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宁乡式鲕状赤铁矿选矿研究进展
2010-08-15
总结了我国宁乡式鲕状赤铁矿的资源特点和可选性,综述了鲕状赤铁矿选矿工艺的研究现状,提出 了根据不同产地鲕状赤铁矿的工艺矿物学特点制定不同选别方案的观点,同时对几种方案所得产品的冶炼性能进 行了评价,最后对未来鲕状赤铁矿的研究提出了新的方向。
Series No. 410 Augustꢀ 2010 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 20总10第年 4第108期期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 宁乡式鲕状赤铁矿选矿研1究进展 1 , 2 2 张 裕 书 ꢀ 丁 亚 卓 ꢀ 龚 文 琪 ( 1. 武 汉 理 工 大 学 ; 2. 中 国 地 质 科 学 院 矿 产 综 合 利 用 研 究 所 ) 摘 ꢀ 要 ꢀ 总 结 了 我 国 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 的 资 源 特 点 和 可 选 性 , 综 述 了 鲕 状 赤 铁 矿 选 矿 工 艺 的 研 究 现 状 , 提 出 了 根 据 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 工 艺 矿 物 学 特 点 制 定 不 同 选 别 方 案 的 观 点 , 同 时 对 几 种 方 案 所 得 产 品 的 冶 炼 性 能 进 行 了 评 价 , 最 后 对 未 来 鲕 状 赤 铁 矿 的 研 究 提 出 了 新 的 方 向 。 关 键 词 ꢀ 鲕 状 赤 铁 矿 ꢀ 资 源 特 点 ꢀ 选 矿 工 艺 研 究 现 状 ꢀ 冶 炼 性 能 ꢀ 研 究 方 向 Research Progress on the Beneficiation Tests of Ningxiangtype Oolitic Hematite 1 , 2 2 1 Zhang Yushu ꢀ Ding Yazhuo ꢀ Gong Wenqi ( 1. Wuhan University of Technology; 2. Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences) Abstractꢀ The paper summarizes the features and washability of Ningxiang oolitic hematite, describes the research sta tus of beneficiation technique for the oolitic hematite. Then it is put forward that the different separation schedule should be given according to different process mineralogy characteristics varied with the origins of oolitic hematite. Meanwhile, the smelting performances of products obtained by several methods are evaluated. Finally the new research and development di rection for oolitic hematite is pointed out. Keywordsꢀ Oolitic hematite, Resource feature, Research status of beneficiation process, Smelting performance, Re search direction ꢀ ꢀ 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 是 我 国 储 量 最 多 的 沉 积 型 铁 量 29. 96 亿 t 的 42. 89% , 居 湖 北 省 第 1 位 , 名 列 全 国 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 储 量 首 位 。 此 外 还 有 30 余 处 鲕 状 赤 铁 矿 矿 点 勘 查 工 作 程 度 较 低 , 仅 作 过 矿 点 检 查 , 从 成 矿 地 质 条 件 分 析 , 资 源 潜 力 较 大 , 预 测 远 景 鲕 状 赤 铁 矿 资 源 量 10 亿 t 以 上 1] 。 矿 , 广 泛 分 布 于 湖 北 、 湖 南 、 江 西 、 四 川 、 云 南 、 贵 州 、 广 西 等 省 ( 自 治 区 ) 及 甘 肃 南 部 地 区 。 现 已 探 明 的 该 类 铁 矿 储 量 达 37. 2 亿 t, 占 全 国 沉 积 铁 矿 探 明 储 量 的 73. 5% , 同 时 预 计 还 可 勘 探 出 上 百 亿 t 的 新 资 源 量 。 鄂 西 是 我 国 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 最 主 要 的 产 区 , 20 世 纪 50 年 代 国 家 为 开 发 鄂 西 地 区 鲕 状 赤 铁 矿 , 投 入 了 大 量 地 质 勘 查 工 作 , 查 明 了 一 批 工 业 矿 床 , 在 湖 北 宜 昌 市 的 长 阳 县 、 五 峰 县 , 恩 施 土 家 族 苗 族 自 治 区 的 巴 东 县 、 建 始 县 境 内 , 共 发 现 鲕 状 赤 铁 矿 产 地 89 处 , 其 中 大 型 矿 床 4 处 、 中 型 矿 床 21 处 、 小 型 矿 床 27 处 , 查 明 资 源 储 量 16. 87 亿 t。 依 据 湖 北 省 矿 产 资 源 储 量 表 的 统 计 结 果 , 到 2003 年 底 , 恩 施 自 治 州 已 查 明 的 鲕 状 赤 铁 矿 矿 床 有 19 处 , 其 中 大 型 矿 床 2 处 ( 建 始 官 店 、 巴 东 黑 石 板 ) , 中 型 矿 床 9 处 [ 1ꢀ 我 国 鲕 状 赤 铁 矿 资 源 的 特 点 我 国 的 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 分 布 广 、 规 模 大 , 普 遍 发 育 赤 铁 矿 鲕 粒 。 赋 矿 层 位 为 加 里 东 运 动 后 第 1 个 海 浸 沉 积 序 列 的 碎 屑 岩 向 碳 酸 岩 的 过 渡 相 , 岩 相 古 地 理 环 境 控 制 作 用 明 显 。 铁 矿 层 中 赤 铁 矿 鲕 粒 繁 多 , 结 构 复 杂 , 与 碳 酸 盐 鲕 粒 成 因 非 常 相 似 , 为 强 烈 搅 动 环 境 中 的 机 械 沉 积 物 , 经 波 浪 和 潮 汐 水 流 再 次 搬 运 富 集 , 最 后 定 位 于 中 、 弱 环 境 或 相 对 低 凹 的 近 滨 相 和 远 滨 相 上 部 。 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 特 别 是 鄂 西 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 ( 恩 施 铁 厂 坝 、 建 始 太 平 口 、 建 始 伍 家 河 、 建 始 十 八  国 土 资 源 部 地 质 大 调 查 项 目 ( 编 号 : 1212010816035) 。 格 、 巴 东 仙 人 岩 、 巴 东 瓦 屋 场 、 巴 东 龙 坪 、 宣 恩 长 潭 河 、 宣 恩 马 虎 坪 ) , 小 型 矿 床 8 处 , 累 计 探 明 鲕 状 赤 铁 矿 资 源 储 量 12. 85 亿 t, 占 湖 北 省 铁 矿 石 总 资 源 储 张 裕 书 ( 1963 - ) , 女 , 武 汉 理 工 大 学 资 源 与 环 境 工 程 学 院 , 博 士 研 究 生 ; 中 国 地 质 科 学 院 矿 产 综 合 利 用 研 究 所 矿 冶 工 程 研 究 中 心 , 研 究 员 ; 610041 四 川 省 成 都 市 二 环 路 南 三 段 5 号 。 · 92· ꢀ ꢀ ꢀ 张 裕 书 等 : 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 选 矿 研 究 进 展 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2010 年 第 8 期 矿 由 于 未 受 强 烈 的 区 域 变 质 、 地 质 构 造 、 岩 浆 活 动 的 影 响 , 基 本 保 留 了 海 湾 式 铁 质 胶 体 沉 积 矿 物 特 征 。 矿 石 中 赤 铁 矿 与 石 英 、 粘 土 等 成 鲕 状 或 似 海 绵 晶 铁 结 构 的 胶 结 物 形 式 共 生 , 多 数 赤 铁 矿 单 体 或 集 合 体 粒 度 集 中 于 5 ~ 30 μm, 嵌 布 关 系 复 杂 。 不 同 的 矿 区 , 鲕 粒 粗 细 不 等 , 铁 、 磷 含 量 也 存 在 着 较 大 的 差 异 , 即 不 同 的 矿 床 存 在 着 工 艺 类 型 的 差 异 ; 即 便 是 同 一 矿 区 , 不 同 鲕 粒 中 铁 的 嵌 布 特 性 也 不 同 , 有 富 铁 鲕 粒 和 贫 铁 鲕 粒 之 分 。 磷 以 微 细 粒 胶 磷 矿 形 式 赋 存 于 鲕 粒 中 2] 。 石 选 别 指 标 的 矿 物 学 因 素 , 为 进 一 步 优 化 选 矿 指 标 提 供 了 依 据 , 对 同 类 型 铁 矿 石 的 开 发 利 用 也 有 参 考 价 值 。 北 京 矿 冶 研 究 总 院 刘 万 峰 等 5] 对 湖 北 某 铁 品 位 和 磷 品 位 分 别 为 49. 99% 和 1. 13% 的 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 了 浮 选 扩 大 试 验 , 在 - 0. 074 mm 占 70. 73% 的 磨 矿 细 度 下 , 获 得 了 精 矿 铁 品 位 为 57. 43% , 磷 含 量 为 0. 22% , 铁 回 收 率 为 78. 24% 的 较 好 指 标 , 为 开 发 该 矿 提 供 了 选 矿 技 术 依 据 。 [ 武 汉 理 工 大 学 彭 会 清 等 6] 采 用 复 合 药 剂 对 某 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 选 择 性 絮 凝 — 反 浮 选 脱 泥 试 验 , 使 矿 石 铁 品 位 从 47. 85% 提 高 到 54. 63% , 铁 回 收 率 达 到 82. 49% 。 红 外 光 谱 和 扫 描 电 镜 检 测 显 示 , 复 合 药 剂 选 择 性 絮 凝 一 反 浮 选 脱 泥 是 处 理 鲕 状 赤 铁 矿 的 一 种 有 效 方 法 。 [ [ 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 鲕 粒 繁 多 , 含 磷 高 , 结 构 复 杂 , 品 位 低 , 选 冶 效 果 差 , 是 世 界 选 矿 界 公 认 的 难 选 矿 石 , 这 使 储 量 庞 大 的 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 至 今 没 有 得 到 开 发 利 用 而 成 为 呆 矿 3] 。 [ 武 汉 科 技 大 学 董 怡 斌 等 7] 通 过 试 验 , 考 察 了 自 行 研 制 的 QD 系 列 阴 离 子 捕 收 剂 对 鄂 西 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 的 反 浮 选 效 果 。 试 验 结 果 显 示 : 在 - 0. 074 mm 占 90% 的 磨 矿 细 度 下 , QD 系 列 的 3 种 捕 收 剂 均 可 以 从 铁 品 位 为 47. 87% , P 含 量 为 0. 78% 的 强 磁 选 精 矿 获 得 铁 品 位 大 于 52% , 磷 含 量 小 于 0. 60% , 铁 作 业 回 收 率 大 于 53% 的 反 浮 选 铁 精 矿 , 其 中 QD - [ 目 前 , 我 国 钢 产 量 已 连 续 10 年 居 世 界 首 位 , 铁 矿 石 供 求 矛 盾 十 分 突 出 。 不 断 增 长 的 、 数 额 巨 大 的 铁 矿 石 进 口 现 实 , 使 开 发 新 的 铁 矿 类 型 、 提 高 铁 矿 石 自 给 率 、 平 抑 和 降 低 进 口 铁 矿 石 增 幅 成 为 我 国 铁 矿 业 的 一 项 艰 巨 任 务 。 同 时 , 国 内 外 选 矿 技 术 和 钢 铁 冶 炼 技 术 已 有 了 很 大 的 进 步 , 经 济 情 况 也 发 生 了 很 大 变 化 。 鉴 于 此 , 有 必 要 重 新 审 视 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 的 开 发 利 用 问 题 。 0 2 和 QD - O3 的 铁 作 业 回 收 率 大 于 70% , QD - 01 可 将 铁 精 矿 磷 含 量 降 至 0. 46% 。 试 验 结 果 证 明 QD 系 列 阴 离 子 捕 收 剂 是 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 的 有 效 反 浮 选 药 剂 。 中 国 地 质 调 查 局 矿 产 综 合 利 用 工 程 的 长 期 规 划 中 , 设 定 了 2011— 2015 年 使 我 国 难 利 用 矿 产 比 例 降 低 5% ~ 10% , 其 中 新 增 盘 活 30 亿 t 铁 矿 资 源 的 宏 伟 目 标 , 而 这 30 亿 t 铁 矿 资 源 中 最 重 要 的 就 是 鲕 状 赤 铁 矿 资 源 。 贵 州 省 地 质 矿 产 中 心 实 验 室 陈 文 祥 等 8] 针 对 巫 山 桃 花 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 比 较 了 物 理 选 矿 、 化 学 选 矿 以 及 物 理 选 矿 — 化 学 选 矿 联 合 方 法 的 脱 磷 效 果 , 结 果 表 明 , 重 选 — 化 学 选 矿 可 以 将 某 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 中 的 磷 从 1. 13% 降 低 至 0. 077% , 而 且 脱 磷 成 本 [ 2 ꢀ 鲕 状 赤 铁 矿 选 矿 工 艺 研 究 现 状 随 着 选 矿 技 术 的 不 断 进 步 , 地 质 、 选 矿 、 冶 金 学 科 相 互 交 叉 , 为 我 国 难 选 资 源 的 开 发 利 用 提 供 了 有 力 的 技 术 保 障 。 近 几 年 来 , 国 内 许 多 研 究 机 构 和 高 校 都 对 鲕 状 赤 铁 矿 等 难 选 铁 矿 石 进 行 了 深 入 的 研 究 , 主 要 研 究 成 果 如 下 。 较 低 , 脱 磷 溶 液 可 以 通 过 回 收 再 利 用 。 河 北 理 工 大 学 白 丽 梅 等 [ 911] 对 张 家 口 地 区 某 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 了 强 磁 选 — 重 选 和 焙 烧 — 弱 磁 选 试 验 研 究 , 结 果 表 明 : 强 磁 选 — 重 选 可 获 得 铁 品 位 为 61. 01% , 铁 回 收 率 为 47. 85% 的 铁 精 矿 , 焙 烧 — 弱 磁 选 可 获 得 铁 品 位 为 63. 06% , 铁 回 收 率 为 86. 05% 的 铁 精 矿 。 浙 江 大 学 王 国 军 等 12] 采 用 实 验 室 循 环 流 化 床 装 置 , 以 CO 与 N2 的 混 合 气 体 和 电 加 热 方 式 模 拟 燃 煤 还 原 焙 烧 气 氛 , 对 铁 品 位 为 47. 20% 的 鄂 西 某 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 磁 化 焙 烧 — 弱 磁 选 试 验 , 获 得 了 精 矿 铁 品 位 为 56. 60% , 对 焙 烧 矿 铁 回 收 率 为 77. 79% 的 北 京 矿 冶 研 究 总 院 于 宏 东 4] 系 统 地 研 究 了 火 烧 坪 铁 矿 石 的 化 学 组 成 、 矿 物 组 成 及 嵌 布 特 征 , 并 对 矿 石 中 铁 、 磷 等 元 素 进 行 了 平 衡 计 算 , 结 果 表 明 , 赤 铁 矿 、 鲕 绿 泥 石 、 绢 云 母 及 石 英 等 矿 物 结 晶 度 较 差 , 且 彼 此 紧 密 共 生 , 故 不 能 简 单 地 以 赤 铁 矿 作 为 选 别 的 唯 一 目 的 矿 物 。 在 详 细 的 矿 石 组 成 研 究 基 础 上 , 提 出 了 “ 富 铁 鲕 粒 ” 的 概 念 , 客 观 地 评 价 了 该 矿 石 中 铁 、 磷 二 元 素 在 选 矿 流 程 中 的 走 向 , 查 明 了 影 响 该 矿 [ [ · 93· 总 第 410 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2010 年 第 8 期 较 好 选 别 指 标 。 产 品 。 深 度 还 原 过 程 中 铁 的 氧 化 物 按 照 Fe O → 2 3 河 北 省 地 矿 中 心 实 验 室 庞 玉 荣 等 13] 在 查 明 矿 石 性 质 的 基 础 上 , 对 某 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 了 反 浮 选 试 验 , 结 果 表 明 : 在 不 进 行 预 先 脱 泥 的 情 况 下 , 采 用 经 过 优 化 的 药 剂 制 度 , 反 浮 选 铁 精 矿 品 位 和 回 收 率 分 别 可 达 到 57% 和 76% 以 上 。 [ Fe O →FeO→Fe 的 顺 序 还 原 为 金 属 铁 ; 随 还 原 时 间 3 4 的 延 长 , 金 属 铁 以 小 颗 粒 向 大 颗 粒 聚 集 的 方 式 逐 渐 长 大 。 武 汉 科 技 大 学 周 继 程 等 22] 研 究 了 鄂 西 某 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 直 接 还 原 过 程 中 金 属 铁 颗 粒 的 长 大 特 性 , 着 重 考 察 了 还 原 温 度 、 渣 相 碱 度 及 反 应 时 间 对 铁 颗 粒 长 大 的 影 响 。 研 究 结 果 表 明 : 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 直 接 还 原 过 程 中 金 属 铁 颗 粒 成 核 及 晶 核 长 大 的 过 程 是 破 坏 原 矿 鲕 状 结 构 的 过 程 ; 提 高 还 原 温 度 以 及 延 长 还 原 时 间 有 利 于 铁 颗 粒 的 聚 集 长 大 , 而 提 高 渣 相 碱 度 不 利 于 铁 颗 粒 的 聚 集 长 大 。 [ 中 南 大 学 郭 宇 峰 等 14] 针 对 贵 州 某 鲕 状 赤 铁 矿 [ 进 行 磁 化 焙 烧 — 磁 选 试 验 , 获 得 的 铁 精 矿 铁 品 位 为 5 5. 74% , 对 焙 烧 矿 铁 回 收 率 为 57. 11% , 但 磷 含 量 为 0. 258% ; 对 该 铁 精 矿 进 行 酸 浸 降 磷 试 验 , 可 使 精 矿 磷 含 量 降 至 0. 065% , 并 使 铁 品 位 提 高 到 5 7. 73% , 精 矿 对 焙 烧 矿 的 铁 回 收 率 为 50. 81% 。 [ 15] 昆 明 理 工 大 学 王 成 行 对 某 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 北 京 科 技 大 学 杨 大 伟 等 [ 23] 对 鄂 西 某 宁 乡 式 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 了 还 原 焙 烧 同 步 脱 磷 工 艺 研 究 。 试 验 在 还 原 焙 烧 时 添 加 脱 磷 剂 NCP, 还 原 产 物 经 细 磨 、 磁 选 , 最 终 产 品 平 均 铁 品 位 为 90. 09% , 铁 回 收 率 为 88. 91% , 磷 含 量 为 0. 06% 。 试 验 中 发 现 , 脱 磷 剂 NCP 在 起 到 脱 磷 作 用 的 同 时 还 可 以 降 低 焙 烧 温 度 ; 还 原 焙 烧 温 度 应 控 制 在 1 000 ℃, 温 度 过 高 将 会 使 铁 矿 物 与 磷 重 新 结 合 , 而 温 度 过 低 则 达 不 到 还 原 的 效 果 ; 由 于 鲕 状 赤 铁 矿 本 身 的 嵌 布 粒 度 极 细 , 所 以 还 原 焙 烧 产 物 需 要 充 分 细 磨 才 能 有 效 分 选 。 中 国 地 质 科 学 院 成 都 矿 产 综 合 利 用 研 究 了 磁 化 焙 烧 — 弱 磁 选 试 验 , 在 最 优 条 件 下 , 得 到 了 铁 品 位 和 铁 回 收 率 分 别 为 58. 40% 和 87. 86% 的 铁 精 矿 , 精 矿 中 的 硫 达 到 冶 炼 要 求 , 但 磷 超 标 , 尚 需 进 一 步 研 究 。 武 汉 科 技 大 学 左 倩 、 张 芹 等 1617] 对 鄂 西 某 铁 品 位 为 43. 71% , P 含 量 为 0. 93% 的 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 了 磁 化 焙 烧 — 弱 磁 选 试 验 , 获 得 的 铁 精 矿 平 均 铁 品 位 为 60. 12% , 平 均 铁 回 收 率 ( 对 原 矿 + 煤 粉 ) 为 77. 42% , 但 铁 精 矿 含 磷 0. 62% , 须 通 过 进 一 步 研 究 使 其 降 低 。 [ 长 沙 矿 冶 研 究 院 王 秋 林 等 18] 针 对 鄂 西 某 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 的 研 究 表 明 , 采 用 还 原 磁 化 焙 烧 — 弱 磁 选 — 阴 离 子 反 浮 选 工 艺 , 可 得 到 产 率 为 [ 所 [ 2425] 作 为 国 土 资 源 部 地 质 大 调 查 项 目 的 参 与 单 位 , 对 鄂 西 官 店 鲕 状 赤 铁 矿 和 重 庆 桃 花 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 了 详 细 的 可 选 性 研 究 , 结 果 如 下 。 5 6. 20% , 铁 品 位 为 61. 88% , 铁 回 收 率 为 79. 95% , P 对 于 铁 品 位 为 48% 左 右 、 P 含 量 为 0. 88% 的 鄂 西 官 店 鲕 状 赤 铁 矿 : ① 采 用 单 一 强 磁 选 流 程 , 铁 精 矿 铁 品 位 为 56% 左 右 , P 含 量 大 于 0. 6% , 铁 回 收 率 为 60% 左 右 ; ② 采 用 强 磁 选 — 阴 离 子 反 浮 选 流 程 , 铁 精 矿 铁 品 位 为 57. 03% , P 含 量 为 0. 3% 左 右 , 铁 回 收 率 为 48% 左 右 ; ③ 采 用 分 散 脱 泥 — 阴 离 子 反 浮 选 流 程 , 铁 精 矿 铁 品 位 为 58. 12% , P 含 量 为 0. 25% , 铁 回 收 率 为 40% 左 右 , 反 浮 选 时 捕 收 剂 受 温 度 影 响 较 大 ; ④ 采 用 脱 泥 — 阴 离 子 反 浮 选 脱 磷 — 阳 离 子 反 浮 选 脱 硅 — 解 胶 脱 磷 流 程 , 脱 硅 反 浮 选 铁 精 矿 铁 品 位 为 58. 12% , P 含 量 为 0. 37% , 铁 回 收 率 为 69. 06% , 该 精 矿 经 1 次 解 胶 脱 磷 , P 含 量 可 以 降 至 0. 1% 左 右 , 解 胶 脱 磷 作 业 铁 损 失 率 不 足 1% ; ⑤ 采 用 强 磁 选 — 解 胶 脱 磷 流 程 , 铁 精 矿 铁 品 位 为 55. 74% , P 含 量 为 0. 12% , 铁 回 收 率 为 70. 54% 。 对 比 试 验 指 标 , 脱 泥 — 阴 离 子 反 浮 选 脱 磷 — 阳 离 子 反 浮 选 脱 硅 — 解 胶 脱 磷 工 艺 和 强 磁 选 — 解 胶 脱 磷 工 含 量 为 0. 25% 的 铁 精 矿 。 广 西 大 学 沈 慧 庭 等 19] 针 对 某 难 选 鲕 状 赤 铁 矿 , 进 行 了 采 用 磁 化 焙 烧 一 磁 选 工 艺 获 取 铁 精 矿 和 采 用 直 接 还 原 工 艺 制 取 海 绵 铁 的 实 验 室 试 验 。 结 果 表 明 : 采 用 无 烟 煤 作 还 原 剂 进 行 磁 化 焙 烧 , 焙 烧 产 品 经 过 磁 选 后 铁 精 矿 铁 品 位 达 到 61. 60% , 铁 回 收 率 达 到 96. 65% ; 在 环 状 装 料 方 式 下 采 用 无 烟 煤 和 碳 酸 钙 的 混 合 物 作 为 还 原 剂 进 行 直 接 还 原 焙 烧 , 焙 烧 产 品 经 过 磁 选 得 到 的 海 绵 铁 的 铁 品 位 、 金 属 化 率 和 铁 回 收 率 分 别 达 到 89% , 90% 和 85% 。 [ [ 2021] 东 北 大 学 孙 永 升 、 史 广 全 等 对 某 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 了 深 度 还 原 — 磁 选 试 验 , 并 研 究 了 深 度 还 原 过 程 中 铁 矿 物 随 还 原 时 间 的 变 化 特 性 , 讨 论 了 金 属 铁 颗 粒 的 生 长 过 程 。 研 究 结 果 表 明 : 在 合 适 的 条 件 下 , 深 度 还 原 — 磁 选 可 以 得 到 铁 品 位 达 85% 以 上 、 金 属 化 率 达 97% 以 上 、 铁 回 收 率 达 92% 以 上 的 精 矿 · 94· ꢀ ꢀ ꢀ 张 裕 书 等 : 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 选 矿 研 究 进 展 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2010 年 第 8 期 艺 是 开 发 利 用 鄂 西 官 店 鲕 状 赤 铁 矿 很 有 前 途 的 选 矿 工 艺 。 为 0. 2% ~ 0. 8% ; 至 于 托 马 斯 生 铁 , 则 专 门 用 高 磷 铁 矿 石 ( P 含 量 0. 8% ~ 1. 2% ) 冶 炼 。 中 国 炼 钢 主 要 采 用 转 炉 , 为 此 要 大 规 模 开 发 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 , 则 要 求 铁 精 矿 磷 含 量 最 高 不 能 超 过 0. 3% ( 与 其 他 低 磷 铁 矿 产 品 混 合 入 炉 ) 。 如 果 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 P 含 量 较 低 , 则 可 生 产 直 接 还 原 铁 , 做 电 炉 炼 钢 的 原 料 , 但 电 炉 炼 钢 产 能 较 小 , 且 一 般 以 来 源 于 高 质 量 铁 精 矿 ( 含 铁 68% 以 上 , 硫 磷 含 量 0. 1% 以 下 ) 的 优 质 海 绵 铁 作 为 炼 特 种 钢 的 原 料 , 故 面 向 电 炉 炼 钢 开 发 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 的 实 际 意 义 有 限 。 对 于 铁 品 位 为 41% 左 右 , P 含 量 大 于 0. 77% 的 重 庆 桃 花 鲕 状 赤 铁 矿 : ① 采 用 脱 泥 — 反 浮 选 脱 磷 — 反 浮 选 脱 硅 流 程 , 铁 精 矿 铁 品 位 为 54. 95% , P 含 量 为 0. 12% , 铁 回 收 率 为 62. 85% ; ② 采 用 强 磁 选 — 阴 离 子 反 浮 选 脱 磷 流 程 , 铁 精 矿 铁 品 位 为 54% 左 右 , P 含 量 低 于 0. 1% , 铁 回 收 率 低 于 55% ; ③ 采 用 强 磁 选 — 化 学 脱 磷 — 强 磁 选 流 程 , 铁 精 矿 铁 品 位 在 5 6 5. 5% 左 右 , P 含 量 降 至 0. 07 以 下 , 铁 回 收 率 大 于 5% ; ④ 采 用 焙 烧 — 磁 选 — 反 浮 选 脱 磷 流 程 , 铁 精 因 此 , 我 国 要 大 规 模 开 发 利 用 鲕 状 赤 铁 矿 , 实 现 盘 活 30 亿 t 以 上 铁 矿 资 源 的 目 标 , 必 须 考 虑 到 钢 铁 行 业 对 原 料 品 质 的 要 求 。 矿 铁 品 位 为 57. 64% , P 含 量 为 0. 22% , 铁 回 收 率 为 7 3. 13% 。 对 比 试 验 指 标 并 考 虑 各 种 因 素 , 在 目 前 情 况 下 , 脱 泥 — 反 浮 选 脱 磷 — 反 浮 选 脱 硅 工 艺 是 开 发 利 用 重 庆 桃 花 鲕 状 赤 铁 矿 较 为 合 适 的 选 矿 工 艺 。 综 合 上 述 研 究 成 果 可 以 看 出 , 根 据 矿 石 的 工 艺 特 性 ( 矿 物 组 成 、 矿 物 嵌 布 粒 度 、 有 益 有 害 元 素 的 赋 存 状 态 、 主 要 矿 物 的 物 化 性 能 及 矿 床 地 质 条 件 等 ) 差 异 , 可 将 鲕 状 赤 铁 矿 划 分 为 不 同 的 工 艺 类 型 , 并 为 各 种 工 艺 类 型 选 择 与 之 相 适 应 的 选 冶 工 艺 , 从 而 使 鲕 状 赤 铁 矿 资 源 按 其 选 冶 技 术 难 易 程 度 和 技 术 经 济 条 件 得 到 分 期 、 合 理 的 开 发 利 用 。 笔 者 初 步 认 为 : 对 于 工 业 矿 物 单 一 型 富 铁 酸 性 鲕 状 赤 铁 矿 , 采 用 强 磁 或 重 选 脱 泥 — 浮 选 工 艺 就 可 以 获 得 合 适 的 技 术 经 济 指 标 ; 对 于 其 他 类 型 的 鲕 状 赤 铁 矿 , 适 宜 的 选 矿 加 工 工 艺 是 还 原 焙 烧 — 磁 选 — 反 浮 选 脱 磷 脱 硅 工 艺 ; 当 鲕 状 赤 铁 矿 含 磷 低 时 , 可 采 用 高 温 深 度 还 原 — 磁 选 工 艺 生 产 铁 品 位 在 90% 以 上 的 铁 产 品 。 4ꢀ 今 后 的 研 究 方 向 由 于 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 工 艺 矿 物 学 特 性 存 在 差 异 , 因 此 选 别 工 艺 和 手 段 也 不 尽 相 同 。 笔 者 认 为 需 要 对 不 同 类 型 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 如 下 基 础 研 究 , 以 指 导 鲕 状 赤 铁 矿 资 源 的 开 发 利 用 。 3 ꢀ 不 同 类 型 鲕 状 赤 铁 矿 的 选 冶 工 艺 根 椐 近 年 国 内 学 者 以 及 笔 者 对 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 的 工 艺 矿 物 学 研 究 以 及 选 冶 试 验 研 究 结 果 , 笔 者 初 步 对 宁 乡 式 鲕 状 赤 铁 矿 的 工 艺 类 型 作 以 下 划 分 : 根 椐 脉 石 矿 物 中 硅 铝 钙 镁 含 量 的 不 同 , 将 矿 石 划 分 为 酸 性 矿 石 和 碱 性 矿 石 ; 根 据 铁 的 赋 存 状 态 , 将 矿 石 划 分 为 工 业 矿 物 单 一 型 ( 铁 仅 以 赤 铁 矿 、 褐 铁 矿 形 式 存 在 ) 和 工 业 矿 物 复 杂 型 ( 铁 分 散 赋 存 于 赤 铁 矿 、 褐 铁 矿 、 菱 铁 矿 、 鲕 绿 泥 石 中 ) 。 ( 1) 还 原 焙 烧 对 鲕 状 赤 铁 矿 中 不 同 单 矿 物 影 响 的 基 础 研 究 。 在 还 原 焙 烧 过 程 中 , 物 料 粒 度 、 还 原 剂 的 用 量 和 种 类 、 焙 烧 条 件 ( 如 焙 烧 时 间 、 焙 烧 温 度 、 冷 却 方 式 等 ) 等 对 不 同 矿 物 的 影 响 差 异 较 大 , 因 此 需 要 研 究 鲕 状 赤 铁 矿 所 含 各 种 矿 物 如 赤 铁 矿 、 褐 铁 矿 、 磷 灰 石 、 绿 泥 石 等 在 有 无 磷 固 化 剂 和 不 同 还 原 条 件 下 的 物 理 、 化 学 变 化 特 性 , 并 预 测 这 些 特 性 对 后 续 选 别 的 影 响 , 提 出 合 理 的 焙 烧 — 选 别 工 艺 。 ( 2) 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 工 艺 矿 物 学 研 究 。 不 同 产 地 的 鲕 状 赤 铁 矿 嵌 布 粒 度 、 矿 物 组 成 以 及 各 种 矿 物 的 相 嵌 关 系 大 不 相 同 , 使 得 适 合 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 选 别 工 艺 也 各 不 相 同 , 因 此 需 要 对 不 同 产 地 的 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 详 尽 的 工 艺 矿 物 学 研 究 , 以 查 明 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 工 艺 特 性 , 并 依 据 还 原 焙 烧 对 鲕 状 赤 铁 矿 中 各 种 矿 物 影 响 的 研 究 结 果 , 预 测 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 采 用 焙 烧 — 选 别 工 艺 的 可 行 性 。 从 已 有 的 选 矿 试 验 结 果 可 知 : 对 于 富 铁 鲕 粒 , 通 过 物 理 选 矿 可 以 获 得 较 高 品 位 的 铁 精 矿 ; 对 于 贫 铁 鲕 粒 , 由 于 其 中 脉 石 矿 物 和 铁 矿 物 粒 度 微 细 , 呈 均 匀 嵌 布 , 故 仅 采 用 物 理 选 矿 方 法 难 以 获 得 含 铁 较 高 的 铁 精 矿 产 品 。 当 鲕 状 赤 铁 矿 含 磷 较 低 时 , 可 考 虑 用 直 接 还 原 — 选 冶 联 合 方 法 , 以 转 底 炉 为 主 要 设 备 , 得 到 直 接 还 原 铁 ; 当 鲕 状 赤 铁 矿 含 磷 高 时 , 直 接 还 原 可 得 到 高 磷 生 铁 , 在 炼 钢 时 除 磷 26] 。 [ 但 炼 钢 工 艺 不 同 , 炼 铁 时 对 铁 矿 石 含 磷 量 的 要 求 也 是 不 同 的 : 对 于 酸 性 转 炉 炼 钢 和 碱 性 平 炉 炼 钢 , 炼 铁 时 要 求 铁 矿 石 含 磷 量 低 ( 0. 038% ~ 0. 18% ) ; 对 于 碱 性 底 吹 转 炉 炼 钢 , 炼 铁 时 允 许 铁 矿 石 含 磷 量 ( 3) 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 可 选 性 研 究 。 依 托 · 95· 总 第 410 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2010 年 第 8 期 ( 2) : 107110. 前 两 项 研 究 的 结 果 , 对 不 同 产 地 的 鲕 状 赤 铁 矿 进 行 可 选 性 研 究 , 考 察 焙 烧 条 件 、 磁 选 场 强 、 磁 选 设 备 、 浮 选 工 艺 及 药 剂 制 度 对 最 终 精 矿 铁 品 位 、 铁 回 收 率 以 及 磷 品 位 和 磷 去 除 率 等 指 标 的 影 响 , 提 出 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 最 佳 选 别 工 艺 , 并 评 估 各 工 艺 的 成 本 以 及 进 行 投 资 概 算 等 , 以 便 根 据 铁 矿 石 市 场 的 变 化 情 况 指 导 各 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 开 发 利 用 。 [ [ 5] ꢀ 刘 万 峰 , 陈 金 中 , 李 成 必 , 等 . 湖 北 含 磷 鲕 状 赤 铁 矿 选 矿 扩 大 试 验 研 究 [ J] . 有 色 金 属 : 选 矿 部 分 , 2008( 2) : 912. 6] ꢀ 彭 会 清 , 李 ꢀ 广 , 胡 海 祥 . 难 选 鲕 状 赤 铁 矿 复 合 药 剂 制 度 脱 泥 试 验 研 究 [ J] . 现 代 矿 业 , 2009( 3) : 3740. [ 7] ꢀ 董 怡 斌 , 强 ꢀ 敏 , 段 正 义 , 等 . QD 捕 收 剂 对 鄂 西 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 的 反 浮 选 效 果 [ J] . 金 属 矿 山 , 2010( 2) : 6265. [ [ [ [ [ [ [ [ [ 8] ꢀ 陈 文 祥 , 胡 万 明 , 王 ꢀ 兵 . 巫 山 桃 花 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 联 合 选 矿 脱 磷 工 艺 研 究 [ J] . 金 属 矿 山 , 2009( 3) : 5053. ( 4) 由 于 还 原 条 件 以 及 冷 却 条 件 对 还 原 产 物 的 9] ꢀ 白 丽 梅 , 牛 福 生 , 吴 ꢀ 根 , 等 . 鲕 状 赤 铁 矿 强 磁 — 重 选 工 艺 的 试 验 研 究 [ J] . 矿 业 快 报 , 2008( 5) : 2628. 影 响 较 大 , 国 内 还 没 有 成 熟 的 工 业 设 备 保 证 还 原 焙 烧 技 术 的 大 规 模 推 广 , 使 还 原 焙 烧 设 备 成 为 制 约 鲕 状 赤 铁 矿 资 源 开 发 利 用 的 瓶 颈 之 一 , 因 此 国 内 学 者 以 及 笔 者 均 认 为 需 要 在 以 往 研 究 的 基 础 上 , 联 合 国 内 大 型 设 备 制 造 商 , 针 对 还 原 焙 烧 工 艺 设 计 、 制 造 符 合 此 工 艺 特 点 的 新 型 设 备 , 为 鲕 状 赤 铁 矿 的 大 规 模 开 发 利 用 提 供 设 备 保 障 。 10] ꢀ 白 丽 梅 , 刘 丽 娜 , 李 ꢀ 萌 , 等 . 张 家 口 地 区 鲕 状 赤 铁 矿 还 原 焙 烧 — 弱 磁 选 试 验 研 究 [ J] . 中 国 矿 业 , 2009, 18( 3) : 8387. 11] ꢀ 牛 福 生 , 吴 ꢀ 根 , 白 丽 梅 , 等 . 河 北 某 地 难 选 鲕 状 赤 铁 矿 选 矿 试 验 研 究 [ J] . 中 国 矿 业 , 2008, 17( 3) : 5760. 12] ꢀ 王 国 军 , 王 智 化 , 杨 ꢀ 丽 , 等 . 某 鲕 状 赤 铁 矿 循 环 流 化 床 焙 烧 — 磁 选 试 验 研 究 [ J] . 金 属 矿 山 , 2010( 2) : 5761. 13] ꢀ 庞 玉 荣 , 郭 秀 平 , 李 朝 晖 , 等 . 某 鲕 状 赤 铁 矿 矿 石 反 浮 选 试 验 研 究 [ J] . 国 外 金 属 矿 选 矿 , 2008( 7) : 2225. 5 ꢀ 结 ꢀ 语 ( 1) 鲕 状 赤 铁 矿 的 开 发 与 利 用 涉 及 到 国 家 铁 矿 14] ꢀ 郭 宇 峰 , 杨 ꢀ 林 , 姜 ꢀ 涛 , 等 . 贵 州 某 鲕 状 赤 铁 矿 选 矿 试 验 研 究 [ J] . 金 属 矿 山 , 2009( 12) : 6872. 石 资 源 战 略 安 全 , 必 将 成 为 未 来 5 年 我 国 矿 物 加 工 15] ꢀ 王 成 行 , 童 ꢀ 雄 , 孙 吉 鹏 . 某 鲕 状 赤 铁 矿 磁 化 焙 烧 — 磁 选 试 验 研 究 [ J] . 金 属 矿 山 , 2009( 5) : 5759. 届 的 重 要 任 务 。 ( 2) 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 工 艺 特 性 存 在 一 定 16] ꢀ 左 ꢀ 倩 , 王 ꢀ 一 , 田 ꢀ 赋 , 等 . 鄂 西 某 鲕 状 赤 铁 矿 焙 烧 磁 选 试 验 研 究 [ J] . 金 属 矿 山 , 2008( 8) : 3639. 的 差 异 , 包 括 矿 物 组 成 , 嵌 布 粒 度 , 鲕 粒 粗 细 , 铁 、 磷 等 有 益 有 害 元 素 的 赋 存 状 态 及 含 量 , 主 要 矿 物 的 物 化 性 能 及 矿 床 地 质 条 件 等 。 [ 17] ꢀ [ 张 ꢀ 芹 , 张 一 敏 , 胡 定 国 . 湖 北 巴 东 鲕 状 赤 铁 矿 选 矿 试 验 研 究 C] ∥《 金 属 矿 山 》 杂 志 社 . 2006 年 全 国 金 属 矿 节 约 资 源 及 高 效 选 矿 加 工 利 用 学 术 研 讨 与 技 术 成 果 交 流 会 论 文 集 . 马 鞍 山 : ( 3) 对 于 工 业 矿 物 单 一 的 富 铁 酸 性 矿 石 , 采 用 《 金 属 矿 山 》 杂 志 社 , 2006: 186188. 强 磁 或 重 选 脱 泥 — 浮 选 工 艺 就 可 以 获 得 合 适 的 技 术 经 济 指 标 ; 对 于 其 他 种 类 的 矿 石 , 适 宜 的 选 矿 加 工 技 术 是 还 原 焙 烧 — 磁 选 — 反 浮 选 脱 磷 脱 硅 工 艺 ; 当 鲕 状 赤 铁 矿 含 磷 低 时 , 可 采 用 高 温 深 度 还 原 生 产 直 接 还 原 铁 产 品 。 [ [ [ [ 18] ꢀ 王 秋 林 , 陆 小 苏 , 彭 泽 友 , 等 . 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 焙 烧 — 磁 选 — 反 浮 选 试 验 研 究 [ J] . 湖 南 有 色 金 属 , 2009, 25( 4) : 1215. 19] ꢀ 沈 慧 庭 , 周 ꢀ 波 , 黄 晓 毅 , 等 . 难 选 鲕 状 赤 铁 矿 焙 烧 — 磁 选 和 直 接 还 原 工 艺 的 探 讨 [ J] . 矿 冶 工 程 , 2008, 28( 5) : 3034. 20] ꢀ 孙 永 升 , 李 淑 菲 , 史 广 全 , 等 . 某 鲕 状 赤 铁 矿 深 度 还 原 试 验 研 究 [ J] . 金 属 矿 山 , 2009( 5) : 8083. ( 4) 今 后 需 要 加 强 对 鲕 状 赤 铁 矿 的 基 础 研 究 , 21] ꢀ 史 广 全 , 孙 永 升 , 李 淑 菲 , 等 . 某 鲕 状 赤 铁 矿 深 度 还 原 过 程 研 究 [ J] . 现 代 矿 业 , 2009( 8) : 2931. 建 立 鲕 状 赤 铁 矿 加 工 的 成 套 技 术 体 系 , 以 指 导 不 同 产 地 鲕 状 赤 铁 矿 的 开 发 利 用 。 [ 22] ꢀ 周 继 程 , 薛 正 良 , 李 宗 强 , 等 . 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 直 接 还 原 过 程 中 铁 颗 粒 长 大 特 性 研 究 [ J] . 武 汉 科 技 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版 , ( 5) 大 型 高 效 焙 烧 设 备 的 研 制 将 是 日 后 大 规 模 2 007, 30( 5) : 458460. 开 发 鲕 状 赤 铁 矿 资 源 的 关 键 。 [ [ 23] ꢀ 杨 大 伟 , 孙 体 昌 , 徐 承 焱 , 等 . 高 磷 鲕 状 赤 铁 矿 还 原 焙 烧 同 步 脱 磷 工 艺 研 究 [ J] . 矿 冶 工 程 , 2010, 30( 1) : 2931. 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 24] ꢀ 张 裕 书 , 等 . 鄂 西 宁 乡 式 铁 矿 利 用 工 艺 技 术 研 究 [ R] . 成 都 : 中 国 地 质 科 学 院 成 都 矿 产 综 合 利 用 研 究 所 , 2008. [ [ [ [ 1] ꢀ 卢 尚 文 , 张 邦 家 , 熊 道 仁 , 等 . 宁 乡 式 胶 磷 铁 矿 用 解 胶 浸 矿 法 降 磷 的 研 究 [ J] . 金 属 矿 山 , 1994( 8) : 3036. [ 25] ꢀ [ 张 裕 书 , 等 . 重 庆 市 巫 山 “ 宁 乡 式 ” 铁 矿 利 用 工 艺 技 术 研 究 2] ꢀ 姚 敬 劬 . 应 重 新 规 划 开 发 宁 乡 式 铁 矿 [ J] . 国 土 资 源 科 技 管 理 , R] . 成 都 : 中 国 地 质 科 学 院 成 都 矿 产 综 合 利 用 研 究 所 , 2009. 2005( 4) : 1316. 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