褐铁矿选矿工艺现状及发展

褐铁矿选矿工艺的现状及发展StatusandDevelopmentoflimonitebeneficiationprocess11级矿物加工工程1班于浩2011144401011.褐铁矿简介褐铁矿是由针铁矿、纤铁矿、水针铁矿、水纤铁矿以及含水氧化硅、泥质等组成的混合物，其化学成分不固定，嵌布粒度细，且碎磨过程中易泥化，属于复杂难选铁矿石。目前我国已探明的褐铁矿储量约为12.3亿t，主要分布于云南、广东、广西、山东、贵州、江西、新疆和福建等省[1]。由于受褐铁矿矿石性质(极易泥化)、强磁选设备(对-20μm铁矿物回收率较差)、浮选药剂制度和磁化焙烧成本高的制约，褐铁矿资源利用率极低，大部分没有有效回收利用，或根本没有开采。随着铁矿资源贫、细、杂、散趋势越来越严重，以及我国钢铁工业的快速发展，使得铁矿资源供应极度紧张，因此褐铁矿的高效选矿技术已逐渐成为选矿工作者研究的主要方向，并且在褐铁矿选矿技术方面取得了明显的进步。2.现有的选矿工艺2.1强化脱泥-脱硅反浮选工艺采用强化脱泥-多次少量加药、多次浮选工艺，使用新型高效阳离子浮选剂，在高效脱泥措施和分散剂的配合下，通过多级选别的形式，分别对江西、广东和新疆等地的褐铁矿进行选矿试验。结果表明，经过4～5次加药选别，得到的铁精矿品位可达到52%以上，回收率均大于76%。该褐铁矿选矿工艺流程简单，药剂种类少，且铁精矿品位和回收率均较高，整体浮选成本低，具有较高的经济推广价值。单一浮选具有工艺流程简单、对微细颗粒褐铁矿回收效果较好的特点，但由于褐铁矿极易泥化，严重影响浮选效果，因此在浮选前强化脱泥或强化分散矿泥很重要。此外，研究和实践证明，反浮选更适于褐铁矿的提质降杂，但由于褐铁矿颗粒结晶疏松，比表面积较大，在浮选过程中容易大量吸附和消耗药剂，因此宜采用多次少量加药、多次选别的浮选流程。2.2阶段磨矿-反浮选工艺新余钢铁公司铁坑褐铁矿资源丰富，地质储量为3634万t，平均品位在37％以上。但由于矿石具有结构构造复杂、嵌布粒度较细、含泥含水大等特点，褐铁矿并没有得到有效利用。徐柏辉采用阶段磨矿-反浮选工艺进行选矿试验，取得了良好的分选效果，获得品位57.05%、回收率60.78%的铁精矿。该选矿试验工艺流程如图2所示。对于含铁矿物与脉石矿物共生关系密切、嵌布粒度较细的褐铁矿矿石，在粗磨情况下可得到一部分合格精矿，而残留在富尾矿中的有用矿物需再磨再选方能回收。由于褐铁矿矿石具有矿石结构构造复杂、嵌布粒度较细及含泥含水量大的特点，反浮选提铁降硅技术是选矿工作者研究的焦点。2.3强化分散-强磁选工艺采用选择性絮凝脱泥、磁选、浮选及重选等工艺对某褐铁矿进行分选试验。结果表明，强化矿浆分散-强磁选分离工艺最佳，在原矿铁品位37.34%的情况下，可获得铁精矿品位54.12%、回收率62.16%的良好技术指标。该选矿试验工艺流程如图3所示。对于有用矿物和脉石矿物存在较大磁性差异的褐铁矿矿石，通过磁选方法可以得到较理想的分选指标。在原矿磨矿过程中，添加碳酸钠和水玻璃等分散剂强化矿浆分散，是提高磁选分离效率的关键技术。对弱至中磁性的褐铁矿，可以采用强磁选工艺回收，但磁选前强化分散矿泥很重要。2.4闪速磁化焙烧-磁选工艺磁化焙烧-磁选工艺是处理难选铁矿石比较有效的方法之一，该工艺采用热化学处理的方法，将弱磁选铁矿物变成强磁选铁矿物，然后用磁选方法回收。其中，闪速磁化焙烧-磁选工艺解决了该工艺用于处理难选复合氧化铁矿石的关键技术问题，在许多以褐铁矿、菱铁矿等为主的复合氧化铁矿选矿中，得到了良好的选矿技术指标。采用闪速磁化焙烧-弱磁选工艺和氯化焙烧-弱磁选工艺对昆钢包子铺褐铁矿进行对比试验。试验结果表明，闪速磁化焙烧-弱磁选工艺能有效提高铁精矿品位，得到铁精矿产率55.27%、品位59.47%、回收率92.86%的良好指标；氯化离析-弱磁选工艺可获得铁精矿产率36.26%、铁品位77.24%(含P0.22％)、铁回收率80.20%的指标，但该工艺中氯化剂的回收利用有待进一步研究，且工艺成本较高，还需研究解决许多工程化的关键技术。闪速磁化焙烧-弱磁选工艺流程如图4所示。采用单一磁选工艺和还原焙烧-磁选工艺对广西某赤褐铁矿进行选矿对比试验。结果表明，后者选矿效果明显优于前者，得到的铁精矿产率82.70%，品位63.27%，回收率95.99%，有害元素S、P均较低，SiO2、Al2O3、CaO、MgO的含量都能满足高炉冶炼的要求，属于优质铁精矿。该选矿试验工艺流程如图5所示。2.5强化分级-粗粒磁选-细粒絮凝磁选工艺对某褐铁矿进行工艺矿物学研究，拟定了3种选矿工艺流程：单一磁选工艺流程、磁选-反浮选工艺流程和分级-磁选工艺流程。试验结果表明，分级-磁选工艺流程选别指标较好，分级后的两个精矿产品，合计产率为42.53%，TFe品位52.99%，合计回收率55.80%。该选矿试验工艺流程如图6所示。对于低品位细粒嵌布褐铁矿矿石，细磨可以提高精矿品位，同时会产生过磨细泥化现象，导致回收率不高。强化分级-粗粒磁选-细粒絮凝磁选工艺较好地回收在磨矿过程中泥化的细粒铁矿物，提高了精矿回收率。该工艺实施的关键技术是选择性分散、絮凝条件控制和磁选机的选别条件(如给矿浓度、磁场强度和冲洗水等)。2.6粗粒干选-细粒焙烧磁选工艺干式磁选机主要用于选别粗粒强磁性矿石和较细粒弱磁性矿石，由于干式磁选工艺具有结构简单、工作可靠、维修方便的特点，得到了推广应用。为从某赤褐铁矿的细粒尾矿中提取部分合格精矿，程坤等采用粗粒干选-细粒焙烧磁选的技术方案，得到粗粒(粒径＞0.5mm)铁精矿产率38.32%、品位56.60%、回收率51.88%和细粒(粒径＜0.5mm)铁精矿产率42.70%、品位68.04%、回收率68.53%的选矿指标。与传统选别工艺相比，该工艺流程具有投资低、经济回报快及方法简单实用的特点，其工艺流程如图7所示。昆明理工大学对云南化念铁矿的细粒级褐铁矿进行了干式磁选抛尾技术的实验室研究，并应用于工业化生产。研究结果表明，细粒褐铁矿干式磁选抛尾技术可实现-10mm粒级褐铁矿矿石的有效干式磁选，使褐铁矿矿石品位超过50％，矿石的回收率达到86％以上。该技术的工业应用有效地提高了化念铁矿的资源利用率，使矿山的资源利用率提高了11％。选别后粉矿品位从47％提高到50％，粉尾矿可作为烧结原料，实现了化念铁矿褐铁矿选矿无尾洁净生产。工业生产工艺流程如图8所示。2.7重选-强磁选-氯化焙烧-弱磁选工艺针对贵州含铅锌褐铁矿矿石性质，进行重选、磁选、氯化还原焙烧-磁选、重选-磁选-氯化还原焙烧-磁选等选矿工艺研究。试验结果表明，采用重选-强磁选-氯化焙烧-磁选工艺，可获得铅精矿品位25.00%、回收率45.61%、铁精矿品位64.08%、回收率84.74%的良好指标。其中，焙烧过程挥发的铅锌烟气，可通过湿法回收加以利用。该工艺得到的铁精矿铅含量较高，需做进一步处理，如在进入焙烧作业前，减少矿石中的含铅量。该选矿试验工艺如图9所示。采用氯化离析-弱磁选工艺对云南某高磷赤褐铁矿进行选矿试验。试验结果表明，氯化剂用量以25%为宜，还原剂用量以11%为宜，磁场强度以0.15T为宜，磁场细度以-74μm占100%为宜。在最优工艺条件下，铁品位为55.77%，铁回收率为85.48%。选矿试验工艺流程如图10所示。对于褐铁矿矿石中有害杂质硫、磷、铅、锌等的化合物，采用还原焙烧的方法，铁精矿中杂质含量较高。因此，在还原焙烧过程中，加入其他药剂(如氯化剂)，可降低有害杂质含量，得到合格铁精矿。2.8强化分级-重选-反浮选工艺为克服当前褐铁矿选矿磨矿细度不好控制、脱泥流程金属损失量大和精矿品位低等难题，乔利军等学者提出了强化分级-重选-反浮选工艺，得到精矿含铁品位60%左右、回收率68%的良好技术指标。该工艺能够有效控制磨矿粒度，降低脱泥金属损失，提高精矿品位，且流程简单，成本低廉，适于小规模选矿厂选用。该选矿大致工艺流程如图11所示。褐铁矿属易泥化矿物，在破碎、磨矿、运输和搅拌等过程中都会产生泥化，同时含铁矿物和脉石矿物共生关系密切，要想单体解离必然导致过磨细泥化现象。传统的球磨机-螺旋分级机磨矿分级工艺已不能满足褐铁矿磨矿分级的要求，而球磨机-螺旋分级机-高频振动筛工艺却可以有效提高水力分级效率。2.9阶段磨矿-磁选-重选工艺云南某铁矿矿石性质复杂，主要有用矿物为赤铁矿、褐铁矿，磷含量较高，嵌布粒度细且不均匀，部分磷以类质同象形式赋存于铁矿中，属于高磷难选铁矿。原矿经一段磨矿至-0.074mm占78.66%，再进行一粗一精一扫高梯度磁选机磁选，磁精选尾矿和磁扫选精矿合并后进行分级再磨至-0.045mm占78.66%，再进行高梯度磁选机磁粗选，磁粗选精矿进行摇床精选，可获得产率44.42%、铁品位59.01%、回收率6l.06%、磷含量0.34%的铁精矿。该选矿工艺流程如图12所示。对于有用矿物与脉石矿物嵌布关系复杂的铁矿石，可以考虑采用阶段磨矿-阶段选别的工艺流程方案。2.10磨矿-强磁-再磨矿-强磁-反浮选工艺中钢集团马鞍山研究院根据铁坑褐铁矿的具体情况，推荐采用磨矿-强磁-再磨矿-强磁-反浮选工艺，最终得到铁精矿品位56.73%，回收率58.42%。该选矿工艺流程如图13所示。考虑到某些褐铁矿强磁选后尾矿品位低，因此可以预先抛尾，以提高下一作业入选品位，减少入选量。随着新型高效浮选设备及反浮选药剂的研制成功，强磁选-反浮选工艺分选褐铁矿矿石取得了明显的进步，获得了有害杂质含量低的铁精矿，可用作烧结配矿使用。2.11强化分级-重选-磁选-浮选联合工艺为回收利用梅山铁矿尾矿，刘亚辉等采用重磁浮联合工艺，得到精矿含铁品位57%左右，使该尾矿在较低的选别成本下，得到的最终铁精矿满足了市场的要求。对重、磁、浮工艺的合理配置，可以使尾矿中各粒级铁矿物得到了有效的选别，并且该流程中磨矿量小，磨矿费用低，入浮量小，药剂成本低，故该流程的运行成本相对较低。该选矿工艺流程如图14所示。吴文红采用阶段磨矿、粗细分级、重选-磁选-阴离子反浮选工艺流程处理山西某贫赤褐铁矿，在原矿品位30.78%的条件下，取得了精矿品位66.28%、产率38.16%、回收率82.17%的良好选矿技术指标。该选矿工艺流程如图15所示。2.12其他工艺除了上述工艺之外，还有学者提出了焙烧-磁选-酸浸工艺和风选-焙烧-磁选等工艺。针对苏丹某含磷铁矿的工艺矿物学特性，田祎兰等[19]采用焙烧-磁选-酸浸工艺，结果表明，在焙烧温度850℃、焙烧矿与煤比例为100∶10时，焙烧80min，焙烧产品磨矿后进行磁选，磁选精矿用10%浓度的盐酸浸出180min，可获得产率34.65%、品位60.52%、回收率51.26%、含磷0.29%的铁精矿。霍杰等采用风选-焙烧-磁选工艺对海南儋州鲕状褐铁矿进行可选性研究。结果表明，在原矿品位40.15%条件下，得到品位56.55%、回收率84.50%的铁精矿，一定程度上避免了褐铁矿选矿时产生的严重泥化现象，节水节能。3褐铁矿选矿技术发展方向从上述研究进展来看，我国难选褐铁矿选矿技术和综合利用技术水平取得了明显的进步，但由于褐铁矿矿石性质复杂及综合选矿技术经济水平不高的制约，导致我国尚未形成对褐铁矿非常有效的选矿技术。为此，在褐铁矿选矿中，应加强以下几个方面的研究。3.1研究高效褐铁矿选矿联合工艺流程随着铁矿资源贫、细、杂、散趋势越来越严重，单一重选、磁选、浮选工艺已不再适合褐铁矿选矿，多种选矿方法的联合使用则能达到较好的选矿指标，故重磁浮联合工艺流程是褐铁矿选矿的发展趋势。3.2研究新型磨矿分级设备在褐铁矿磨矿分级过程中，由于受到矿石性质和分级效率的限制，非常容易产生矿物过粉碎和粉碎不到位的情况，故开发研究新型的磨矿分级设备或组合设备极为重要。3.3研究高效脱泥系统由于泥化后的褐铁矿金属微粒粒度太细，洗矿机、水力旋流器等设备的脱泥效果不好，脱泥流程金属损失量大，故高效脱泥工艺研究将是褐铁矿开发利用的关键。3.4研究高效浮选药剂褐铁矿浮选属于微细颗粒浮选，浮选速度慢，药剂