國外某鏡鐵礦提純試驗(yàn)研究

梁 磊 錢有軍 汪 軍 胡 斐

（1.中國冶金科技成果轉(zhuǎn)化有限公司；2.中鋼天源股份有限公司；3.中鋼天源安徽智能裝備股份有限公司）

鏡鐵礦作為一種儲(chǔ)量豐富的鐵礦資源，因其具有磁性較弱、礦物組成復(fù)雜、嵌布粒度偏細(xì)的特點(diǎn)，一直是較難提純利用的礦種［1］。對于鏡鐵礦的分選，多采用磁化焙燒—階段磨礦—磁選工藝［2-3］，但該工藝的適應(yīng)性較弱，生產(chǎn)過程中指標(biāo)波動(dòng)較大。近些年，也有利用階段磨礦—重選—強(qiáng)磁—反浮選［4-5］的聯(lián)合工藝，有效提高了選別指標(biāo)，促進(jìn)了鏡鐵礦資源的高效開發(fā)利用技術(shù)。

國外某鏡鐵礦主要雜質(zhì)僅有少量的硅、鋁礦物，擬通過進(jìn)一步提純，將該礦石資源加工為高端材料的原料，但傳統(tǒng)的磁選、浮選手段很難達(dá)到要求，故借鑒濕法冶金的方法，利用硅、鋁礦物與酸堿反應(yīng)機(jī)理，探究不同方法的除雜效果，為高質(zhì)量利用該鏡鐵礦資源提供理論依據(jù)及實(shí)踐參考。

1 試 樣

試樣來自非洲某礦區(qū)，對其進(jìn)行化學(xué)成分分析和工藝礦物學(xué)分析，化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2，硅、鋁元素分析結(jié)果見表3、表4。

由表1、表2 可知，試樣中全鐵含量68.04%，主要雜質(zhì)SiO2、Al2O3含量分別為1.33%和0.726%，其他雜質(zhì)含量較少；鐵元素中赤褐鐵礦占比最高，達(dá)98.18%，其次為磁性鐵和硅酸鐵，占比分別為1.23%和0.50%；該鐵礦石屬于高品質(zhì)鏡鐵礦，有用于制備高端鐵紅的可能，但后續(xù)需關(guān)注Si、Al雜質(zhì)的去除。

由表3、表4 可知，元素硅主要賦存在石英中，分布率為31.75%，其次賦存在云母、黏土礦物中，分布率分別為23.81%、20.64%，少量賦存在鈉長石、鏡鐵礦、褐鐵礦中，其他礦物中分布較少；元素鋁主要賦存在黏土礦物和云母中，分布率分別為33.33%和30.56%，其次賦存在鏡鐵礦中，分布率為25.00%，少量賦存在褐鐵礦、鈉長石中，其他礦物中分布較少。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

鐵氧體磁器件對鐵紅中硅、鋁含量要求較為嚴(yán)苛，因該試樣有害雜質(zhì)主要分布在石英、云母和黏土礦物中，結(jié)合礦物之間的特性差異，擬分別采用浮選法、堿浸和酸浸方法探索對試樣中雜質(zhì)的去除效果。

2.1 浮選除雜磨礦細(xì)度試驗(yàn)

利用試驗(yàn)室PE100×60 顎式破碎機(jī)將物料破碎至-3 mm，然后利用φ305 mm×305 mm 干式球磨機(jī)磨礦。碳酸鈉作調(diào)整劑、用量1 000 g/t，淀粉作抑制劑、用量800 g/t，十二按作捕收劑、用量150 g/t，浮選礦量300 g，利用試驗(yàn)室1 L 掛槽浮選機(jī)進(jìn)行浮選分離，探索不同磨礦細(xì)度下的浮選指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

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由表5 可知，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.025 mm 含量由81.41%增加到91.36%時(shí)，精礦中硅、鋁含量均有所增加，即磨礦細(xì)度增加后，藥劑對目的礦物的捕收能力略有降低，不利于硅、鋁的去除；故磨礦細(xì)度為-0.025 mm81.41%時(shí)，可獲得產(chǎn)率59.00%、TFe 含量68.54%、SiO2含量1.01%、Al2O3含量0.41%的浮選精礦。

2.2 堿浸除雜試驗(yàn)

2.2.1 堿浸磨礦細(xì)度試驗(yàn)

根據(jù)硅、鋁氧化物的化學(xué)特性，探索NaOH 對雜質(zhì)含量的去除效果。固定試驗(yàn)礦量100 g，NaOH用量1 000 kg/t，浸出反應(yīng)溫度90 ℃，浸出時(shí)間6 h，探索磨礦細(xì)度分別為-0.003 mm 含量13%和50%的除雜效果。試驗(yàn)以浸出后產(chǎn)品中的SiO2、Al2O3含量以及SiO2、Al2O3去除率和鐵損失率來表征浸出效果（下同），試驗(yàn)結(jié)果見表6。

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由表6 可知，增加浸出細(xì)度可改善堿浸效果，隨著磨礦細(xì)度的增加，浸出產(chǎn)物中的SiO2、Al2O3含量下降，鐵損失率增加；故選擇磨礦細(xì)度為-0.003 mm50%，此時(shí)浸出產(chǎn)品中的SiO2含量0.495%、去除率為69.24%，Al2O3含量0.229%、去除率達(dá)78.44%，鐵損失率為4.92%。

2.2.2 堿浸NaOH用量條件試驗(yàn)

固定試驗(yàn)礦量100 g，磨礦細(xì)度-0.003 mm50%，反應(yīng)溫度90 ℃，浸出時(shí)間6 h，考察NaOH 用量對浸出效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

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由表7 可知，增加NaOH 用量，對SiO2、Al2O3的浸出效果改善不明顯，且鐵損失率明顯增加；綜合考慮，NaOH 用量選擇1 000 kg/t，此時(shí)浸出產(chǎn)品中的SiO2含量0.495%、去除率69.24%，Al2O3含量0.229%、去除率78.44%，鐵損失率為4.92%。

2.2.3 堿浸時(shí)間條件試驗(yàn)

固定試驗(yàn)礦量100 g，磨礦細(xì)度-0.003 mm50%，NaOH 用量1 000 kg/t，反應(yīng)溫度90 ℃，考察浸出時(shí)間對浸出效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

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由表8可知，延長浸出時(shí)間，對SiO2、Al2O3的浸出效果有所改善，且鐵損失率略有增加；故選擇浸出時(shí)間為12 h，此時(shí)浸出產(chǎn)品中的SiO2含量0.467%、去除率72.32%，Al2O3含量0.213%、去除率80.88%，鐵損失率為9.33%。

2.3 酸浸除雜試驗(yàn)

2.3.1 酸浸磨礦細(xì)度試驗(yàn)

結(jié)合硅、鋁氧化物的特點(diǎn)，用氫氟酸作浸出劑，探索不同浸出細(xì)度下的除雜效果。固定試驗(yàn)礦量100 g，氫氟酸（質(zhì)量濃度40%）用量220 kg/t，浸出溫度80 ℃，浸出時(shí)間6 h，考察浸出細(xì)度對試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

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由表9 可知，隨著浸出細(xì)度的增加，硅去除率增加，鋁去除率先增加后降低，鐵損失率增大；綜合考慮，浸出細(xì)度為-0.025 mm81.41%時(shí)，酸浸效果較好。

2.3.2 酸浸用量條件試驗(yàn)

固定試驗(yàn)礦量100 g，磨礦細(xì)度- 0.025 mm81.41%，浸出溫度80 ℃，浸出時(shí)間6 h，考察氫氟酸用量對試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

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由表10可知，隨著氫氟酸用量的增加，浸出產(chǎn)品中的SiO2含量總體呈降低趨勢，Al2O3含量波動(dòng)變化，鐵損失率增加；當(dāng)氫氟酸用量為370 kg/t 時(shí)，浸出產(chǎn)品中的SiO2含量0.387%、去除率77.24%，Al2O3含量0.173%、去除率84.58%，鐵損失率10.00%；繼續(xù)增加氫氟酸用量，浸出產(chǎn)品中的SiO2含量趨于穩(wěn)定，Al2O3含量卻有上升趨勢，鐵損失率卻快速增加；因此，氫氟酸用量選擇370 kg/t。

2.3.3 酸浸時(shí)間條件試驗(yàn)

固定試驗(yàn)礦量100 g，磨礦細(xì)度-0.025 mm81.41%，氫氟酸用量370 kg/t，浸出溫度80℃，考察浸出時(shí)間對浸出效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表11。

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由表11可知，隨著浸出時(shí)間的延長，浸出產(chǎn)品中的SiO2、Al2O3含量降低，鐵損失率增加；當(dāng)浸出時(shí)間為6 h 時(shí)，浸出產(chǎn)品中的SiO2含量0.276%、去除率85.57%，Al2O3含量0.182%、去除率85.58%，鐵損失率20.00%；繼續(xù)延長浸出時(shí)間，浸出產(chǎn)品中的SiO2含量下降不明顯，鐵損失率增加；綜合考慮，浸出時(shí)間選擇6 h。

3 結(jié) 論

（1）國外某鏡鐵礦資源全鐵含量68.04%，主要雜質(zhì)SiO2、Al2O3含量分別為1.33%和0.726%，其他雜質(zhì)含量較少。礦物學(xué)分析表明，主要雜質(zhì)元素集中富集在黏土礦物和云母礦物中，是后期除雜需要重點(diǎn)關(guān)注的礦物。

（2）浮選除雜試驗(yàn)結(jié)果表明，磨礦細(xì)度的增加導(dǎo)致捕收劑選擇性降低，不利于雜質(zhì)礦物的去除；在磨礦細(xì)度為-0.025 mm81.41% 時(shí)，可獲得全鐵品位68.54%、SiO2含量1.01%、Al2O3含量0.41%的浮選精礦，硅、鋁雜質(zhì)含量仍較高。

（3）堿浸試驗(yàn)結(jié)果表明，浸出細(xì)度和溫度的提高，有利于雜質(zhì)的去除；在浸出細(xì)度-0.003 mm50%，NaOH 用量1 000 kg/t，浸出時(shí)間12 h 時(shí)，浸出產(chǎn)品中的SiO2含 量0.467%、去 除 率72.32%，Al2O3含 量0.213%、去除率達(dá)80.88%，鐵損失率9.33%。

（4）酸浸試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著浸出細(xì)度、HF 用量和浸出時(shí)間的增加，可提高浸出雜質(zhì)去除率，但同時(shí)也增加了鐵元素的損失率。在浸出磨礦細(xì)度-0.025 mm81.41%、氫氟酸用量370 kg/t、浸出時(shí)間6 h的條件下，硅、鋁相對去除率為85.57%、85.58%，鐵損失率為20.00%。此時(shí)，產(chǎn)品中硅、鋁含量分別降至0.276%、0.182%，可獲得高品質(zhì)鏡鐵礦產(chǎn)品。