趙 林（福建省閩西地質(zhì)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(zhì)大隊）

高磷鐵礦石的選礦已成為國內(nèi)外一大選礦技術(shù)難題，本文結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)外高磷鐵礦除磷選礦工藝研究現(xiàn)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(zhì)，采用強磁選提質(zhì)，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(yè)的迅速發(fā)展，品位高且易選的鐵礦石資源瀕臨枯竭，合理開發(fā)利用復(fù)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(yè)發(fā)展具有重大現(xiàn)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(chǎn)品質(zhì)量，隨著冶金工業(yè)的發(fā)展，對鐵精礦的質(zhì)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(shù)，對國民經(jīng)濟的發(fā)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(jīng)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(zhì)

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(jié)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(xué)成分如表1。

表1 原礦化學(xué)成分

2 試驗研究目標(biāo)與內(nèi)容

目標(biāo)：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(nèi)容：采用傳統(tǒng)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(jié)果與討論

3.1 鐵礦石提質(zhì)試驗

本次試驗通過浮選、重選、磁選三種傳統(tǒng)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(zhì)效果較好。在磁選提質(zhì)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(tǒng)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(yè)中去除。磁選提質(zhì)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(zhì)效果的因素主要有磁場強度和試樣粒度。

鐵礦石提質(zhì)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?；灲Y(jié)果顯示該礦石磁選提質(zhì)的最佳條件為磁場強度為12000奧斯特，磨礦粒度為50%。得到產(chǎn)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(zhì)所得的鐵精礦經(jīng)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(jīng)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?？疾樵诓煌簾绞较履姆N浸出劑除磷效果較好該對比試驗結(jié)果如圖1。

圖1 焙燒方式及浸出劑種類對比試驗結(jié)果

圖1試驗結(jié)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(jīng)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(biāo)準。當(dāng)鐵精礦經(jīng)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(biāo)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(zhì)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(jié)果如圖2。

圖2 氯化焙燒溫度對比試驗結(jié)果

圖2試驗結(jié)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(dāng)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(zhì)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(zhì)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(jié)果如圖3。

圖3 氯化焙燒NaCl用量及保溫時間對比試驗結(jié)果

圖3試驗結(jié)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(dāng)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(zhì)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(zhì)所得的鐵精礦經(jīng)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(jīng)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?？疾樗峤サV粒度和H2SO4濃度對除磷效果的影響，該對比試驗結(jié)果如圖4。

圖4 酸浸磨礦粒度及硫酸濃度對比試驗結(jié)果

圖4試驗結(jié)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(dāng)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(zhì)含量要求。

3.2.5 酸浸時間對比試驗

將提質(zhì)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(jié)果顯示隨著浸出時間的增加，鐵精礦中磷含量逐漸降低，當(dāng)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(zhì)含量要求。

3.2.6 高磷褐鐵礦除磷生產(chǎn)工藝流程

通過各種條件的對比試驗后得出生產(chǎn)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(zhì)，所得到的鐵精礦經(jīng)氯化焙燒，再在二段磨礦-300目（-0.05mm）含量占80%的條件下，經(jīng)H2SO4酸浸，可獲得水冶鐵精礦產(chǎn)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(xué)成分如表2。

圖5 生產(chǎn)工藝流程圖

表2 水冶鐵精礦化學(xué)成分

4 結(jié)語

本文研究了難選高磷褐鐵礦石的提質(zhì)和除磷，利用傳統(tǒng)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(zhì)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(jié)果如下：

鐵礦石提質(zhì)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(dǎo)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(zhì)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(yè)化應(yīng)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(huán)利用和礦物的綜合回收。相信隨著這些研究的進一步發(fā)展，高磷鐵礦石將得到有效利用。

[1]孫克己，盧壽慈，王淀佐.弱磁性鐵礦石脫磷選礦試驗研究[J].礦冶工程，1999（06）.

[2]紀 軍.高磷鐵礦石脫磷技術(shù)研究[J].礦冶工程，2003（03）.

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

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2095-2066（2016）36-0106-02

2016-12-13