高磷鐵礦石提鐵除磷選礦工藝研究

趙 林（福建省閩西地質大隊）

高磷鐵礦石提鐵除磷選礦工藝研究

趙 林（福建省閩西地質大隊）

高磷鐵礦石的選礦已成為國內外一大選礦技術難題，本文結合當前國內外高磷鐵礦除磷選礦工藝研究現狀和方法，對福建漳平某高磷褐鐵礦石進行了提鐵除磷選礦工藝試驗研究，針對該礦石性質，采用強磁選提質，氯化焙燒-酸浸除磷的提鐵除磷工藝流程，較好的解決了褐鐵礦石含磷較高的難題。

高磷；鐵礦石；提鐵除磷；選礦工藝

隨著我國鋼鐵工業的迅速發展，品位高且易選的鐵礦石資源瀕臨枯竭，合理開發利用復雜難選鐵礦石資源，對緩解我國鐵礦石供求矛盾，促進我國鋼鐵工業發展具有重大現實意義。而磷是鋼鐵冶煉過程中主要的有害元素之一，嚴重影響鋼鐵產品質量，隨著冶金工業的發展，對鐵精礦的質量要求越來越高，對磷的含量也有嚴格的限定，我國要求煉鐵用鐵礦石含磷必須低于0.25%，煉鋼用鐵礦石含磷必須低于0.15%，而我國一些鐵礦山鐵精礦含磷超過0.3%，有的甚至高達0.6%，所以研究高磷鐵礦石提鐵除磷的技術，對國民經濟的發展有著非常重要的意義。本文采用福建漳平某高磷褐鐵礦石作為研究原料，經過各種對比試驗，獲得適合該鐵礦石的提鐵除磷的選礦工藝流程。

1 原料原礦性質

該礦石主要為褐鐵礦，局部含少量的黃鐵礦，黃鐵礦也均已褐鐵礦化。褐鐵礦為礦石中的最主要的礦石礦物，礦物結晶都特別細小，呈隱晶狀。褐鐵礦石中的磷不以獨立的礦物形式存在，鏡下未見到獨立的含磷礦物，磷可能以分散的氧化物形式賦存于褐鐵礦中。非金屬礦物有石英、水云母及多種沉積巖巖屑等。

鐵礦石化學成分如表1。

表1 原礦化學成分

2 試驗研究目標與內容

目標：提高高磷鐵礦石的鐵含量；解決難選高磷鐵礦石磷含量過高的問題；得出焙燒-酸浸除磷過程中焙燒方式，焙燒溫度，酸浸酸的種類和酸浸時間等因素對除磷的影響。

內容：采用傳統選礦法提高高磷鐵礦石的鐵含量，比較出最佳的工藝條件；進行焙燒-酸浸除磷試驗，研究焙燒-酸浸過程中各因素對除磷的影響。

3 試驗方法、結果與討論

3.1 鐵礦石提質試驗

本次試驗通過浮選、重選、磁選三種傳統選礦工藝流程對比，從鐵品位，選礦成本，磷含量，鐵回收率四個方面分析來看，該礦石采用磁選進行鐵礦石提質效果較好。在磁選提質過程中，隨著各種條件因素的變化，鐵精礦中鐵的品位和磷的品位變化不明顯，因為傳統選礦方法針對該礦石除磷的效果較差，磷主要選擇在焙燒-酸浸選別作業中去除。磁選提質條件試驗主要看鐵精礦鐵的回收率，鐵回收率越高越好。影響磁選提質效果的因素主要有磁場強度和試樣粒度。

鐵礦石提質試驗采用磨礦粒度為-200目含量50%、60%、70%、80%四種粒級分別進行磁場強度為 10000、12000、 14000、16000奧斯特強磁選獲得鐵精礦。化驗結果顯示該礦石磁選提質的最佳條件為磁場強度為12000奧斯特，磨礦粒度為50%。得到產率為56.02%，鐵品位為50.41%，鐵回收率為73.64%，含磷為0.86%的鐵精礦。

3.2 焙燒——酸浸試驗

3.2.1 焙燒方式及浸出劑種類對比試驗

將通過提質所得的鐵精礦經過不焙燒、800℃氧化焙燒保溫1H和加入5%NaCl，800℃氯化焙燒保溫1H獲得焙燒鐵精礦，各鐵精礦經過磨礦至-300目含量為80%后，分別在常溫下用濃度10%的HCl、HNO3、H2SO4、NaOH浸出24H獲得除磷鐵精礦，測定各種條件下獲得的鐵精礦磷含量。考查在不同焙燒方式下哪種浸出劑除磷效果較好該對比試驗結果如圖1。

圖1 焙燒方式及浸出劑種類對比試驗結果

圖1試驗結果表明：鐵精礦通過焙燒，鐵含量提高至55%左右，但磷的含量也隨著增加至0.9%。鐵精礦在不焙燒直接進行酸浸，除磷效果較差。鐵精礦經過氧化焙燒后進行酸浸，鐵精礦中磷含量下降較明顯，但還是偏高，未達到合格標準。當鐵精礦經過氯化焙燒后進行酸浸，鐵精礦中磷含量可降至0.25%以下，達到合格標準，其中浸出劑采用H2SO4時，除磷效果最好。

3.2.2 氯化焙燒溫度對比試驗

將提質鐵精礦加入5%NaCl分別在600℃、700℃、800℃、900℃溫度下焙燒，保溫1H，獲得不同焙燒溫度下的焙燒鐵精礦，各鐵精礦磨礦至-300目含量為80%后，分別在常溫下用濃度10%的H2SO浸出24H獲得除磷鐵精礦。測定鐵精礦磷含量，該對比試驗結果如圖2。

圖2 氯化焙燒溫度對比試驗結果

圖2試驗結果表明：隨著焙燒溫度的升高，鐵精礦中磷的含量逐漸減低，當焙燒溫度增加至800℃時，鐵精礦中磷降至0.21%，已符合鐵精礦磷雜質含量要求。

3.2.3 氯化焙燒NaCl用量及保溫時間對比試驗

將提質鐵精礦分別加入1%、2%、5%、10%的NaCl進行800℃氯化焙燒，分別保溫0.5H、1H、2H、4H獲得焙燒鐵精礦，各鐵精礦磨礦至-300目含量為80%后，分別在常溫下用濃度10%的H2SO浸出24H獲得除磷鐵精礦。測定鐵精礦磷含量。考查氯化焙燒NaCl用量及保溫時間對除磷效果的影響，該對比試驗結果如圖3。

圖3 氯化焙燒NaCl用量及保溫時間對比試驗結果

圖3試驗結果表明：隨著NaCl用量和保溫時間的增加，鐵精礦中磷的含量呈下降趨勢，當NaCl用量增加至2%和焙燒保溫時間為0.5H時，鐵精礦中磷的含量降低至0.24%，已符合鐵精礦磷雜質含量要求。

3.2.4 酸浸磨礦粒度和H2SO4濃度對比試驗

將通過提質所得的鐵精礦經過加入2%NaCl，800℃氯化焙燒保溫0.5H獲得焙燒鐵精礦，鐵精礦經過不磨礦或者磨礦至-300目含量為50%、60%、70%、80%后，在常溫下分別用濃度1%、2%、5%、8%、10%的H2SO4浸出24H獲得除磷鐵精礦，測定各種條件下獲得的鐵精礦磷含量。考查酸浸磨礦粒度和H2SO4濃度對除磷效果的影響，該對比試驗結果如圖4。

圖4 酸浸磨礦粒度及硫酸濃度對比試驗結果

圖4試驗結果表明：隨著二段磨礦粒度和H2SO4濃度的增加，鐵精礦中磷含量逐漸降低，當二段磨礦細度增加至80%，H2SO4濃度增加至10%時，鐵精礦中磷含量降至0.24%，已符合鐵精礦磷雜質含量要求。

3.2.5 酸浸時間對比試驗

將提質鐵精礦加入2%的NaCl進行800℃氯化焙燒，保溫0.5H獲得焙燒鐵精礦，鐵精礦磨礦至-300目含量為80%后，在常溫下用濃度10%的H2SO分別浸出1H、6H、12H、24H獲得除磷鐵精礦。測定鐵精礦磷含量。考查酸浸時間對除磷效果的影響。結果顯示隨著浸出時間的增加，鐵精礦中磷含量逐漸降低，當浸出時間增加至24H時，鐵精礦中磷含量降至0.24%，已符合鐵精礦磷雜質含量要求。

3.2.6 高磷褐鐵礦除磷生產工藝流程

通過各種條件的對比試驗后得出生產工藝流程如圖5。在一段磨礦-200目（-0.076mm）含量占50%的條件下，采用12000奧斯特磁場強度強濕磁選進行鐵礦石提質，所得到的鐵精礦經氯化焙燒，再在二段磨礦-300目（-0.05mm）含量占80%的條件下，經H2SO4酸浸，可獲得水冶鐵精礦產率為44.66%，全鐵品位為57.55%，全鐵回收率為69.65%，鐵精礦中含磷為0.24%。

水冶鐵精礦化學成分如表2。

圖5 生產工藝流程圖

表2 水冶鐵精礦化學成分

4 結語

本文研究了難選高磷褐鐵礦石的提質和除磷，利用傳統選礦方法提高鐵礦石的品位，然后用焙燒-酸浸的方法降低鐵礦石的磷含量，比較了浮選，重選，強磁選鐵礦石提質效果，最后選擇強磁選作為第一選別階段。對焙燒-酸浸過程中的各影響因素進行了對比試驗和分析，主要的研究結果如下：

鐵礦石提質階段，磨礦不能磨得太細，否則鐵回收率低。鐵礦石不焙燒無論用何種浸出劑，除磷效果都很差。氧化焙燒雖然對除磷有一定效果，但效果沒有氯化焙燒明顯。

硫酸不僅成本低，而且除磷效果最好。焙燒溫度不用太高，800℃最佳。焙燒保溫時間0.5h就夠了。氯化焙燒NaCl用量不宜太高，太高除磷效果反而變差，以5%用量最佳。酸浸時磨礦粒度不宜太細，過細會導致鐵礦物損失較大。酸浸過程中鐵精礦中磷含量隨著酸的濃度和酸浸時間的增加而降低，都也不是濃度越高越好，時間越長越好，硫酸濃度為10%，酸浸時間為24H，鐵精礦磷含量符合雜質含量要求。

本文對焙燒過程和酸浸過程作了比較詳細的研究分析，但對酸浸除磷尚有許多有待進一步研究，比如工業化應用研究，以及酸浸過程中，硫酸的損耗很小，研究如何充分回收浸出液中的酸和含磷礦物，做到酸的循環利用和礦物的綜合回收。相信隨著這些研究的進一步發展，高磷鐵礦石將得到有效利用。

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[3]孫炳泉.近年我國復雜難選鐵礦石選礦技術進展[J].金屬礦山，2006（03）.

TD951

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2095-2066（2016）36-0106-02

2016-12-13