鄂西高磷鲕状赤铁矿提铁降杂技术研究

通过对鄂西高磷鲕状赤铁矿矿石性质的分析,总结了我国近期针对高磷鲕状赤铁矿开展的常规选矿、闪速磁化焙烧、直接还原焙烧以及微生物除磷等提铁降杂技术研究成果,并对该类矿石选矿的研究方向和前景进行了展望。     

鄂西某高磷鲕状赤铁矿磁化焙烧及浸出除磷试验

针对鄂西某高磷鲕状赤铁矿(铁品位43.50%),在实验室条件下采用磁化焙烧—磁选工艺获取铁精矿,并对该铁精矿进行酸浸、生物浸出除磷试验。研究结果表明,在焙烧温度850℃,焙烧时间25min,还原剂用量为矿石质量的5%,磨矿时间4min,磁场强度120kA/m条件下,得到铁精矿铁品位为54.92%,铁回收率为86.78%,P含量为0.83%;酸浸试验中矿浆浓度2%,分别用0.1mol/L的H2SO4,HNO3,HCl,草酸(C2H2O4),柠檬酸(C6H8O7)除磷,其中H2SO4除磷提铁效果最佳,铁精矿品位为57.98%,回收率为96.47%,除磷率为95.30%;生物浸出试验中矿浆浓度2%,用嗜酸氧化亚铁硫杆菌(At.f菌)对铁精矿作用后,磷含量为0.23%,用黑曲霉菌滤液对铁精矿作用后,磷含量为0.20%。     

鲕状赤铁矿提铁降钾钠试验研究

采用磁化焙烧-磁选-反浮选工艺回收某鲕状赤铁矿中的铁。磁化焙烧最佳条件为:焙烧温度800 ℃,煤粉用量8%,焙烧时间65 min;反浮选最佳条件为:矿浆温度30 ℃,NaOH用量1 250 g/t、淀粉用量940 g/t、CaO用量750 g/t,捕收剂915BM用量750 g/t。在最佳条件下最终得到产率58.30%、TFe品位63.04%、P含量0.233%、K₂O+Na₂O含量0.22%、铁综合回收率77.56%的铁精矿,实现了该类铁矿石的综合利用。     

渝东某高磷鲕状赤铁矿提铁降杂试验研究

为了经济有效地降低高磷鲕状赤铁矿中杂质的含量,以获得合格的商品铁精矿,根据渝东某高磷鲕状赤铁矿矿石性质特点,试验采用强磁—反浮选联合选矿工艺,可以把高磷鲕状赤铁矿中磷从1.03%降低至0.25%,达到企业对铁精矿中磷含量的要求,且TFe品位从原矿51.18%提高到铁精矿的58.10%,选矿成本相对较低。试验研究结果表明,该选矿工艺是高磷鲕状赤铁矿提铁降杂的有效方法。     

鄂西高磷鲕状赤铁矿矿石性质研究

阐述了鄂西地区宁乡式高磷鲕状赤铁矿的基本矿物组成和结构构造,重点介绍了赤铁矿、褐铁矿、磷灰石、鲕绿泥石、石英等主要矿物的产出形式,以及赤铁矿和胶磷矿等目的矿物的嵌布特性,并对磷的赋存状态进行了分析,从工艺矿物学的角度总结了提铁降磷的途径和存在的主要难点。     

鄂西某高磷鲕状赤铁矿提铁降磷选矿试验研究

为开发利用鄂西某宁乡式高磷鲕状赤铁矿,对其进行了反浮选、强磁选、强磁选-反浮选、还原焙烧-弱磁选等多方案的提铁降磷选矿试验研究。试验结果表明,采用常规选矿方法很难对该矿石进行有效选别,而采用添加脱磷剂的还原焙烧-两段磨矿、两段弱磁选工艺,可或得较好的提铁降磷效果,铁精矿铁品位为92.34%,磷品位为0.025%,铁回收率为90.31%。      

某高磷鲕状赤铁矿焙烧—磁选—酸浸脱磷试验

针对湖南某高磷鲕状赤铁矿采用磁化焙烧—磁选—酸浸工艺流程进行试验研究,并在硫酸浸出脱磷过程中对试验工艺条件进行了优化。研究结果表明:经还原焙烧—磁选得到的粗精矿,在硫酸浓度为0.2 mol/L、反应时间为10 min、液固比为3∶1、温度常温、搅拌速率为300 r/min的条件下,可使磷含量降低到0.2%,最终全流程获得了产率为62.47%、铁品位为59.52%、铁回收率为90.53%、磷含量为0.2%、除磷率为80.39%的铁精矿。     

鄂西某鲕状赤铁矿焙烧磁选试验研究

为开发利用鄂西某宁乡式鲕状赤铁矿（原矿铁品位为43.71%,P含量为0.93%）,对其进行了磁化焙烧-弱磁选小型试验。试验结果表明：将-2 mm原矿与煤粉按5∶1的质量比混合,在焙烧温度为750 ℃,保温时间为1 h的条件下焙烧,焙烧矿经过粗粒弱磁选抛尾、细磨至-325目占96%、两次弱磁精选,可获得平均铁品位为60.12%、平均铁回收率（对原矿+煤粉）为77.42%的铁精矿。但铁精矿含磷0.62%,须通过进一步研究使其降低。     

复杂难选高磷鲕状赤铁矿提铁降磷试验研究

鄂西高磷鲡状赤铁矿构造独特、粒度微细、含磷高达0.85%,属极其难选铁矿石.目前采用常规选矿工艺很难获得合格铁精矿.试验研究表明:采用还原磁化焙烧-弱磁选-阴离子反浮选工艺流程可获得产率56.20%、品位TFe 61.88%、含P 0.25%、铁回收率79.95%的铁精矿,对开发同类或类似复杂难选高磷铁矿具有参考借鉴指导意义.     

高磷鲕状赤铁矿还原焙烧同步脱磷工艺研究

为开发利用鄂西“宁乡式”高磷鲕状赤铁矿, 进行了添加脱磷剂还原焙烧-磁选的试验研究。对还原剂煤用量、脱磷剂NCP用量、焙烧温度、焙烧时间等条件进行了研究。结果表明, 还原剂煤用量为40%, 脱磷剂NCP用量为20%, 1 000 ℃下焙烧60 min, 再经细磨、磁选, 可以达到提高铁品位、降低磷的效果, 最终得到产品铁品位90.09%, 铁回收率88.91%, 磷品位0.06%。     

高磷鲕状赤铁矿直接还原同步脱磷研究

对含铁品位为43.58%、含磷0.83%的鄂西某宁乡式高磷鲕状赤铁矿进行了直接还原焙烧脱磷试验研究。研究了焙烧温度、还原剂用量、焙烧时间、脱磷剂用量对直接还原铁指标的影响。在还原剂用量17.5%, TS用量50%, NCP用量2.5%, 焙烧时间60 min, 一段磨矿粒度为-0.074 mm粒级占89.56%, 磁选磁场强度为87.58 kA/m; 二段磨矿粒度为-0.025 mm粒级占100%, 磁选磁场强度为87.58 kA/m时可得到铁品位91.58%, 回收率84.96%, 磷品位0.049%的直接还原铁磁选精矿。     

还原剂组分对高磷鲕状赤铁矿直接还原效果的影响

分别以活性炭、焦炭、无烟煤1和褐煤为还原剂,并添加混合钠盐脱磷剂,通过直接还原焙烧-磨矿-弱磁选对鄂西高磷鲕状赤铁矿石进行提铁降磷试验,发现灰分、固定碳和挥发分3种组分含量的不同导致4种还原剂对所获直接还原铁指标（铁品位、铁回收率、磷含量）的影响也不相同,但由于还原剂中3种组分的影响相互交织在一起,因而较难分别归纳出各组分对直接还原铁指标的影响规律。为此,又引入另6种还原剂,采取将不同单一还原剂进行复配,使复配还原剂只有1种组分的含量发生改变的方法进行了进一步研究,结果表明：还原剂中挥发分的含量较高有利于提高直接还原铁的铁回收率,但对直接还原铁的铁品位和磷含量有不利影响;还原剂中固定碳的含量较高也有利于提高所获直接还原铁的铁回收率而对直接还原铁的铁品位影响不大,但对降磷不利;还原剂灰分含量过高对直接还原铁的铁品位、铁回收率和磷含量都有不利影响。以上研究成果为采用直接还原焙烧-弱磁选工艺对高磷鲕状赤铁矿石进行提铁降磷时合适还原剂的选择提供了有益的参考。     

高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原提铁降磷研究

为了模拟转底炉直接还原高磷鲕状赤铁矿过程,采用顶部辐射加热的马弗炉对含碳球团进行了直接还原研究,考察了焙烧温度、焙烧时间、含碳球团层数对还原效果的影响。结果表明,最佳焙烧条件为:转底炉高温区焙烧温度1 150℃、转底炉转动一周时间60 min、含碳球团层数为2层(约36 mm),在此条件下进行了转底炉直接还原工业化实验,获得Fe品位92.34%、Fe回收率82.26%、P含量0.08%的还原铁产品。机理研究表明,从顶层到底层的球团,传质传热变弱,还原铁铁回收率逐渐降低,而氟磷灰石呈现由大部分还原到几乎不还原的规律。     

高磷鲕状赤铁矿石深度还原探索性试验研究

采用深度还原-磁选工艺处理湖北官店的高磷鲕状赤铁矿石, 考察了还原温度、还原时间和配碳系数对还原指标的影响, 以及温度对还原产物微观形貌的影响。结果表明:在还原温度1 200 ℃、还原时间60 min、配碳系数2.0的适宜工艺条件下可获得金属化率90.72%的还原产物, 磁选后还原铁粉品位达90.55%, 铁回收率达92.03%; 随着还原温度提高, 铁颗粒逐渐长大, 原矿的鲕状结构被破坏。     

高炉灰与高磷鲕状赤铁矿共还原回收铁的研究

为考察高炉灰作为还原剂用于高磷鲕状赤铁矿石还原焙烧的可能性,以鄂西某铁品位为42.72%的鲕状赤铁矿石和河北某铁品位为23.96%、固定碳含量为32.83%的高炉灰为原料,进行了共还原焙烧回收铁试验。结果表明：在高炉灰用量为30%、共还原焙烧温度为1 150 ℃、焙烧时间为60 min、还原产品磨矿细度为-0.043 mm占96%、磁选磁场强度为87.58 kA/m条件下,可获得铁品位为91.88%、回收率为88.38%、磷含量为0.072%的还原铁。不同高炉灰用量下焙烧产品的XRD分析结果表明：随高炉灰用量的增加,铁的衍射峰逐渐增强,增加高炉灰用量有利于含铁矿物被还原成金属铁,但还原铁产品磷含量也升高。高炉灰作为还原剂用于高磷鲕状赤铁矿共还原焙烧,为高效利用高炉灰和难选铁矿石提供了一种新思路,又可以降低鲕状赤铁矿石直接还原焙烧的成本,同时减轻高炉灰对环境的污染,具有较高的经济和环境效益。     

还原剂种类对高磷鲕状赤铁矿直接还原提铁降磷的影响

以褐煤、烟煤、无烟煤、焦炭为还原剂, 使用直接还原-磨矿-磁选的方法, 对高磷鲕状赤铁矿煤基直接还原提铁降磷过程进行了详细研究。结果表明: 不同温度条件下, 不同还原剂对还原铁的铁品位、铁回收率和磷品位影响趋势相同。在1 150 ℃时, 焦炭对直接还原提铁降磷并没有明显优势, 调节不同煤或者焦炭的用量都可以达到铁品位90%以上, 磷品位0.1%以下, 铁回收率80%以上的指标; 另外煤的变质程度越高, 所需煤用量越少。     

煤种对高磷鲕状赤铁矿直接还原同步脱磷的影响

以3种烟煤、1种无烟煤和1种褐煤为还原剂,配合SY1与SY2按2∶1质量比配成的脱磷剂,采用直接还原焙烧—磁选工艺,研究煤种对鄂西高磷鲕状赤铁矿直接还原同步脱磷的影响。结果表明:煤中的固定碳、挥发分有利于提高所得还原铁产品的铁品位和铁回收率,灰分对降低还原铁磷含量不利;增加煤用量和增加脱磷剂用量都能提高直接还原同步降磷的效果,但前者所需成本比后者低;在合适的煤用量和脱磷剂用量下,5种煤都可以得到铁品位大于90%,磷含量小于0.1%的还原铁,相比较而言,褐煤直接还原同步脱磷的效果较好,其次为无烟煤,烟煤较差。     

高磷鲕状赤铁矿转底炉直接还原中试研究

首次采用转底炉直接还原焙烧—磁选方法,对高磷鲕状赤铁矿进行了转底炉中试试验研究。在混合物料配比为m(原矿)m(还原煤)m(石灰石)m(脱磷剂)=10020151,转底炉焙烧温度1 150℃～1 250℃,还原时间为70 min,含碳球团厚度2～3层(约55～65 mm)的条件下,最终获得的球团平均金属化率88.97%,两段磨矿磁选所得金属铁粉产率42.35%,TFe品位92.56%,铁回收率84.26%,P含量0.04%。金属铁粉压块密度为5.02 t/m³,可以作为优质的电炉炼钢原料。用扫描电镜(SEM)对焙烧温度1 250℃和1 300℃的金属化球团磨选所得金属铁粉进行分析,焙烧温度1 300℃的球团磨选金属铁粉中有单质磷的存在,说明对高磷鲕状赤铁矿而言,必须控制还原温度,选择性还原铁,避免还原磷。