高磷铁矿石的提质降磷技术探讨
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摘要:近年来,国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。
关键词:降磷;铁矿石;技术现状
中图分类号:TB
文献标识码:A
文章编号:1672-3198(2010)15-0348-01
铁矿石中的磷主要以磷灰石或碳氟磷灰石形态与其它矿物共生,浸染于氧化铁矿物的颗粒边缘,嵌布于石英或碳酸盐矿物中,少量赋存于铁矿物的晶格中。且磷灰石晶体主要呈柱状、针状、集晶或散粒状嵌布于铁矿物及脉石矿物中,粒度较小,有时甚至是在2微米以下,不易分离,属于难选矿石。针对不同的矿石性质,近年来国内外进行了较为深入的铁矿石脱磷工艺研究。主要工艺有:反浮选、选择性聚团、酸浸、高梯度磁选、氧化焙烧一酸浸、微生物脱磷。
1.1 反浮选脱磷或磁选一反浮选联合工艺
随着新型高效浮选药剂的不断出现,反浮选仍然是目前最主要的铁矿石脱磷方法。为了降低反浮选成本或进一步降低含磷量,磁选一反浮选联合降磷已显示出优势。例如:长沙矿冶研究总院以RA-3巧捕收剂,采用反浮选工艺,对美国Toshi公司提供的Tilden高磷铁矿综合样进行了实验室小型试验研究。以Cα2+为石英活化剂,淀粉为铁矿物抑制剂,RA-3巧为捕收剂进行磷硅混合反浮选,取得了铁品位65.50%,含磷0.030%,铁回收率79.67%的闭路试验指标;梅山铁矿与马鞍山矿山研究院采用浮选(脱硫)一磁选一浮选(脱磷)工艺流程处理梅山铁矿高磷磁铁矿取得了较好的工业试验指标,可将磷降至0.25%以下。试验以H-907为捕收剂,水玻璃为抑制剂,浮磷作业铁回收率可达96.45%。
1.2 选择性聚团分选
由于磷灰石等杂质矿物嵌布粒度极细,为使其单体解离,往往需要细磨,从而使常规方法捕集困难,回收率低。近年来,迅速发展起来的选择性聚团分选工艺为微细粒矿物分离提供了更为广阔的前景。选择性聚团分选工艺主要有:高分子絮凝分选、疏水聚团分选、磁团聚与磁种聚团分选以及复合聚团分选。自1964年开始,选择性聚团分选工艺曾用于加拿大斯奈克雷文矿床的高磷铁矿石脱磷研究。该矿床铁矿石储量达300亿吨,平均铁品位44.0%,含磷0.34%。该研究中的试样为铁品位54.6%。含磷0.39%的富矿,其主要工艺流程如图1.3所示。经过这样的两段聚团分选,得到含铁68.9%,二氧化硅5.3%、含硼低于0.02%的铁精矿,铁回收率为85%。
1.3 酸浸
我国鄂西“宁乡式”鲡状赤铁矿资源丰富,约占全国铁矿储量的4%左右。但由于矿石性质复杂。含磷高(平均1%左右),难选难冶,至今尚未有效地开发利用。由于矿石性质复杂,用机械选矿方法脱磷,目前尚未完全过关。
卢尚文等采用解胶浸矿方法对宁乡式高磷铁矿石进行了较为深入的脱磷试验研究。通过浸出,可脱除胶磷鲡状铁矿石中40-50%磷,提高4-5个百分点的铁品位。
石原透等应用超声波酸浸脱磷工艺对美国内华达出产的高磷磁铁矿和赤铁矿进行了脱磷研究。试验中磁铁矿样含磷0.671%,粒度为-28目(0.589Inln),超声波频率ZOkHz,酸浓度5%,浸出时间巧han,最终结果为:使用硫酸时含磷0.07%(为机械搅拌酸浸的1/14),使用盐酸时含磷为0.06%(为机械搅拌酸浸的1/7),铁回收率为95%以上。
1.4 高梯度磁选
新型高梯度磁选机的研制较大幅度地降低了有效分选粒度下限,较好地解决了堵塞与夹杂问题,为高磷铁矿石脱磷提供了一条新途径。
赣州有色冶金研究所与中南工业大学联合研制了S10n系列立环脉动高梯度湿式磁选机已用于工业生产。它的鼓膜脉动结果使高梯度磁选效率得到明显提高,有效分选粒度下限达10卜m。slon-1500立环脉动高梯度磁选机用于梅山铁矿精矿脱磷工业试验中的强磁选作业,取得了较好的试验结果。在原矿(二次溢流)含铁52.89%、含硫2.04%、含磷0.44%的条件下,获得铁精矿含铁58.31%、含硫0.223%、含磷0.2235%,铁的作业回收率为91.79%。不但较大幅度地降低了铁精矿中的磷、硫含量,而且降低了铁精矿粘性,为后续作业(运输、过滤等)通畅打下了基础。
1.5 氯化焙烧―酸浸
该方法是将矿石与氯化钙混合后在900-1000℃条件下焙烧,然后用无机酸浸出磷。所用酸的种类不同,磷的浸出率各异,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。
早在四五十年代,美国矿山局等单位对阿帕勒契恩区高磷红铁矿石脱磷进行了深入地研究。结果表明,包括浮选、焙烧磁选等在内的物理选矿不能有效地去除该矿区钙质红铁矿石中的磷。从技术上看,氯化焙烧一酸浸工艺从红铁矿中脱磷则较为成功,磷脱除率可达90%以上,但因成本高而无法应用。昆明理工大学工学硕士学位论文1.3.6微生物脱磷
近年来,利用微生物处理矿产资源的研究非常活跃,仅就溶磷方面而言,就已经发现很多种细菌、真菌、放线菌都具有溶磷作用。它们主要通过代谢产酸降低体系的PH值,使磷矿物溶解。同时,代谢产酸还会与ca2+、Mg2+、川3+等离子形成络合物,从而促进磷矿物的溶解。研究表明,有的细菌具有过量摄磷的特性,这也是微生物脱磷的机理之一。氧化亚铁硫杆菌(Tf)是应用最广泛,适应性最强的工业菌种,已成功地应用于处理贫、细、杂等难处理的硫化矿,该菌属于嗜酸性化能自氧菌,以COZ为碳源,在低PH值条件下,利用氧化Fe2+,s等释放的能量生长,02为最终电子受体。中科院钟慧芳等的试验表明,氧化亚铁硫杆菌氧化黄铁矿产生硫酸,使体系的PH值降低到0.9,这为生产低成本酸性浸出液提供了有效途径。东北大学的何良菊等利用梅山铁矿矿石中含有部分黄铁矿,先用T噶氧化黄铁矿生产酸性浸出液,然后用浸出液进行浸出液矿脱磷。脱磷率可达76.89%,铁损率为3.87%,为高磷铁矿石脱磷提供了新途径。
2 高磷铁矿石脱磷工艺研究方向
经过国内外学者的共同努力,高磷铁矿石脱磷工艺研究取得了突破性进展,特别是在反浮选脱磷方面,出现了一批新型高效分选药剂,并进行了较为系统深入的研究。但是,从整体情况看,高磷铁矿石脱磷工艺研究仍然存在脱磷率低,方法单一等缺点。随着科学技术水平的不断发展,相关领域学科不断交叉渗透,以及新理论、新材料和新试验测试方法的不断出现,铁矿石脱磷工艺研究将得到不断完善。
参考文献
[1]杨龙.铁精矿选矿降磷工艺优化研究[D].西安建筑科技大学,2003.
[2]文勤.鲕状赤铁矿提铁降磷工艺研究[D].武汉理工大学,2006.
[3]何姜毅,周平,庄故章,杜景红.某高磷铁矿提质降磷工艺研究,矿业工程,2008.