賀愛平

(中南冶金地質(zhì)研究所，湖北宜昌 443000)

鄂西高磷鐵礦選冶技術(shù)及開發(fā)方式探討

賀愛平

(中南冶金地質(zhì)研究所，湖北宜昌 443000)

總結(jié)鄂西高磷鐵礦不同選冶工藝的技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)化的可能性，介紹該區(qū)鐵礦開發(fā)現(xiàn)狀，提出應(yīng)根據(jù)礦石工藝特征、鋼鐵冶金產(chǎn)品發(fā)展方向、業(yè)主投資意愿和鐵礦供給形勢(shì)之異同，制定不同的開發(fā)利用技術(shù)路線，爭(zhēng)取早日開發(fā)鄂西鐵礦。

高磷鮞狀鐵礦;礦石工藝特征;開發(fā)利用技術(shù)

0 引言

鄂西是中國(guó)高磷鮞狀赤鐵礦礦集區(qū)，已探明資源量20億t，潛在資源量15億t以上。礦床規(guī)模大而集中，在面積不大的宜昌、恩施兩地區(qū)，有大型鐵礦4處、中型鐵礦25處(部分經(jīng)進(jìn)一步勘查可上升為大型)、小型鐵礦23處。鄂西鐵礦資源總量堪比中國(guó)十大鐵礦任一礦區(qū)資源量，其資源量占全國(guó)同類鐵礦資源總量的53.6%，占湖北省鐵礦資源總量的68.2%，占湖北省鐵礦保有儲(chǔ)量的80%以上，是湖北省乃至中國(guó)未來鐵礦資源的重要保障。因礦石中鐵礦物嵌布粒度微細(xì)、磷含量高，鐵礦物與鋁、硅、磷質(zhì)脈石礦物呈鮞狀、豆?fàn)?、腎狀等復(fù)雜形式產(chǎn)出，機(jī)械選礦提鐵脫磷困難，精礦鐵品位難于大幅提高，使得這一類鐵礦資源一直不能滿足中國(guó)鋼鐵企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的需求，未能大規(guī)模開發(fā)利用。

中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量巨大，鐵礦石自給率低，對(duì)進(jìn)口鐵礦依賴程度高，致使近十年來國(guó)際鐵礦價(jià)格一路大幅上揚(yáng)(見表1)。雖然進(jìn)口優(yōu)質(zhì)鐵礦提高了鋼鐵冶煉原料品質(zhì)，使高爐冶煉技術(shù)指標(biāo)有較大提升，但過高的鐵礦價(jià)格兌沖了上述技術(shù)指標(biāo)提升帶來的效益，導(dǎo)致全國(guó)鋼企利潤(rùn)率極低。2011年中國(guó)部分鋼企出現(xiàn)虧損，全國(guó)大中型骨干鋼企平均利潤(rùn)率僅為2.4%;2012年二季度起，全國(guó)國(guó)有鋼企大面積出現(xiàn)虧損。

面對(duì)國(guó)內(nèi)鐵礦供應(yīng)不足的瓶頸，中國(guó)采取加大國(guó)外礦權(quán)投資、整頓鐵礦進(jìn)口秩序等措施應(yīng)對(duì)。但國(guó)外投資環(huán)境復(fù)雜多變，勘查和開發(fā)成本高，故對(duì)國(guó)外鐵礦依賴的程度不能太高，勘查和開發(fā)國(guó)內(nèi)鐵礦資源是保障中國(guó)鐵礦資源戰(zhàn)略安全的基礎(chǔ)。

鑒于中國(guó)嚴(yán)峻的鐵礦供給形勢(shì)、國(guó)家鐵礦資源開發(fā)戰(zhàn)略與規(guī)劃和近些年高磷鐵礦選冶技術(shù)的較大突破，鄂西高磷鐵礦已具備了較好的半工業(yè)乃至工業(yè)開發(fā)試驗(yàn)條件。而采用何種工藝技術(shù)路線開發(fā)利用這一資源，則需根據(jù)不同礦區(qū)礦石工藝特征和不同投資主體的目標(biāo)意愿來確定。

1 高磷鮞狀赤鐵礦選冶技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1 重選(脫泥)或強(qiáng)磁選—反浮選工藝

北京礦冶研究院邵廣全教授等對(duì)宜昌長(zhǎng)陽(yáng)火燒坪高磷鐵礦進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室反浮選擴(kuò)大試驗(yàn)研究，獲得的鐵精礦TFe＞57%、P 0.22%、鐵回收率＞78%。該工藝礦石入選粒度較粗(70% －0.075 mm)，并將磁鐵礦選礦中精礦細(xì)篩除雜工藝加以應(yīng)用，所獲鐵精礦各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均較好。這一技術(shù)已在長(zhǎng)陽(yáng)新首鋼礦業(yè)有限公司50萬(wàn)t規(guī)模工業(yè)試驗(yàn)選廠得到較好應(yīng)用，工業(yè)試驗(yàn)時(shí)，通過進(jìn)一步對(duì)浮選藥劑和流程的優(yōu)化，脫磷率得到進(jìn)一步提高。

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所張?jiān)芯繂T等，在實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大試驗(yàn)條件下，采用脫泥—陰離子反浮選脫磷—陽(yáng)離子反浮選脫硅工藝，處理恩施建始官店高磷酸性鐵礦，所獲鐵精礦TFe＞57%、P＜0.3%、鐵回收率＞80%。該工藝中采用了自主研發(fā)的EM-501脫磷捕收劑和EM-506脫硅捕收劑［1］，選礦綜合成本為150元/t精礦左右。用該工藝處理重慶巫山桃花高磷酸性富礦(TFe50%左右)，獲鐵精礦TFe＞56%、P0.18%、回收率＞80%。采用強(qiáng)磁選—反浮選脫磷脫硅工藝處理巫山桃花酸性貧礦，擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果為鐵精礦 TFe53.41%、P0.26%、回收率 ＞70%，這一成果獲得了業(yè)主重鋼公司的認(rèn)可，認(rèn)為“工藝流程簡(jiǎn)單、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、易工業(yè)化”，為此，重鋼公司在巫山桃花礦區(qū)正在興建年處理80萬(wàn)t礦石工業(yè)試驗(yàn)選廠。

在實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)條件下，采用重選(脫泥)—反浮選工藝處理鄂西高磷鐵礦獲得較好指標(biāo)的研究成果還有:北京礦冶研究總院紀(jì)軍教授(原礦TFe52.59%，精礦 TFe54.11%，P 0.23%、回收率 90.57%)［2］、曾克文(原礦 TFe42.66%、精礦 45.22%、P0.23%、回收率84.74%)［3］;中南冶金地質(zhì)研究所蘇恩清等(原礦TFe46.30%、精礦 TFe54.15%、P0.228%、回收率77.0%)、賀愛平(原礦 TFe48.5%、精礦 TFe55.32%、P0.24%、回收率79.42%);湖北三鑫公司朱江等(原礦 TFe45.87%、精礦 TFe57.09%、P0.163%、回收率71.76%)［4］。

1.2 焙燒—磁選(—反浮選)工藝

張?jiān)炔捎帽簾胚x—反浮選脫磷工藝處理巫山桃花低品位酸性礦，原礦TFe41%左右、P0.77%左右，獲精礦 TFe57%、P0.22%、回收率 73%［5］;長(zhǎng)沙礦冶研究院王秋林等采用該工藝處理高酸度高磷鐵礦，原礦TFe43.5%、P0.85%，獲精礦TFe61.88%、P0.25%、回收率79.95%［6］;武漢工程大學(xué)張漢泉等采用該工藝處理TFe43.76%、P0.84% 的 鄂 西 高 磷 鐵 礦，獲 精 礦TFe59.87%、P0.28%、回收率 71.08%［7］;中南冶金地質(zhì)研究所采用磁化焙燒—磁選處理長(zhǎng)陽(yáng)火燒坪低品位半自熔性礦，原礦TFe42%左右、P0.96%，獲精礦TFe61%左右、P0.45%、回收率86%;武漢理工大學(xué)、昆明理工大學(xué)、武漢科技大學(xué)、浙江大學(xué)等均進(jìn)行過焙燒—磁選處理鄂西高磷鐵礦的試驗(yàn)，所獲鐵精礦TFe77% ～87%，但其中磷含量均超標(biāo)［8－10］。

上述研究大多局限于實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)，所獲產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)相對(duì)該工藝的經(jīng)濟(jì)成本和環(huán)境成本，并不太理想。

1.3 加鹽金屬化還原焙燒—磁選工藝

20世紀(jì)70年代始，地礦部峨眉礦產(chǎn)綜合利用研究所、中南冶金地質(zhì)研究所等多家科研單位，均開展過用鄂西高磷鐵礦原礦或精礦金屬化焙燒—磁選生產(chǎn)還原鐵的試驗(yàn)研究;所獲還原鐵產(chǎn)品TFe在90%以上，鐵回收率90%左右，但還原鐵中的磷反而得到富集。

近些年，北京科技大學(xué)、中南大學(xué)等在高磷鐵礦加鹽焙燒—磁選生產(chǎn)低磷還原鐵方面取得重大突破。焙燒過程中加入堿金屬或堿土金屬鹽及其它輔助添加劑，可與高磷鐵礦中的硅、鋁脈石礦物生成鋁酸鹽和鋁硅酸鹽，改變了硅、鋁元素物相、破壞了原有的鮞狀結(jié)構(gòu)，從而使硅、鋁、磷等脈石礦物通過細(xì)磨與鐵礦物解離開來;同時(shí)加鹽焙燒使赤鐵礦、褐鐵礦晶格點(diǎn)陣發(fā)生畸變、產(chǎn)生微孔，使還原氛更易擴(kuò)散到反應(yīng)界面上，從而加速了氧化鐵的還原反應(yīng)［11］。對(duì)恩施建始縣官店涼水井礦區(qū)高磷鐵礦進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)結(jié)果為:原礦 TFe43.65%、P0.83%，還原鐵 TFe92.34%、P0.025%、回收率 90.30%［12］;工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果為:原礦TFe42.59%、P0.87%，還原鐵 TFe92.56%、P0.089%、回收率82.77%。該工藝處理鄂西高磷鐵礦所獲產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，達(dá)到了項(xiàng)目業(yè)主武鋼集團(tuán)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的要求。初步成本概算，該工藝經(jīng)濟(jì)上可行［13］。

中南冶金地質(zhì)研究所對(duì)建始官店伍家河礦區(qū)高磷鐵礦進(jìn)行了加鹽金屬化焙燒—磁選試驗(yàn)研究，原礦TFe41.80%、P0.85%，還原鐵 TFe90.91%、P0.08%、回收率91.22%;研究結(jié)果還認(rèn)為，采用該類工藝處理鄂西高磷鐵礦，磁選產(chǎn)生的尾礦為高鋁高硅礦物微細(xì)粉體，因經(jīng)過高溫焙燒，硅、鋁質(zhì)具有一定反應(yīng)活性，其物化性質(zhì)類似煉鋼廠細(xì)磨鋼渣，可與水泥熟料礦物成分反應(yīng)，因此可作為水泥混凝土礦物摻合料使用，從而實(shí)現(xiàn)該工藝的無尾排放［14］。

1.4 高爐冶煉高磷鐵水—轉(zhuǎn)爐吹煉脫磷或鐵水三脫預(yù)處理工藝

轉(zhuǎn)爐吹煉脫磷工藝技術(shù)始于20世紀(jì)30年代法、德、比、盧和前蘇聯(lián)等國(guó)，用于處理高磷鐵水并綜合回收鋼渣磷肥(緩釋磷肥、適合做基肥)。后發(fā)展為氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉、氧氣底吹轉(zhuǎn)爐冶煉和頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉對(duì)高磷鐵水脫磷，同時(shí)回收鋼渣磷肥。

為進(jìn)一步降低鋼產(chǎn)品中磷含量，提高鋼種規(guī)格和質(zhì)量，也為減輕轉(zhuǎn)爐煉鋼負(fù)擔(dān)、縮短轉(zhuǎn)爐冶煉周期、提高轉(zhuǎn)爐產(chǎn)量、減少轉(zhuǎn)爐渣量、節(jié)省轉(zhuǎn)爐造渣成本，在前述高爐冶煉高磷鐵礦—轉(zhuǎn)爐頂(底或頂?shù)讖?fù))吹脫磷工藝的基礎(chǔ)上，日本、美國(guó)和韓國(guó)等一些冶金技術(shù)比較先進(jìn)的國(guó)家，相繼開發(fā)和實(shí)施了鐵水三脫預(yù)處理技術(shù)。即高爐冶煉出來的高磷鐵水在進(jìn)入轉(zhuǎn)爐煉鋼之前，在鐵水溝、魚雷罐、鐵水包或?qū)Ｓ靡苯馉t進(jìn)行脫硅、脫硫和脫磷預(yù)處理。

中國(guó)于20世紀(jì)60年代中后期，在漣源鋼鐵廠82 m3高爐上進(jìn)行了高磷鐵礦原礦全塊礦、配礦和全燒結(jié)礦冶煉高磷生鐵試驗(yàn)，均取得了成功。同時(shí)在中科院化工冶金所進(jìn)行了氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉含磷4%高磷鐵水試驗(yàn)，獲得成功;在唐山鋼廠進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐純氧頂吹冶煉高磷生鐵的煉鋼工業(yè)試驗(yàn)，先后吹煉含磷1.4% ～1.7%的漣源高磷生鐵1 010 t，含磷2% ～2.5%的長(zhǎng)陽(yáng)高磷生鐵 1 000 t，生產(chǎn)出 08 鎮(zhèn)、16Mn、25MnSi、及 5號(hào)鋼等普碳鋼和低合金鋼;1971年在馬鋼8 t卡爾多轉(zhuǎn)爐上冶煉含磷2.4% ～3.35%高磷生鐵，成功地?zé)挸隽穗姍C(jī)硅鋼、40Cr合金結(jié)構(gòu)鋼、60Si2Mn彈簧鋼、T9碳類工具鋼等鋼種;1974—1976年在馬鋼二煉廠8號(hào)LD轉(zhuǎn)爐上采用氧氣頂吹法及12 t轉(zhuǎn)爐上采用氧氣底吹法進(jìn)行了高磷生鐵煉鋼工業(yè)試驗(yàn)，用含磷1.6%～2.0%的高磷生鐵成功煉出了多型鋼材。

上述試驗(yàn)均是高爐冶煉高磷鐵礦生產(chǎn)高磷鐵水后，直接在轉(zhuǎn)爐上進(jìn)行吹煉脫磷，這種工藝在歐州有數(shù)十年成熟的生產(chǎn)歷程。進(jìn)入20世紀(jì)后期，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)低磷鋼和超低磷鋼的生產(chǎn)越來越重視，加大了高磷鐵水脫磷預(yù)處理研究和應(yīng)用力度。如日本新日鐵QRP川田千葉廠、水島廠、鋼管京濱廠及住友的SARP預(yù)處理工藝等，在鐵水包或魚雷罐中進(jìn)行脫磷;神戶制鋼H爐、新日鐵LD20RP工藝、NKK福山鋼廠、住友金屬和歌山廠、韓國(guó)浦項(xiàng)鋼鐵公司等則在專用的冶金爐內(nèi)進(jìn)行脫磷。中國(guó)的寶鋼、太鋼、首鋼、及馬鋼等數(shù)家鋼鐵冶煉企業(yè)也引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，許多冶金科技工作者也對(duì)冶煉脫磷機(jī)理、工藝等進(jìn)行了不同程度的研究，認(rèn)為采用帶脫磷預(yù)處理的冶煉工藝直接處理高磷鐵礦原礦或選礦精礦，技術(shù)上完全可行，可以減輕選礦和冶煉脫磷壓力、減少鐵金屬在選礦中的損失，同時(shí)，脫磷預(yù)處理也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低磷及超低磷鋼的必要手段，是鋼鐵冶金技術(shù)發(fā)展的方向［15，16］。

1.5 熔融還原法煉鐵脫磷

熔融還原煉鐵技術(shù)是指非高爐煉鐵方法中冶煉液態(tài)熱鐵水的工藝過程，是高爐煉鐵的一項(xiàng)根本性的變革。早在20世紀(jì)五六十年代，一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就先后進(jìn)行過不同規(guī)模、不同工藝形式的研究。但是，這些鋼鐵產(chǎn)品的出口國(guó)對(duì)熔融還原技術(shù)研究的目的是為了技術(shù)出口和轉(zhuǎn)讓，并獲取專利技術(shù)，在其國(guó)內(nèi)都沒有建設(shè)具有規(guī)模生產(chǎn)能力的熔融還原生產(chǎn)線。目前，世界上只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家采用熔融還原煉鐵工藝，其中印度有2座、韓國(guó)和南非各有1座C-2000型熔融還原煉鐵爐，每座年產(chǎn)生鐵100萬(wàn)t。中國(guó)寶鋼集團(tuán)浦鋼引進(jìn)2座C-3000型煉鐵爐，已于2007年投產(chǎn)，具有年產(chǎn)300萬(wàn)t生鐵生產(chǎn)能力。澳大利亞Hismelt熔融還原法的工業(yè)化試驗(yàn)已獲成功，達(dá)到年產(chǎn)80萬(wàn)t生鐵能力。

熔融還原法細(xì)分為:COREX法、Hismelt法和Ausmelt法。其中Hismelt法主要針對(duì)高磷鐵礦進(jìn)行冶煉，直接使用粉礦、粉煤和1 200℃熱風(fēng)(不用氧氣，用22 m3/t天然氣)的鐵浴熔融還原煉鐵。Hismelt的工藝原理是用噴槍向鐵浴熔融還原熔渣層內(nèi)噴吹－6 mm鐵礦粉、溶劑和煤粉;富氧熱風(fēng)從爐頂吹入，與熔池里逸出的CO、H2進(jìn)行二次燃燒，釋放出熱能，并在強(qiáng)烈的渣鐵噴濺攪動(dòng)中完成熱傳遞，熔化噴入的固體爐料。Hismelt熔融還原爐內(nèi)有很強(qiáng)的氧化性氣氛，因而爐渣有很好的脫磷效果(據(jù)報(bào)道脫磷率可達(dá)80%)，非常適于冶煉高磷鐵礦，其還原產(chǎn)出的鐵水含磷低、含硫高、幾乎不含硅，不適合直接供傳統(tǒng)的煉鐵流程使用，要添加硅鐵、錳鐵，并進(jìn)行爐外脫硫才能達(dá)到煉鐵的要求。此外，Hismelt工藝可以直接使用粉礦和非煉焦煤生產(chǎn)熱鐵水，和高爐相比可以省去燒結(jié)廠、球團(tuán)廠和焦化廠，故投資規(guī)模和運(yùn)行成本都相對(duì)較低(年產(chǎn)量100萬(wàn)t，投資約2億美元，鐵成本100美元/t)，并且可以減少CO2和二惡英的排放，對(duì)環(huán)境污染小。針對(duì)恩施地區(qū)鐵礦設(shè)想的基本工藝流程見圖1，根據(jù)這一流程煉鐵，最后可獲取煉鋼原料和富磷渣［17］。

圖1 熔融還原法煉鐵工藝流程圖Fig.1 Process chart of ironmaking by melting by reduction process

1.6 其它工藝

化學(xué)脫磷降鋁。無機(jī)酸和有機(jī)酸對(duì)磷灰石、膠磷礦均有較好的溶解性能，氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液在加溫時(shí)可溶蝕鋁硅酸礦物中的鋁。武漢理工大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所、長(zhǎng)沙礦冶研究院、中南大學(xué)及中南冶金地質(zhì)研究所均進(jìn)行過高磷鐵精礦酸浸脫磷試驗(yàn)，浸出后鐵精礦含磷降至0.1%以下;脫磷后的精礦用強(qiáng)堿溶液在100%溫度條件下進(jìn)行浸鋁，獲得含鋁2.5%左右的鐵精礦;同時(shí)通過脫磷降鋁，提高了精礦鐵品位。但酸浸工藝對(duì)設(shè)備、管道和環(huán)境的腐蝕與污染嚴(yán)重，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)時(shí)酸浸成本和廢液回收與處理成本高，浸出后鐵精礦中余酸在冶煉時(shí)會(huì)再次釋放污染;強(qiáng)堿浸鋁需在高溫下進(jìn)行，設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行后因NaoH—Al—Si形成溶膠可能造成堵塞，而高溫下清理堵塞較為困難。因此，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)采用化學(xué)脫磷降鋁工藝處理鄂西高磷鐵礦不太合適。

生物降磷。黑曲霉菌、鞘氨醇單胞菌、氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等微生物在代謝過程中需攝取磷成分，同時(shí)代謝形成的酸可導(dǎo)致固體磷酸鈣溶解并使之更易為微生物利用。自上世紀(jì)中葉始，微生物即用于污水脫氮脫磷、高磷錳礦脫磷的試驗(yàn)研究。近些年來，武漢理工大學(xué)龔文琪等、中南大學(xué)姜濤等均進(jìn)行過針對(duì)鄂西高磷鐵礦的生物降磷試驗(yàn)研究［18，19］。研究表明，采用微生物、尤其是混合菌種降磷，可使鐵精礦中磷降至0.2%左右。生物降磷工藝能耗低、工藝簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境友好，但菌種培養(yǎng)及脫磷周期長(zhǎng)、菌種選育條件要求較高，因此該工藝用于鄂西高磷鐵礦大規(guī)模開發(fā)中尚有難度。

2 鄂西高磷鐵礦合理開發(fā)技術(shù)路線探討

2.1 鄂西高磷鐵礦開發(fā)現(xiàn)狀

在鄂西的宜昌、恩施兩地區(qū)，迄今正式注冊(cè)成立的高磷鐵礦開發(fā)(試驗(yàn))獨(dú)立法人單位8家，已頒發(fā)水泥配料用鐵礦礦權(quán)證約20家及已批準(zhǔn)設(shè)置水泥配料用鐵礦約30家(大多主要出售冶金用鐵礦)，另有一些偷盜采活動(dòng)。這些單位或個(gè)人除個(gè)別是在進(jìn)行高磷鐵礦選冶試驗(yàn)研究外，大多在從事原礦采售，銷往漣鋼、重慶和山西等地。品位在50%以上的礦石，單噸毛利在200元左右。巨大的鐵礦需求和過高的鐵礦價(jià)格，使得廉價(jià)的高磷鐵礦作為低磷高鐵冶煉原料的配礦使用，冶煉企業(yè)和礦石開采者均有利可圖。

上述鐵礦石開采、銷售有著很大的市場(chǎng)需求，與中國(guó)近十年來鐵礦價(jià)格不斷大幅攀升、冶煉用礦石供應(yīng)較為緊張關(guān)系密切。表1是中國(guó)鋼鐵產(chǎn)量、礦石供給量、格價(jià)突增年份的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 中國(guó)鋼鐵生產(chǎn)部分指標(biāo)Table 1 Some indexes of steel production in China

2.2 開發(fā)鄂西高磷鐵礦的意義

中國(guó)每年高價(jià)進(jìn)口數(shù)億噸鐵礦，作為國(guó)際鐵礦市場(chǎng)最大的買方，卻沒有定價(jià)話語(yǔ)權(quán)。造成這一局面的原因之一是國(guó)內(nèi)鐵礦石產(chǎn)量嚴(yán)重不足，對(duì)國(guó)外鐵礦依賴性強(qiáng)。因此要加強(qiáng)國(guó)內(nèi)鐵礦開發(fā)，大力推進(jìn)鄂西高磷鐵礦開發(fā)利用，從而將這一鐵礦戰(zhàn)略資源轉(zhuǎn)化為反擊國(guó)際鐵礦寡頭壟斷、平抑國(guó)際鐵礦價(jià)格的戰(zhàn)術(shù)資源。目前不規(guī)范的采售總量也有數(shù)百萬(wàn)噸，說明該類鐵礦可用、市場(chǎng)容量較大、利潤(rùn)不菲?？茖W(xué)、規(guī)范、有序地開展鄂西高磷鐵礦開發(fā)利用工作，利于資源保護(hù)和統(tǒng)籌規(guī)劃，便于加強(qiáng)資源管理、理順礦權(quán)關(guān)系，將借名開采和偷盜采等半非法與非法開采轉(zhuǎn)為合法而規(guī)范的明采。

2.3 合理的開發(fā)技術(shù)路線

鄂西高磷鐵礦有其獨(dú)特的礦石性質(zhì)。一是鐵礦物的微細(xì)粒嵌布特征和礦石的鮞狀構(gòu)造，決定了這類礦石選礦的產(chǎn)品(或選礦的目標(biāo))是鐵礦物集合體而非解離了的單體鐵礦物，在保證回收率的前提下，機(jī)械選礦產(chǎn)品中的全鐵品位只能達(dá)到55% ～60%;二是礦石品位波動(dòng)大，低者剛達(dá)到工業(yè)品位，高者達(dá)55%以上;三是酸性、半自熔性、自熔性乃至堿性礦石均存在;四是不同礦區(qū)產(chǎn)出的礦石，鐵礦物種類有異，一般而言，大多數(shù)礦區(qū)的礦石以赤鐵礦為主，而部分礦區(qū)或礦層則有大量褐鐵礦、菱鐵礦、鮞綠泥石存在，最近中南冶金地質(zhì)研究所還在宜昌五峰縣等地發(fā)現(xiàn)大量磁鐵礦(照片 1、照片2)。

照片1 宜昌五峰縣龍角壩磁性鐵礦層(2011年3月)Photo 1 Magnetic iron ore beds of Longjiaoba in Wufeng County，Yichang

照片2 宜昌五峰縣西淌鐵礦中自形半自形磁鐵礦光片(－)×130Photo 2 Magnetite of Xitang iron ore in Wufeng county，Yichang

基于礦石工藝性質(zhì)特征、選冶技術(shù)進(jìn)展、冶金產(chǎn)品發(fā)展方向、業(yè)主投資意愿和市場(chǎng)需求狀況，筆者認(rèn)為，鄂西高磷鐵礦的開發(fā)技術(shù)路線有如下四種:

(1)直接作為高爐冶煉配礦使用。對(duì)于TFe＞50%的富礦，直接出售給鋼鐵冶煉廠，配進(jìn)高鐵低磷礦一起冶煉。如此使用該類礦石，可避免選礦過程中鐵的損失，提高資源利用率。

(2)深選提鐵降磷，獲得TFe55%左右、P＜0.3、鐵回收率70%左右(工業(yè)生產(chǎn))的鐵精礦，供鋼鐵冶煉使用。深選的目的是合理提高入爐鐵品位，降低磷含量，為煉鐵煉鋼創(chuàng)造條件。鄂西高磷鐵礦中 TFe＜45%的貧礦量最大，礦石中富鐵鮞粒含鐵多在55%～65%，貧鐵鮞粒含鐵則在35% ～55%;根據(jù)對(duì)多個(gè)礦區(qū)貧鐵礦石選礦產(chǎn)品的考查，精礦中鮞狀赤鐵礦集合體含鐵多為45%～60%。因此，對(duì)貧高磷鐵礦進(jìn)行選礦處理，獲得全鐵品位為55%左右的精礦是合理和必要的［20］，也是鄂西高磷鐵礦開發(fā)利用的主要途徑。

(3)加鹽還原焙燒，生產(chǎn) TFe90%左右、P＜0.1%、鐵回收率90%左右的還原鐵產(chǎn)品。這一開發(fā)技術(shù)路線中鐵的利用率高、脫磷較為徹底、產(chǎn)品附加值較高，但工業(yè)焙燒設(shè)備研制尚不完善?？紤]到成本控制因素，這一方案適合處理TFe＞45%的礦石或選礦精礦。還原鐵用途廣泛，除作電爐煉鋼、特別是冶煉優(yōu)質(zhì)鋼原料外，還可作過濾材料、粉末冶金材料、電焊條材料、化工催化劑、貴金屬及有色金屬還原劑、鋼材切割輔材等。中國(guó)還原鐵大部分需進(jìn)口，用鄂西高磷鐵礦生產(chǎn)還原鐵是可行的和有市場(chǎng)潛力的。

(4)冶金脫磷。高品位原礦或機(jī)械選礦精礦直接冶煉高磷鐵水，在轉(zhuǎn)爐煉鋼中脫磷并副產(chǎn)鋼渣磷肥，或在鐵水溝、魚雷罐及專用冶金爐外進(jìn)行三脫預(yù)處理，脫磷后的鐵水再進(jìn)入轉(zhuǎn)爐精煉。對(duì)于老的鋼鐵冶煉企業(yè)若采用上述工藝冶煉高磷鐵礦，需在本不富余的工作場(chǎng)地增加相應(yīng)造渣材料儲(chǔ)存、噴吹設(shè)施或?qū)Ｓ靡苯馉t，或是針對(duì)高磷鐵礦原料建設(shè)專用煉鐵、三脫預(yù)處理和煉鋼生產(chǎn)線。鄂西高磷鐵礦資源量巨大，其特殊的礦石性質(zhì)使得現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)無法大規(guī)模使用該類礦石，比較理想的方案是在高磷鐵礦資源所在地就近建設(shè)冶煉和熱軋聯(lián)合生產(chǎn)線。這種方案針對(duì)性強(qiáng)，可長(zhǎng)期、大規(guī)模地利用該類礦石，也可就近利用當(dāng)?shù)刎S富的鈣鎂冶金輔料，大大減少了煉鐵煉鋼原材料和工業(yè)廢渣的運(yùn)輔量。經(jīng)估算，年處理1 000萬(wàn)t原礦石的鋼鐵企業(yè)，設(shè)在武漢和建始縣，后者每年的運(yùn)輸費(fèi)至少可節(jié)約4億元人民幣。

2.4 未來需重點(diǎn)研究的選冶技術(shù)

在浮選工藝方面，重點(diǎn)加強(qiáng)選擇性能優(yōu)良的鐵礦物絮凝劑、鋁硅質(zhì)脈石礦物捕收劑的研究;浮選體系電化學(xué)控制研究;微細(xì)粒浮選工藝設(shè)備的研究。

不同礦區(qū)(床、段、層)產(chǎn)出的的礦石性質(zhì)有異，有酸性與自熔性、高磷與相對(duì)低磷、富礦與貧礦之異，工業(yè)礦物有赤鐵礦、褐鐵礦、磁鐵礦、磁—赤鐵礦、菱鐵礦、鮞綠泥石之異并組成單一型礦石或復(fù)合型礦石，等等。宜根據(jù)不同礦石進(jìn)行選冶工藝技術(shù)研究。

在加鹽深度還原焙燒方面，加強(qiáng)源廣價(jià)廉、無污染、性能可靠的添加劑研究;對(duì)工業(yè)焙燒設(shè)備的產(chǎn)能、能耗、壽命等性能進(jìn)行攻關(guān)。

在微生物脫磷方面，進(jìn)行高效嗜磷微生物優(yōu)選、微生物快速繁殖培養(yǎng)技術(shù)研究。

在冶金脫磷方面，進(jìn)一步進(jìn)行脫磷渣相、脫磷工藝簡(jiǎn)化優(yōu)化研究，降低生產(chǎn)成本。

同時(shí)對(duì)各個(gè)選冶工藝中產(chǎn)生的尾礦(渣)進(jìn)行綜合利用研究，力爭(zhēng)無尾或少尾堆存，減少尾礦(渣)堆存設(shè)施建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用，減輕環(huán)境負(fù)擔(dān)。

3 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過幾代科技工作者的不懈努力，在對(duì)鄂西高磷鐵礦礦石加工工藝性質(zhì)特殊性深入研究了解的基礎(chǔ)上，該類礦石規(guī)模開發(fā)利用技術(shù)研究也有了重大突破。筆者認(rèn)為，可根據(jù)不同的礦石類型及業(yè)主投資開發(fā)鐵礦目標(biāo)意愿的差異，適時(shí)地開展半工業(yè)及工業(yè)試驗(yàn)，以便較為準(zhǔn)確地從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、資源綜合利用、環(huán)保等各方面對(duì)各種開發(fā)技術(shù)路線予以評(píng)價(jià)，盡快推動(dòng)該區(qū)特大型鐵礦的開發(fā)利用，為突破中國(guó)鋼鐵原料短缺頸瓶、綜合開發(fā)資源所在地鐵、鈣、鎂、煤、高嶺土等資源，發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)作貢獻(xiàn)。

鄂西高磷鐵礦礦石礦物嵌布特征等特殊工藝性質(zhì)，決定了其選礦產(chǎn)品的品質(zhì)難于達(dá)到中國(guó)鋼鐵冶煉企業(yè)現(xiàn)行質(zhì)量要求，而鋼鐵企業(yè)現(xiàn)行的冶煉工藝處理高品質(zhì)、高價(jià)格鐵礦又無多少利潤(rùn)可言，因此，開發(fā)包括鄂西高磷鐵礦在內(nèi)的國(guó)內(nèi)難選礦，針對(duì)國(guó)內(nèi)難選礦礦石特性進(jìn)行鋼企生產(chǎn)工藝改造，甚至就地建設(shè)適應(yīng)鄂西高磷鐵礦特性的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是必要的。

現(xiàn)階段，高品位礦作冶煉配礦使用是可行的。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，鄂西高磷鐵礦應(yīng)主要通過選礦，供現(xiàn)行冶煉配礦或高磷鐵礦專用冶金生產(chǎn)線使用;加鹽焙燒生產(chǎn)還原鐵的工藝，其鐵礦資源利用率及產(chǎn)品附加值高，將隨還原焙燒設(shè)備性能完善、規(guī)格大型化和中國(guó)對(duì)還原鐵需求的更進(jìn)一步增長(zhǎng)而受重視。

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(責(zé)任編輯:陳文寶)

Disussion on Beneficiation＆Metallurgy Technology and Development Mode of High Phosphorus Iron Ore

HE Aiping
(Central-south Institute of Geololgy and Metallurgy，Yichang，Hubei443003)

The paper summarizes possibilities of technicality，economy and industrialization of different beneficiation and metallurgy technology about high phosphorus iron ore，introduces the status of iron ore development，finally enacts differnet technology route of development and utilization.

iron ore of high phosphorus oolitic;process characteristics of ore;technology of development

P618.31;TD92

B

1671－1211(2013)05－0688－06

2012－08－27;改回日期:2012－08－31

科技部科研院所社會(huì)公益研究專項(xiàng)資金項(xiàng)目 (編號(hào):2005DIB3J192);湖北省國(guó)土資源廳科技項(xiàng)目 (編號(hào):ETC2010A02)。

賀愛平 (1962－)，男，高級(jí)工程師，選礦專業(yè)，從事金屬礦產(chǎn)及工業(yè)礦物開發(fā)利用研究。E－mail:heaiping0718@163.com