強(qiáng)磁選雖然保證合適的鐵回收率，但鐵精礦品位下降;褐鐵礦粒度足夠細(xì)，但是強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)小粒度褐鐵礦的選別效果差，使很多力度小的褐鐵礦被甩入尾礦中，導(dǎo)致回收率降低。2.2.聯(lián)合選別流程2.2.1強(qiáng)磁選浮選（1）強(qiáng)磁選正浮選考慮到某褐鐵礦強(qiáng)磁選后尾礦中的粗粒級(jí)品位低，因此可以預(yù)先拋尾，以

8、提高下一作業(yè)入選品位和減少入選量，為此進(jìn)行了強(qiáng)磁選正浮選流程、原礦分級(jí)強(qiáng)磁選正浮選流程、磁尾分級(jí)正浮選流程3種流程試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:3種流程的試驗(yàn)指標(biāo)接近，原因可能是使用的分級(jí)設(shè)備難以解決-0.074到+0.050mm粒級(jí)分級(jí)問題，現(xiàn)有工藝對(duì)于微細(xì)顆粒鐵礦物的回收仍存在較大困難，但從技術(shù)和管理等方面考慮強(qiáng)磁選正浮選（或高梯度磁選）流程是合理的。（2）強(qiáng)磁選反浮選高春慶8等人某褐鐵礦的性質(zhì)和特點(diǎn)，進(jìn)行了強(qiáng)磁選反浮選試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果見下圖。反浮選閉路試驗(yàn)中，精礦鐵品位明顯降低而回收率卻未升高，這表明反浮選中礦的返回明顯惡化精選作業(yè)的分選效果，通過流程改進(jìn)，最終確定流程為磨礦、強(qiáng)磁選反浮選反

9、浮選尾礦再磨再選，取得較好的指標(biāo)。圖1-3強(qiáng)磁選-反浮選流程（3）強(qiáng)磁選正浮選強(qiáng)磁選流程在鐵坑鐵礦的生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)強(qiáng)磁選尾礦進(jìn)行處理，流程如下圖。該工藝于1993年7月8月進(jìn)行了工業(yè)試生產(chǎn)，累計(jì)指標(biāo):原礦含TFe37.91%時(shí)，獲得磁精礦含TFe53.81%，浮、磁精礦含TFe51.41%，解決了多年來浮選精礦品位低 的問題，使浮精產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，又提高了回收率。圖1-4強(qiáng)磁選-反浮選-強(qiáng)磁選流程2.2.2磁化焙燒磁選朱德慶9等人對(duì)安徽褐鐵礦采用還原焙燒磁選工藝進(jìn)行了研究。他們的結(jié)論是在焙燒溫度為850、焙燒時(shí)間為15分鐘內(nèi)以及內(nèi)配煤比例為5%的條件下。經(jīng)磁化焙燒，得到鐵品位為54.15%、磁化

10、率為2.22的焙燒礦；在磁場(chǎng)強(qiáng)度為46.14kA/m的條件下，得到鐵品味為62.94%，鐵回收率為87.99%的鐵精礦。2.2.3還原焙燒磁選浸出流程某褐鐵礦含鈷、錳等，脈石礦物有石英、長(zhǎng)石等，為充分合理利用該粉礦中鐵、鈷、錳資源，某科研單位研究了還原焙燒磁選浸出工藝流程。經(jīng)焙燒磁選后得到鐵精礦品位51%53%，鐵回收率80%;浸出液中鈷濃度1.1g/L，F(xiàn)e/Co10，錳物料中錳29%31%10。2.2.4還原焙燒弱磁選反浮選四川某高磷鮞狀赤、褐鐵礦含有方解石、綠泥石、磷灰石等。李廣濤等11采用了還原焙燒弱磁選反浮選工藝對(duì)其處理。工藝流程及條件見下圖。最終可得到鐵品位為60.92%，含磷量為

11、0.225%的合格精礦，并使鐵回收率達(dá)到72.74%。圖1-5還原-弱磁-反浮選流程2.2.5強(qiáng)磁選焙燒弱磁選舒?zhèn)?2等對(duì)某地低品位褐鐵礦，采用原礦破碎風(fēng)選強(qiáng)磁選焙燒弱磁選流程的選礦工藝，在原鐵品味為38%的情況下，可獲得精礦品位59.7%、回收率69%的指標(biāo)。另外霍杰13等從風(fēng)選入手，經(jīng)風(fēng)選焙燒磁選工藝后，將原礦由40.95%提高到84.50%。該方法一定程度上減輕了對(duì)環(huán)境的污染問題，但多次磨礦和兩次磁選也會(huì)使成本提高。由于我國褐鐵礦多為低品位復(fù)雜難選褐鐵礦，因此，該領(lǐng)域的選礦技術(shù)突破顯得尤為重要。2.2.6鈉化焙燒浸出浮選對(duì)某淋濾沉積型含釩、鉬褐鐵礦采用鈉化焙燒水浸萃取浮選流程。確定各項(xiàng)作

12、業(yè)條件并試驗(yàn)后得五氧化二釩浸出率80.78%，鉬浸出率79.60%;萃取率:V2O399.85%，Mo99.90%。對(duì)反萃液處理后得產(chǎn)品V2O5純度99.82%。萃余液用三氯化鐵沉淀鉬，沉淀率66.70%，鉬精礦含鉬27.11%，萃余液再經(jīng)一次粗選、二次掃選、三次精選，中礦返回浮選，鐵精礦產(chǎn)率49.84%，鐵品位63.67%，鐵回收率81.14%。上述以還原焙燒為基礎(chǔ)的聯(lián)合工藝，雖可以有效地利用褐鐵礦資源，但是這些工藝方法能耗高，工藝過程復(fù)雜，建設(shè)投資大，因而一直未能在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。2.2.7絮凝強(qiáng)磁選陳雯14對(duì)某褐鐵礦進(jìn)行了絮凝強(qiáng)磁選試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:在鐵精礦品位相近情況下，絮凝強(qiáng)

13、磁選比直接磁選的鐵回收率提高了10.97%15.73%，效果非常明顯。分析其原因可能是，原本在強(qiáng)磁選作業(yè)中損失的細(xì)粒鐵礦物，通過選擇性絮凝使其表觀粒度增大，從而受到更大的磁力而得到回收。由此可見，對(duì)細(xì)粒級(jí)褐鐵礦，采用絮凝強(qiáng)磁選聯(lián)合工藝確實(shí)是有效的途徑，但恰當(dāng)把握礦漿的分散和選擇性絮凝過程非常關(guān)鍵。2.2.8選擇性絮凝浮選某褐鐵礦原礦品位36.84%，磨礦細(xì)度-0.074mm占75%，在磨礦過程中添加3000g/t碳酸鈉和2000g/t水玻璃，使礦漿可以良好分散，試驗(yàn)流程見下圖。經(jīng)過選擇性絮凝浮選后精礦品位39.31%，回收率93.02%。由此可看出，采用選擇性絮凝浮選難以顯著提高該礦的鐵的品位

14、，僅提高約3個(gè)百分點(diǎn)15。圖1-6絮凝浮選法流程3.總結(jié)：目前對(duì)于褐鐵礦選礦技術(shù)種類眾多，重選工藝處理褐鐵礦，原理簡(jiǎn)單，但鐵精礦的回收率較低，對(duì)資源的浪費(fèi)較為嚴(yán)重。單一浮選流程相對(duì)簡(jiǎn)單，選別效率高，鐵品位和回收率較重選工藝有很大的提高，但是由于其只適合于性質(zhì)簡(jiǎn)單的褐鐵礦，但國內(nèi)褐鐵礦大多成分復(fù)雜，因此不能得到很好的推廣。強(qiáng)磁選能夠很好的解決鐵品位和回收率低的問題，但是由于褐鐵礦自身性質(zhì)以及設(shè)備的原因?qū)е缕洳荒芎芎玫牡玫竭\(yùn)用。磁化焙燒磁選在選礦方式上能夠快速達(dá)到選礦效果，但是配煤比例較高，不適合大量投入工程。鈉化焙燒浸出浮選工藝方法能耗高，工藝過程復(fù)雜，建設(shè)投資大因此在使用上也受到限制。絮凝強(qiáng)磁選只針對(duì)細(xì)粒級(jí)褐鐵礦有很好的作用，局限性強(qiáng)。選擇性絮凝浮選難以顯著提高該礦的鐵的品位。而生物質(zhì)選礦方法，可以使低品位的褐鐵礦在一定條件下的還原焙燒后，可以有效地提高其磁性，而且還使礦石疏松而易于冶煉，既降低能耗和成本、減少了環(huán)境污染，又可獲得了較好的磁化效果。4.展望：在當(dāng)今眾多的褐鐵礦選礦工藝中，聯(lián)合選別技術(shù)已經(jīng)取得顯著進(jìn)展。特別是磁化焙燒磁化技術(shù)在提高鐵品味及回收率方面優(yōu)點(diǎn)凸顯。而利用生物質(zhì)作為還原劑則更具創(chuàng)新及重大現(xiàn)實(shí)意義。隨