褐鐵礦選冶技術進展概述

邢 軼 ，楊吉春 ，胡繼文

（1內(nèi)蒙古科技大學 內(nèi)蒙古 包頭 014010）

（2包頭鋼鐵（集團）有限責任公司 內(nèi)蒙 古包頭 014010）

1 引言

隨著我國鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展，高品位且易選別的鐵礦石資源瀕臨枯竭，合理開發(fā)利用復雜難選別的鐵礦石資源可以緩解我國鐵礦石的供求矛盾，促進我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展具有現(xiàn)實意義。由于近年來鐵礦資源的日益緊缺，褐鐵礦的選別受到越來越多的重視。

2 褐鐵礦的礦物學結構及其特性

褐鐵礦為無定形的鐵的氧化物和氫氧化物，以針鐵礦(α-FeOOH)、水針鐵礦(α-FeOOH?nH2O)為主，還含有數(shù)量不等的纖鐵礦(γ-FeOOH)、水纖鐵礦(γ-FeOOH?nH2O)，多呈土狀、膠狀(腎狀、鐘乳狀等)、非晶質(zhì)或隱晶質(zhì)，常發(fā)育于赤鐵礦-針鐵礦裂隙和晶洞中，充填交代和膠結，弱至中磁性。

褐鐵礦礦物種類大約有26種之多，基本可分為兩大類：矽卡巖型褐鐵礦和高硅型褐鐵礦。其中矽卡巖褐鐵礦主要由褐鐵礦、赤鐵礦和石英組成，占總儲量的66%，而高硅型褐鐵礦主要由褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦和石英組成，占總儲量的34%。

3 褐鐵礦選冶技術進展

目前，對于褐鐵礦資源的選礦工藝有很多的研究，其選礦技術主要分為以下兩大類：單一選別流程和聯(lián)合選別流程[1]。單一選別流程包括重選、磁選、浮選(正、反浮選)。其中，單一重選工藝，由于褐鐵礦礦物密度變化大而導致鐵回收率低、資源浪費嚴重；單一濕式強磁選工藝，對于細粒級礦泥選別效果較差；單一浮選工藝，包括正浮選和反浮選，主要是解決細粒礦泥的影響；而選擇性絮凝浮選，借助淀粉、腐殖酸鹽等對褐鐵礦的選擇性絮凝作用，再通過脫泥或反浮選除去硅酸鹽礦物。隨著褐鐵礦選礦工藝研究的發(fā)展，出現(xiàn)了很多類型的聯(lián)合選別流程，包括選擇性絮凝浮選、絮凝—強磁選、強磁選—正浮選—強磁選、強磁選—正(反)浮選、還原焙燒—磁選、還原焙燒—弱磁選—反浮選、還原焙燒—磁選—浸出、鈉化焙燒—浸出—浮選等。

其中，單一選別流程中，利用重選工藝處理褐鐵礦，工藝簡單，但回收率低。主要工藝為：螺旋溜槽預先富集后用搖床進行精選，也可采用離心機分選細粒褐鐵礦。而利用單一浮選法，鐵精礦品位可提高到高55%以上，鐵的回收率較重選提高很多，王毓華等[2]針對性質(zhì)較簡單的褐鐵礦，采用陰陽離子捕收劑反浮選褐鐵礦，脫泥后經(jīng)粗選和掃選，獲得鐵精礦品位為57%，回收率達到70%。

通過大量試驗說明，褐鐵礦選別流程以聯(lián)合流程較好，對粗、細粒級褐鐵礦能兼顧回收。但對不同性質(zhì)的礦石，宜采用不同的選別工藝。聯(lián)合選別流程中，“強磁選-浮選”聯(lián)合工藝應用較為廣范，對于褐鐵礦強磁選后尾礦中的粗粒級品位低的狀況，也可以預先拋尾，來提高下一作業(yè)入選品位和減少入選量，然后進行“強磁選-正浮選”、“強磁選—反浮選”、“強磁選—反浮選—反浮選尾礦再磨再選”工藝，均能取得比較好的指標。

相比之下，“磁化焙燒—磁選”在選礦方式上能夠快速達到選礦效果?！按呕簾淮胚x”工藝是處理難選別鐵礦石比較有效的方法之一，采用熱化學處理方法，將弱磁性鐵礦物變成強磁性鐵礦物，然后用磁選方法回收。王中明等[3]對某俄羅斯褐鐵礦進行了一系列的選礦試驗，采用“磁化焙燒—磁選”工藝流程所獲試驗指標最好。焙燒后的產(chǎn)品細磨到粒度為-0.074mm（占90%）進行磁選（磁感應強度0.20T），可獲得精礦品位為64.65%，鐵回收率為86.05%。

褐鐵礦焙燒后因燒損較大會大幅度提高鐵精礦品位，因此褐鐵礦的高效選礦技術已逐漸成為研究的主要方向。李廣濤等針對四川某高磷鮞狀赤、褐鐵礦，采用了還原焙燒-弱磁選-反浮選工藝對其處理，實現(xiàn)了鐵礦與方解石、綠泥石、磷灰石等的分離，最終可得到鐵品位為60.92%，含磷量為0.225%，鐵回收率達到72.74%的合格精礦。繼而開發(fā)的“還原焙燒-磁選-浸出”流程解決了褐鐵礦的綜合利用問題。

除了上述工藝之外，還有學者提出了“風選一焙燒一磁選”工藝。舒?zhèn)サ萚4]對某低品位褐鐵礦，采用“破碎-風選-強磁選-焙燒-弱磁選”工藝流程，在原鐵品位為38%的情況下，可獲得精礦品位59.7%、回收率69%的指標。

在還原焙燒基礎上，研究人員還開發(fā)了“鈉化焙燒-浸出”和“鈉化焙燒-磁選”工藝，舒聰偉[5]采用“鈉鹽焙燒-酸浸”工藝處理某高鋁硅極難選褐鐵礦，發(fā)現(xiàn)在磨礦粒度為-200目占90.36%、碳酸鈉用量15%、焙燒溫度950℃、焙燒時間30min的焙燒條件和硫酸濃度7%、液固比為15∶1、酸浸溫度60℃、酸浸時間15min的浸出條件下，可獲得TFe品位60.21%、回收率93.49%、SiO2和Al2O3含量分別為3.28%和6.81%的鐵精礦。唐立靖[6]針對某高鋁高硅難選褐鐵礦(Al2O3含量為26.11%、SiO2含量為13.88%)進行了“鈉化焙燒-磁選”試驗，研究結果表明，在焙燒溫度1050℃、焙燒時間40min、Na2CO3用量12%、煤粉用量20%的焙燒條件和磨礦細度-0.038mm占98.86%、磁場強度200kA/m的磁選條件下，可獲得鐵精礦的鐵品位為57.91%、鐵回收率為97.50%。鈉化焙燒后產(chǎn)品經(jīng)階磨階選后，可得到鐵品位62.04%、鐵回收率60.90%的鐵精礦。

褐鐵礦選別工藝中以還原焙燒為基礎的聯(lián)合工藝，雖然可以有效地利用褐鐵礦資源，但是這些工藝方法能耗較高，工藝過程復雜，建設投資較大，因此一直未能在工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應用。

在眾多的褐鐵礦選礦工藝中，聯(lián)合選別技術已經(jīng)取得顯著進展。特別是“還原焙燒—磁選”技術在提高鐵品位及回收率方面凸顯優(yōu)勢，在選礦利用上能夠很快的滿足選礦工藝的需要。

4 結語

針對褐鐵礦礦產(chǎn)資源特點，首先對褐鐵礦礦產(chǎn)資源進行較系統(tǒng)的分類，然后研究開發(fā)出對特定類型褐鐵礦資源的有效選礦技術，是解決褐鐵礦選礦難題的有效途徑。我國有一定的褐鐵礦儲量，但利用率不高，相關研究機構對褐鐵礦進行了大量的研究工作，開發(fā)了許多工藝流程，在選礦技術方面已取得重大突破。但長期生產(chǎn)實踐證明，這些工藝仍存在一些亟待解決的技術問題。

[1] 印萬忠，丁亞卓.鐵礦選礦新技術與新設備[M].冶金工業(yè)出版社，2008.

[2] 王毓華，陳興華，黃傳兵,等.褐鐵礦反浮選脫硅新工藝試驗研究[J].金屬礦山，2005(7)：37-39.

[3] 王中明，楊仕勇.俄羅斯某鐵礦的選礦工藝研究[J].國外金屬礦選礦，2005(9)：30-33.

[4] 霍杰,李名鳳,舒?zhèn)?等.低品位鱺狀褐鐵礦風選試驗研究.金屬礦山，2009(7)：50-52.

[5] 舒聰偉，唐云，王在謙.鈉鹽焙燒-酸浸處理高鋁高硅極難選褐鐵礦研究[J].礦冶工程，2012，32(6)：62-65，70.

[6] 唐立靖，唐云，梁居明.高鋁高硅褐鐵礦鈉化焙燒-磁選試驗研究[J].礦冶工程，2015，35(2)：117-119，123.