高磷铁矿石脱磷技术研究的新进展

ＳｕｐｐｌＯｃｔｏｂｅｒ２００４金属矿山增刊２００４年１０月ＭＥＴＡＬＭＩＮＥ高磷铁矿石脱磷技术研究的新进展纪军（北京矿冶研究总院）摘要分析了高磷铁矿石脱磷的重要性，介绍了当前脱磷工艺的研究现状及方法。对宁乡式鲕状赤铁矿石进行了分散一选择性聚团脱泥反浮选试验研究，铁精矿中的磷含量达到０．２５％以下，闭路试验铁的回收率达到９０．５７％，并取得了较为理想的试验结果。该工艺简单易行，便于在工业生产中推广应用。关键词弱磁性铁矿石脱磷分散选择性聚团ｏｌｌ脱泥反浮选ＮｅｗＡｄｖａｎｃｅｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＤｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ脚曲ＰｈｏｓｐｈｏｒＩｒｏｎＯｒｅＪｉＪｕｎ（＆舛略Ｃ．ｅｎｅｒｄＡｂｓｔｒａｃｔ０ｆＴｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｏｆＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ）ｉｓｏｎｄｅｐｈｏｓｐｈｏｔｉｎｇｏｆｈｉｇｌＩｐｈｏｓｐｈｏｒｉｒｏｎａｘｅｏｒｅａｎａｌｙｓｅｄａｎｄｔｈｅｐｍｓｅｍｕｓｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｓｈ。ｅｔｓｔａｔｔｍａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｎｇｔｏｅｈ．ａｄｏｇｙｒｅ日ｅａｒｃｈｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，Ｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｗｓｓｍａｄｅｔｏｔｒｅａｔａｆｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ—ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｅｎｔａｇｇｌｏｍｅｎｎｉｏｎｍ２ｄＩｏｎｔｅｓｔｍｅｍｆｌｏｔａｔｉｏｎｆｏｒｄｅｓ］ｉｍｌｎｇＮｉｎ鲥∞ｇｔｙｐｅｏｏｌｈｉｅｈｅｍａｔｉｔｅＯｒｅ．Ｔｈｅｐｈ”ｐｂｏｒｊｎｔｈｅｉ—ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｗ∞ｒｅｄｕｃｅｄｔｏｂｅｌｏｗ０．２５％ａｎｄｔｈｅｉｒｏｎｒｅｃｏｖｅｒｙｒｅａｃｈｅｄ９０．５７％ｉｎｔｈｅｄｏｓｅｄｄｒｃｕｈｔｅｓｔ．ｒａｔｈｅｒｉｄｅａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｉｓｔｏｅｈｎｏｌｏｇｙｉｓｂｏｔｈｓｉｍｐｌｅａｎｄｅａｓｙ，ｂｅｎｅｆｉｔｉｎｇｉｔｓｗｉｄｅ印曲ｃａｔｉｏｎｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＷｅａｋｌｙｍａｇｎｅｔｉｃｉｒｏｎｏＴｅ，Ｄｅｐｈｏｓｐｈｏｒｉｎｇ，Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ．Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ８９ｄｏｍｅｒａｆｉｏｎ，Ｄｅｓｌｌｍｉｎｇ，Ｒｅｖｅｒｓｅｆ１０一ｔａｆｔｏｎ随着冶金工业的发展，对铁精矿的质量要求越来越高，冶金新工艺的实施，更对铁精矿的质量提出新的要求。而由于各国对资源的开发总是遵循着先富后贫、先易后难的原则，随着现代工业的高速发展，可利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂。我国铁矿资源极为丰富，铁矿床类型繁多，赋存条件复杂，多组份共生铁矿石较多，硫、磷、二氧化硅等有害杂质含量高，嵌布粒度细，造成选矿难度大，效率低，产品质量差。近年来，受进口优质铁矿石的冲击．严重影响到我国铁矿山的可持续发展。世界主要国家铁矿石指标见表１。我国加入ＷＴＯ盾，国内铁矿山将面临着更加严重的挑战。因此，积极研究开发和采用高效、低成本的选矿技术，降低铁精矿中有害杂质含量，提高和优化铁精矿品质已迫在眉睫。磷灰石、胶磷矿作为铁矿中的有害杂质矿物，常出现在弱磁性铁矿石中。在我国的湘、鄂地区。长江流域，均有大量含磷铁矿石存在。如．梅山铁矿含磷高达０．３８％，“宁乡式”赤铁矿，乌石山矿区。含磷高于０．５％。随着经济的发展，冶炼对人炉物料的要求日益苛刻，进入２０世纪９０年代后，ＣｌｅｖｅｌａｎｄＣｌｅｆｔｓＩｎｃ提出铁精矿含磷应低于０．０２４％，国内对铁精矿的含磷要求０．０５％～０．３％不等。铁精矿质量的好坏直接关系到矿山服务年限，成为奂定其生死存亡的首要问题。醵蒜嘶磊翟藤丽表１世界主要国家铁矿石指标％前苏联３３巴西４７加拿大３３澳大利亚５０美国３２瑞典４ｌ中国３２２５．０２５４—６２６６８５＞６５０．４—２０６．２９＞６３３—５３—５３—５２—４４—２２６５８９０５９．８６５—７０６７、１９７—９８６６．４８０—８５９０ｏｏ＞６０１２．０６＞６０６４．１５）６４２．８０＞５１纪军，北京矿冶研究总院矿物工程研究所，教授级高级工程师１０００４４北京市西直门外文兴街１号。增刊金属矿山２（Ｘ）４年１０月１高磷铁矿石脱磷工艺研究现状近年来．斟内外针对不同的矿石性质，进行了较为深入的铁矿石脱磷工艺研究。主婴工艺有反浮选、选择性絮凝一脱泥、选择性聚团一反浮选、酸浸、高梯度磁选、生物浸出、氯化焙烧一酸浸等。１．１反浮选脱磷反浮选脱磷是最主要的脱磷方法．｜＿ｌ前，随着新型、高教浮选药剂的研制成功及４；断工业化，这一方法得到更加广泛的推广和应用。Ａｔｒａｃ系列捕收荆的成功应用，为微细粒商磷铁矿石反浮选脱磷提供了～条重坚途径。我幽也先后研制成功了ＲＡｌ０５、Ｈ。等一批反浮选脱磷药剂，并应用于工业生产。瑞贝ＫＪ．ｔｕｎｅ选矿厂处理的高磷磁铁矿７了，铁品位６１％，古磷商达１％，选厂将矿石磨至８５％一选（脱磷）一磁选工艺流程，可获得铁品位大于梅山冶金集曰１公司对铁精矿脱磷上作十分苇视，多次进行铁精矿反浮选脱磷小制试验，北京某大学以￥８０１为捕收剂，水玻璃为抑制剂．处理含铁品磷０．１５％，铁的回收率９４．２５％的较好指标。梅山铁矿与ｒ５鞍山矿ｉｈ研究院采用浮选（脱磁铁矿取得了较好的丁．业试验指标，可将磷降至Ｏ．浮选作业铁网收率可达９６．４５％。包头白云鄂博足大型铁、稀十、铌、和萤石多金商影响着选厂的生产发展。后采用弱磁一强磁一反浮选（除杂）综合回收贫氧化矿铁、稀土的选矿新流１２３％．铁回收率７２．５３％。１．２选扦住聚团一反浮选未来弱磁性铁矿选矿面临的突㈨司题是细．而困难，同收率低。近年来，迅建发展起来的选择性聚团分选工艺，为微细粒矿物分选提供了受为广阔的・１８０・选、疏水聚团分选、磁聚团与磁种聚团分选以及复台聚蹦分选。当被分选的矿物问单一颗粒性质差异较小时，聚团可使矿物问的差异增强，同时又保持较高的选择性。分散足该工岂的前题，选择性聚团是该工艺的核心。自１９６４年开始，选择性壤团分选工艺曾用ｆ加拿火Ｊ９，奈克・雷文矿床的高磷铁矿石脱磷研究，其主要工岂过程是经过两段聚ｆ＝珂分选，由含铁５４．６０％、磷０３９％的原矿，得到含铁６８．９０％、含磷低１：０．０２％的铁精矿，铁同收字８５％。文中所介绍的“宁乡式”鲕状赤铁矿脱磷试验，从原矿古磷０。５７％，经选择性聚冈反浮选工艺，小型Ｊ训路试验指标：铁精矿中的磷降趸０．２３６％．铁的同收率达到９０．５６％。１．３酸浸我国鄂西“宁乡式”鲕状赤铁矿资源丰富，约ＩＩ全田铁矿总储培的４％左右，但由于含磷高，难选难冶．节今尚未充分开发利用。某大学曾采用解胶浸矿＾法对乌石山铁矿石进行ｒ脱磷试验．通过浸｝Ｉ｛，可脱磷４０％一５０％．铁ｌ几Ｊ位提岛３％一４％。ｌ４高梯度磁选新制高梯度磁选机的研制成功．能较大幅度地降低有效分选粒度下限，较好地解次了堵塞与夹杂Ｉ可胚，为高磷铁矿石的脱磷提供了一条新的途径。：ＳＩ，ｏｎ系列立环脉动高梯度湿式磁选机已用于工业生产。它的鼓动脉动结构使高梯度磁选效率得到明硅挺高．有效分选粒Ｊ堑下限可达Ｉｏ仙ｍ。ＳＬｏｎ一４，１５００立环脉动高梯度磁选机用于梅ＩＩｌ铁矿铁柏矿脱磷，取得了较好的试验结果。从１９９４年开始．梅山铁矿原矿开采进入高磷区．原矿含磷从０．３５％卜．升到０．４０％以Ｅ，铁精矿含磷达到０．４３％以上，铁精矿的销售出现困难。经多方案选矿降磷试验研究，１９９６年采用中蹿一磁市选抛尾一细碎一察矿浮选脱琉一弱磁一强磁降磷后得到铁精矿。弱磁一强磁降磷ｒ艺具有铁精矿品位岛．铁梢矿过滤性能好的优点．较好地解决了梅山铁精矿硫、磷杂质古量高和铁精矿特性大的问题，剑２０００—２００２年．铁精矿中铁品位达到５８．５％以上，含磷降到０．２５％以下，降磷作业铁的回收率为８９％一９２％。不仅能大幅度降低铁精矿中的磷（降至０．２４６％Ｐ）、硫含最．而且降低了铁精矿的黏度，为后序作业的畅通打下基础。１．５生物浸出当前，生物技术是发展速度最快的新兴产业之４４１ｘｍ，庞用Ａｔｒａｅ系列捕收剂．罘用磷选预选一反浮７１％，含磷小二厂０．０２５％的优质铁精矿。位为５３．２４％，含磷为０。３３％的铁精矿，取得ｒ含硫）一磁选一反浮选（脱鳞）工艺漉程处理梅山高磷２５％以下。试验以Ｔ｛。为捕收剂。水玻璃为抑制剂，属共生矿床．其中贫氧化枯矿除杂（氟、磷）问题一程．可将磁选铁精矿中的磷巾０．３４％降蕞Ｏ．０９２％，铁作业叫收牢９３．４Ｉ％。生产指标为：原矿铁品位３１．３６％．含磷０．８％，铁精矿品位６０．９０％．禽磷０．有害杂质磷灰石、胶磷矿等的嵌布牲度更细。为使其单体解离，往往需要细磨，而使用常规方法则捕集前景。选择性聚团分选工艺主舞有高分子絮凝分纪军：高磷铁矿石脱磷技术研究的新进展一。生物技术以其低能耗，无污染等特点，逐渐显示其强大的优势。在自然界，６０多种元素的分布与微生物有关，微生物参与了ｓ、Ｆｅ、Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｃｏ、Ｓｉ、ｋｉｎ等多种元素的分散一氧化一还原。微生物法废水处理，去除其中的Ｐ已获成功，这表明，微生物有脱Ｐ能力。一方面，微生物需吸收Ｐ来构成细胞组分，如磷脂等；另一方面，需吸收Ｐ来合成三磷酸腺苷（ＡＴＰ）进行能量代谢。许多微生物可进行产酸代谢，代谢产生的有机酸与不溶性磷酸盐起作用，促进其溶解而进入液相。在工业中，细菌预氧化分解硫化物包裹金矿石的工艺，已用于黄金氰化浸金的工业生产，生物技术应用于锰矿石脱磷研究已经展开，相信，不久应用生物技术进行铁矿石脱磷研究也会有所突破。１．６氯化焙烧一酸浸该方法是将矿石与氧化钙混合后在９００—１０００℃条件下焙烧，然后用无机酸浸出磷。所用酸的种类不同，磷的浸出率也就不同。一般情况下，硝酸的浸出率最高，其次是盐酸，硫酸浸出率最低。从技术上看，氯化焙烧一酸浸工艺从红铁矿中脱磷较为成功，脱出率可达９０％以上，但因成本高使其应用受到限制。今后一段时间内，分选新技术将在复合聚团分选、生物技术的应用、新型捕收剂的试验研究、新型高效重、磁设备的研制几方面发展。２选择性聚团反浮选脱磷工艺研究试验矿样为“宁乡式”鲕状高磷赤铁矿石，其主要有用元素是铁，主要有害杂质是磷。利用ＢＫ—ＭＺ一３试剂，采用分散一选择性聚团脱泥反浮选工艺，使铁精矿中的含磷量由原矿含磷０．５７％，降至０．２３６％，闭路试验铁的回收率达到９０．５６％。２．１矿石工艺矿物学简述原矿主要化学成分分析见表２，原矿的矿物含量见表３，铁在各种矿物中的分布见表４。表２原矿的主要化学成分分析结果％试验矿样中赤铁矿、菱铁矿、鲕绿泥石分别占整个矿物量的４３．６％、２６．０％和２４．５％，总计占矿物量的９４．１％，其他矿物含量均较低。经电子探针测２００４年ｌＯ月试，赤铁矿、菱铁矿、鲕绿泥石中的铁分别为６９．０９％、４４．８２％和３４．６９％，其铁的加权平均品位是５３．４０％。赤铁矿呈针状、片状集合体嵌布在菱铁矿与鲕绿泥石中，常与它们互层构成鲕粒，在针状、片状赤铁矿中，存在着许多微细粒的鲕绿泥石的包体。见图１。铁矿物呈粗中细粒不均匀嵌布，粗、中粒较少，细粒较多，由于嵌布粒度微细。单体解离困难。磷矿物主要由磷灰石及焦磷矿组成。微细粒磷灰石一部分浸染在赤铁矿、菱铁矿、鲕绿泥石中，作为它们中的包体存在；另一部分磷矿物浸染在石英等脉石矿石中。表３原矿的矿物组成及含量％表４铁在各种矿物中的分布平衡％２．２分散一选择性聚团脱泥反浮选工艺研究结合试验矿样的工艺矿物学性质，铁矿物及磷矿物的赋存状态，国内外近年来红矿选矿技术的进展和微细粒弱磁性铁矿石选矿新技术，采用分散脱泥一选择性聚团一脱泥反浮选脱磷，可有效地降低铁精矿中磷的含量，提高铁精矿品质。（１）分散与选择性聚团。微细矿粒的良好分散是获得有效分选的必要条件。ＹａｎｇＤ．Ｃ在论述微细粒矿物浮选时曾指出：“矿物混合物的有效分离，要求该系统处于最佳分散状态”，“浮选的最佳分散条件是每种矿物组分都处在临界和最大的分散之间的一种胶态稳定性水平上。”，从而提出控制分散的・１８１・增刊金属矿山２００４年１０只概念。控制分散的实质，是通过加人有效的分散剂和控制矿浆ｐＨ值，调节有用矿物及脉石矿物的表面电性，达到微细粒矿物在矿浆中高度稳定分散的目的。它与选择性聚团相辅相成，在浮选过程中，分散主要体现在选择性的脉石分散，借以改善了微细粒分选的效果。分散与选择性聚团是密不可分的，分选指标的好坏是检验分散一选择性聚团效果好坏的决老陛因素。该试验采用ＢＫ—ＭＺ一３分散剂，使微细矿粒稳定分散，在此基础上进行选择性聚团分选，如图１、图２所示。芝掣雌譬囤１ＢＫ—Ｍｚ一３用量与磷品位关系曲线芝静掣回图２ＢＫ—ＭＺ－３用量与Ｆｅ回收率蒉系曲线随着ＢＫ—ＭＺ一３的加入，精矿中磷的含量逐步降低，铁的回收率逐步提高。取得了较好的分散一选择性聚团分选的效果。（２）脱泥反浮选。在常规浮选中，小于０．０１０面，吸附了较多的浮选药剂，不仅其自身的选择性分离较为困难，而且对其它矿物颗粒的分选产生有害影响。为消除矿泥在浮选中的不良影响，在分散一流程见图３；为比较不同流程对该矿石的适应性，进行了选择性聚团直接反浮选试验，试验流程见图４。不同流程对比试验结果见表５。从表５可见，脱泥反浮选及直接反浮选在精矿铁的回收率高于直接反浮选，消除了矿泥对矿物选择性分离的不利影响。・】８２・（３）闭路试验。闭路试验流程见图５；闭路试验指标见表６。盟Ｏ庸矿４’★Ｎａ０Ｈ１．０００４７｝Ｘ一１４２—３２００４’±ＤＦ５００２‘＋捕收剂２０尸—ｉ亏珥ＤＦＩｏｏＩ２，｝捕收剂２０中矿１尸］扫连３中矿２辅矿围３脱泥反浮选试验流程址。瓣矿４’｝Ｎａ０［１１０００４’｝Ｋ－Ｍｚ一３２００４７±ＤＦ５００２‘｛捕收剂２０租选５’４７ｔＤＦ２００’２’｝捕收剂５０尾矿广—嘲ＤＦ扫是ｌ１００Ｉ２’｝捕收剂十矿１Ｉ尸矸扫妊２｝中矿２糟矿圈４直接反浮选试验流程表５漉程结构比较试验结果％对弱磁性铁矿石的脱磷方法进行了简略的概括，并在此基础上进行了“宁乡式”鲕状赤铁矿石分散一选择性聚团脱磷试验研究，通过适当凋整药剂制度和流程结构。使铁精矿中的含磷量达到０．２５％以下，脱泥反浮选闭路试验铁的回收率达到ｍｉｌｌ的矿物颗粒选择性较差，由于其有较大的比表选择性聚团的基础上，进行了脱泥反浮选试验，试验含磷量及铁的品位相差不大的情况下，脱泥反浮选３结论纪军：高磷铁矿石脱磷技术研究的新进展０７４孤围５脱泥反浮选闭路试验流程表６脱泥反浮选闭路试验结果％２００４年１０月９０．５７％，该工艺简单易行，成本较低，适应性强，易于工业化。为高磷弱磁性铁矿石的降磷提供了一条新的可能途径。参考立赫１余永富．从炼铁工业现状讨论我国铁矿山选矿发展方向及值得注意的若干问题．２００２年全国铁精矿提质降杂学术研讨及技术交流会．珠拇，２００２２方启学，檄细粒弱磁性铁矿分散与复合察团理论及分选工艺研究．［学位论文］：中南工业大学，１９９６３卢尚文，等．宁乡式膏状赤铁矿降礴试验报告．１９９４４孙仲元．高效磁进设备在铁精矿提质降杂中的应用．２００２年全国铁精矿提质降杂学术研讨及技术交流台．珠海．２００２（收稿日期２００４埘－２０）・１８３－高磷铁矿石脱磷技术研究的新进展

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纪军

北京矿冶研究总院

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