关于铁矿选矿技术分析

李志欣

随着世界经济的复苏和结构调整的加快,特别是我国经济的快速发展,拉动了我国钢铁工业持续高增长,我国钢铁总产量已经居世界第一,对于铁矿石进口依存度越来越高,已成为我国钢铁工业经济安全的重大隐患。因此,迫切需要依靠技术进步来最大限度地利用国内现有铁矿资源,提高铁矿石的自给率,缓解进口矿的压力,维持稳定、足量、优质的铁矿原料供给,以保障钢铁工业持续稳定的发展。

一、菱铁矿石选矿技术

由于菱铁矿的理论铁品位较低,且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生,因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到百分之45以上,但焙烧后因烧损较大而大幅度提高铁精矿品位。比较经济的选矿方法是重选、强磁选,但难以有效地降低铁精矿中的杂质含量。强磁选—浮选联合工艺能有效地降低铁精矿中的杂质含量,铁精矿焙烧后仍不失为一种优质炼铁原料。

二、褐铁矿石选矿技术

由于褐铁矿中富含结晶水,因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到百分之六十,但焙烧后因烧损较大而大幅度提高铁精矿品位。另外由于褐铁矿在破碎磨矿过程中极易泥化,难以获得较高的金属回收率。褐铁矿选矿工艺有还原磁化焙烧—弱磁选、强磁选、重选、浮选及其联合工艺。我们对江西铁坑褐铁矿石进行了选择性絮凝—强磁选技术工业试验,结果表明铁金属回收率可提高10个百分点以上,但由于絮凝设备及选择性絮凝工艺条件的控制尚未过关而未能工业化。近两年来,随着新型高梯度强磁选机及新型高效反浮选药剂的研制成功,强磁选—反浮选—焙烧联合工艺分选褐铁矿石取得明显进展,即先通过强磁—反浮选获得低杂质含量的铁精矿,然后通过普通焙烧或者与磁铁精矿混合生产球团矿可大幅度提高产品的铁品位,仍不失为优质炼铁原料。

三、复合铁矿石选矿技术

我国大多铁矿石中都含有两种以上的铁矿物,种类越多其可选性越差。该类铁矿石中以共生有赤铁矿、镜铁矿、针铁矿、菱铁矿、褐铁矿等弱磁性铁矿物者较为难选。为此,近几年开展了大量的相关研究工作,较突出的研究成果是弱磁—强磁—浮选和磁化焙烧—反浮选等联合工艺。

四、多金属共生铁矿石选矿技术

我国难选多金属共生铁矿石主要有包头白云鄂博稀土铁矿和攀枝花钒钛磁铁矿等,该类型铁矿石的特点是矿物组成及共生关系复杂,由此造成铁精矿选别指标低及共伴生有价元素的回收率低。其中以包头白云鄂博稀土氧化铁矿石尤为难选。目前包钢选矿厂氧化铁矿行采用弱磁—强磁—反浮选工艺进行选铁,其强磁精矿中主要有易浮类萤石、碳酸盐等矿物和难浮难选的含铁硅酸盐类矿物。对于易浮类萤石、碳酸盐等矿物包钢选矿厂通过几十年研究和生产实践已经形成了较成熟方法,即以水玻璃为抑制剂、GE-28为捕收剂的弱碱性反浮选生产工艺,而难浮难选的含铁硅酸盐类矿物一直没有得到有效分离,致使铁精矿品位较低(徘徊在百分之55以下),精矿中钾纳含量高。对于取自于现场,细度为-0.076mm占百分之88左右、铁品位百分之43.5左右的强磁精矿样,采用优化组合的反浮选—正浮选工艺流程,并在正浮选作业采用新型高效捕收剂,全流程浮选闭路试验指标为精矿产率百分之53左右、精矿铁品位百分之62左右、回收率百分之75左右,同时有害元素如P、K2O、Na2O、F降低幅度很大,为改善该类型铁矿石的选别指标开辟了一条有效的新途径。另外,对于攀枝花钒钛磁铁矿石,分别采用细筛—再磨工艺选铁和高梯度强磁—浮选工艺选钛等,该矿石的各项选别指标均得到显著提高。

五、鲕状赤铁矿石选矿技术

鲕状赤铁矿嵌布粒度极细且经常与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物共生或相互包裹,因此鲕状赤铁矿石是目前国内外公认的最难选的铁矿石类型。过去曾对该类型铁矿石进行了大量的选矿试验研究工作,其中还原焙烧—弱磁选工艺的选别指标相对较好,但由于其技术难点是需要超细磨,而目前常规的选矿设备及药剂难以有效地回收-10μm的微细粒铁矿物,因此该类型铁矿石资源基本没有得到利用。随着我国可利用的铁矿资源逐渐减少,研究鲕状赤铁矿石的高效选矿技术已凸显重要性和紧迫性。相关初步研究结果证明,超细磨—选择性絮凝(聚团)—强磁选或浮选、还原焙烧—超细磨—选择性絮凝(聚团)—弱磁选或浮选等高效选矿工艺或选冶联合工艺已显现其优越性。

六、高硫、磷铁矿石选矿技术

我国大部分铁矿石含有硫、磷等有害杂质。特别是对于富含磁黄铁矿、微细粒磷灰石或胶磷矿的铁矿石,其铁精矿除杂的难度极大。铁精矿除硫常用的工艺有浮选、焙烧,而后者成本高且产生环境污染,因此研究的主攻方向是强化浮选。我公司研发出以高效活化剂为关键技术的磁铁矿与磁黄铁矿高效分离工艺。通过对国内外多个磁黄铁矿型高硫磁铁矿选矿降硫研究与应用结果证明,与常规浮选相比,铁精矿含硫量可降低0.5个百分点,重要的是铁精矿含硫量可以满足后续用户的要求。大量的研究成果证明,铁精矿除磷可采用磁选、反浮选、选择性絮凝(聚团)、酸浸、氯化焙烧—酸浸、生物浸出及其联合工艺等,其中磁选—反浮选、选择性絮凝(聚团)—反浮选联合工艺较经济,氯化焙烧—酸浸工艺除磷效果较好,但成本较高,而生物浸出是将来的发展方向。

七、结论

通过大量的选矿技术研究和攻关,近年我国复杂难选铁矿石选矿技术已取得可喜的进展,但由于受我国铁矿石种类复杂及综合选矿技术经济水平不高的制约,导致我国复杂难选铁矿石资源的利用率极低,甚至个别矿种基本没有得到利用。因此以后应加强以下几个方面的技术攻关工作:

1.研究及应用高效的多碎少磨技术与装备。

2.加强高效焙烧技术与装备研究,重点是细粒(粉状)物料焙烧技术与装备等。

3.加强高效细粒磨矿分级工艺与装备研究。

4.加强高效细粒铁矿选矿工艺与装备研究,重点是深化研究选择性絮凝(聚团)—反浮选联合工艺、装备及其自动控制,研究选冶联合工艺及生物浸出工艺,研究高效回收微细粒铁矿物的强磁选机和浮选设备等。

5.研制适合于铁矿物与含铁硅酸盐类矿物、硫、磷等有害杂质矿物高效分离的浮选药剂以及微细粒铁矿石的高效分散剂、絮凝(聚团)剂、浮选药剂等。

(作者单位:河北省金能冀中能源邯鄣矿业集团陶二矿)