從硫鐵礦燒渣中回收鐵的試驗(yàn)研究

劉佳宇 曲明輝

【摘要】為了綜合利用硫鐵礦燒渣，通過試驗(yàn)研究確定回收鐵的工藝為磁化焙燒、磁選流程，所生產(chǎn)的鐵精礦產(chǎn)率為60%，品位為61.10%，回收率為75.29%，其含硫?yàn)?.35%，符合工業(yè)高爐煉鐵的標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】硫鐵礦燒渣；回收鐵

我國自20世紀(jì)50年代開始利用燒渣從中回收銅、鉛、鋅、鈷、金、銀等有色金屬和稀貴金屬，生產(chǎn)化工原料、建材制品、選鐵礦粉和煉鐵原料等。這樣不僅提高了資源的利用率，還減少了硫鐵礦燒渣對環(huán)境的污染。

一、慨況

硫鐵礦燒渣（又稱硫酸渣）是生產(chǎn)硫酸時焙燒硫鐵礦產(chǎn)生的廢渣。燒渣一般采用堆填處置，占用土地，對堆存地周圍土壤、水體和大氣均產(chǎn)生嚴(yán)重污染。而燒渣中含有鐵20%～60%，少量銅、鋅和微量金、銀等有價值元素，它是一種二次資源。由于硫鐵礦燒渣是硫鐵礦在900℃左右焙燒后的產(chǎn)物，已不再是天然礦物，其物化性質(zhì)有了很大改變。而且不同產(chǎn)地的硫酸渣，其礦物組成、物化性質(zhì)也不相同。燒渣中磁鐵礦和赤鐵礦與脈石之間多以連生體形式存在，磁鐵礦、赤鐵礦呈浸染狀、蜂窩狀，被細(xì)小的脈石充填以及磁鐵礦、赤鐵礦呈皮殼狀包裹著脈石，燒渣中礦物這種復(fù)雜的連生結(jié)構(gòu)嚴(yán)重影響選別精礦品位的提高。我國硫鐵礦燒渣的利用率還較低，開展燒渣綜合利用研究，從中提取有價金屬，使其變廢為寶，對提高企業(yè)效益，防止環(huán)境污染，有很大的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。為此，本試驗(yàn)以某磷化工企業(yè)的硫鐵礦燒渣為原料，進(jìn)行了回收鐵的工藝研究。

二、試樣及工藝礦物學(xué)研究

（一）試樣

本次試驗(yàn)礦樣為某廠提供，試樣中干礦樣TFe品位48.55%，試樣里面還含有可溶物質(zhì)，把試樣溶入水，清洗后烘干，測得原試樣鐵品位為49.52%。本燒渣因含鐵品位低、含硫高，不能直接利用。如要變成合格的鐵精礦，必須對其進(jìn)行富集處理。本文對試樣進(jìn)行了化學(xué)多元素分析和鐵的物相分析。

（二）工藝礦物學(xué)研究

經(jīng)顯微鏡下鑒定和射線衍射分析查明，殘存的硫化物呈磁黃鐵礦特性，其次為假象赤鐵礦，非金屬礦物主要為石英和石膏。對試樣進(jìn)行粒級篩析，了解試樣粒度組成及鐵的分布情況。對各種礦物的賦存狀態(tài)進(jìn)行了鑒定，磁鐵礦常呈不規(guī)則粒狀，部分為圓粒狀，鏡下反射色較天然磁鐵礦略為暗淡。根據(jù)集合體形態(tài)和與其他礦物嵌連關(guān)系大致可將樣品中磁鐵礦分為3種產(chǎn)出形式。一是單體粒狀，粒度普遍較為細(xì)小，大多在0.01～0.1mm。二是與脈石礦物混雜交生構(gòu)成極為復(fù)雜的鑲嵌關(guān)系，其中最主要的表現(xiàn)特征是磁鐵礦圍繞脈石礦物邊緣形成鑲邊結(jié)構(gòu)，而集合體中磁鐵礦分布雜亂，粒度細(xì)小者僅為0.002mm左右。少數(shù)脈石邊緣鑲嵌的磁鐵礦寬度僅0.005～0.01mm，從而構(gòu)成皮殼狀交生關(guān)系。三是呈細(xì)小的包裹體嵌布在脈石礦物中，粒度一般0.01～0.05mm。假象赤鐵礦和赤褐鐵礦的產(chǎn)出形式和粒度變化范圍與磁鐵礦大致相同，在大多數(shù)赤鐵礦顆粒中可常見微粒磁鐵礦分布。由于部分磁鐵礦與脈石礦物鑲嵌，因此樣品中呈單體產(chǎn)出的鐵礦物（包括磁鐵礦、假象赤鐵礦和赤褐鐵礦）僅占2/3～3/4，連生體現(xiàn)象普遍呈現(xiàn)。樣品中脈石礦物部分呈單體出現(xiàn)，部分與磁鐵礦交生，粒度一般0.03～0.15mm。綜合分析試樣的礦相研究結(jié)果，可以判斷此次硫鐵礦燒渣樣品中的主要金屬礦物為磁鐵礦、假象赤鐵礦和赤褐鐵礦，其次為少量硅酸鐵、硫酸鐵和硫化鐵。樣品中非金屬成分以石英為主，其次為透輝石和石膏。試樣中的礦物組成成分較多，礦物顆粒細(xì)小，連生體占30%以上，各礦物顆粒間相嵌關(guān)系極為復(fù)雜。以磁鐵礦為例，單體磁鐵礦顆粒細(xì)小，與其他礦物相嵌產(chǎn)出形成有3種之多，而分布于脈石顆粒邊緣的磁鐵礦如不采用細(xì)磨，則難以使之單體解離。在顯微鏡下觀察，試樣的單體解離度約為-0.074mm，粒級占95%。假象赤鐵礦和赤褐鐵礦中含有微細(xì)粒的磁鐵礦。此試樣屬難選物料，考慮到各組成礦物天然物理化學(xué)性質(zhì)經(jīng)焙燒后進(jìn)一步發(fā)生變化，因此，需要考慮采用多種選礦方法組合的聯(lián)合流程，才能使之有效分離。

三、試驗(yàn)研究

第一，常規(guī)選礦方法回收鐵的研究。通過對硫鐵礦燒渣進(jìn)行重選、浮選、磁選條件試驗(yàn)的研究，均未能獲得指標(biāo)合格的鐵精礦。硫鐵礦燒渣是硫鐵礦在900℃左右焙燒后的產(chǎn)物，已不再是天然礦物，其物化性質(zhì)有了很大改變。燒渣中鐵礦物密度較天然鐵礦物密度低，鐵礦物多呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)，其與脈石礦物的密度差較小，使重選工藝分選效果很差。應(yīng)用陽離子反浮選工藝雖可以取得一定的分選效果，但被鐵礦物呈皮殼狀包裹著的脈石很難上浮，仍不能獲得理想的分選指標(biāo)。采用磁選工藝提取磁鐵礦時，由于燒渣中磁鐵礦的疏松結(jié)構(gòu)使之形成強(qiáng)烈的磁團(tuán)聚，使脈石夾雜現(xiàn)象嚴(yán)重，大量脈石進(jìn)入磁選精礦中。

第二，磁化焙燒、磁選。從硫鐵礦燒渣多元素分析可知，燒渣中弱磁性鐵占有很大的比例，直接磁選難以獲得高品位鐵精粉。將硫鐵礦燒渣在馬弗爐內(nèi)加熱至一定溫度并與還原劑作用，使渣中弱磁性Fe2O3轉(zhuǎn)變成磁性較強(qiáng)的Fe3O4，然后磁選可得到高品位鐵精礦，還原劑一般選用焦炭粉或煤，焦炭粉還原速度較慢，但帶入雜質(zhì)少，煤還原速度較快，但硫含量較高。

常規(guī)的選礦方法難以獲得質(zhì)量合格的鐵精礦，將硫鐵礦燒渣進(jìn)行磁化焙燒、球磨、磁選選別，可以獲得產(chǎn)率為60%，品位為61.10%，回收率為75.29%的鐵精礦，其含硫?yàn)?.35%，符合工業(yè)高爐煉鐵的標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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