我国难选铁矿石的研究现状及利用途径.pdf

Seri 胎 N o3 7 7 N o v e m晚r Z 〕 〕 7 金属矿山 ME T A LMI N E 总第3 7 7 期 2 1 洲 】 7 年第11期 我国难选钦矿石的研究现状众利用途径 张 锦 瑞 胡力 可 梁 银 英 河北理工大学 摘 要 介绍了我国在难选红铁矿方面所作的研究， 并且重点介绍了国内 外难选鲡状赤铁矿的研究现状以及 在红铁矿选矿方面进步较快的鞍山式赤铁矿的研究现状， 并对缅状赤铁矿选矿研究提出了对其利用的新途径 直接冶炼并用其渣制造微品玻璃。 关键词编状赤铁矿微晶玻璃 鞍山式赤挟矿 S ta t l l s Q UO OfU t il i z a ti on way R e 姗 rchofR e fr a c to ry l rono rtl nC hi n a Z h a ll g j i n ru iH u U k e u a n g yi咖n g 价加 亡 之 介 ‘ ‘ 巴 “ J 勺of决 交 毗 田 以Tec力 爪 〕切 盯 A 加 I r . ct The P a per 卿ie w . th e 比 此 a r c ll o n 比 台 a 〔 加 弓阁 1 阴 毗岛 ， w it h th e h i ghlight on t h e s t at usq uooft he花 - 哭 毗h o n 耐i t ic 卜 e mat ‘tel hat 伪 c o n 吕 i d e 喇 阴祀 介 日 c to rybo t h i n a 耐o u l s i d e C 日 n a a lld 山 atofA 璐 恤n ty p e he m at it e ， w 卜 。 哭 化 se 毗h h asac h i e 枕 d 瓜阮 r 哪i d 卿胖. sAnew u l i l iza l i onw 叮达p ro 钾‘ eafo r ooliti c 忱m at ite悦 n e 6 c iat i onre s e 盯 c ll ， 山 ati 3 ， d i化 c l s 毗l t i n g 即 d th enu s i雌盆 卜 e s 吨 tom ake gl a 昭c e 1 。 K e 岁 w o rds o o l i l i c 阮m at i te， 以朗 马 c e 如 i c ， 为均 h an t y 伴 玩m at i t e o re 我国红铁矿资源量大， 约占我国铁矿储量的 30， 可选性差， 主要分布在辽宁、 河北、 甘肃、 安徽、 内 蒙、 河南、 湖北、 山西、 贵州等地。国内易选的磁铁 矿资源正面临着日 益短缺的局面， 后备磁铁矿矿山 明显不足， 相对好选的红铁矿矿山大多进人深层开 采时期， 开采成本逐年升高。而复杂难选的红铁矿 储量大， 占 我国铁矿石资源储量的2 。 25， 约 1 00多亿t ， 这类矿石约可分为5 种类型①鲡状赤铁 矿; ②微 细粒浸染的鞍山 式贫红 磁 铁矿石; ③菱 铁矿矿石; ④褐铁矿; ⑤脉石主要为含铁硅酸盐、 细 粒嵌布的赤铁矿石。 红铁矿选矿一直是我国 选矿界 的 一 大 难 题 [l4。 1 鲡状赤铁矿研究利用现状 我国 铁矿资源储量的1 /9为鲡状赤铁矿。占我 国 红铁矿储量的30。鲡状赤铁矿常形成大型矿 山， 例如北方的 宣龙式铁矿、 南方的宁乡式铁矿。鲡 状赤铁矿嵌布粒度极细且经常与菱铁矿、 鲡绿泥石 和含磷矿物共生或相互包裹， 由于鲡状赤铁矿嵌布 粒度极细及其相互层层包裹的 结构， 所以很不利于 矿石的 单体解理， 并且矿石经碎矿和磨矿后特别容 易形成微细颗粒， 而且含泥量大。这就决定了该铁 6 矿 石的 选 冶是 非常困 难的 哪1 。 鲡状赤 铁矿的国 内 外选矿研究包括脱磷、 脱硅、 脱硫、 反浮选工艺、 选择 性聚团一 反浮选、 高梯度磁选、 新设备和新技术、 直 接还原法、 酸浸、 氯化焙烧一 酸浸工艺等。 但是对其 成功富 集的报道却很少 川。除了 上述的选矿研究 外还有用其制造铁红颜料等研究， 本文还提出了 一 种对难选鲡状赤铁矿利用的新技术， 即对其原矿直 接冶炼以分离出可用作炼钢原料的生铁， 并且用其 冶炼渣制造高附加值的微晶玻璃， 虽然此技术的研 究刚处于起步阶段， 但由于其良 好的经济效益及重 要的 环保效益， 具有很广阔的 发展前景。 1高 梯度磁选试验研究。王燕民 阁等针对 广 西屯秋鲡状赤铁矿的矿物组成与目 前所采用工艺流 程的特点， 进行了聚磁介质、 背景场强、 给矿流速及 比 磁负荷量等试验。最后得出结论 ①高梯度磁选 法能有效地选别含微细粒级铁矿物的屯秋鲡状赤铁 矿强磁尾细泥。 ②聚磁介质网的结构参数、 背景场 强、 给矿流速率及比磁负荷对试样高梯度磁分离指 张 锦瑞 1 9 56一男. 河北理工大学教务处 处长， 教授， 博士， 硕士 生导师， 063 1 刀 J 河北省唐山市新华西道46号。 万方数据 张锦瑞等 我国难选铁矿石的研究现状及利用途径2 007年第11期 标的影响 最为明 显。 2 直接 还原一 磁选试验研究。 陈 述文川等采 用固定床法和流动床法， 包括内 加热法和外加热法 对贵州赫章鲡状赤铁矿进行了直接还原磁选试验以 及半工业规模的回 转窑直接还原试验和回转窑模型 试验， 对过程进行了 热力学分析。 最后得出 结论 ① 鲡状赤铁矿直接还原， 还原设备以外加热回 转窑为 好; ②无烟煤作还原剂还原鲡状赤铁矿， 其性能较烟 煤好; ③采用固定床或外加热回 转窑对鲡状赤铁矿 进行直接还原， 还原产品进行弱磁选分离， 可获得较 好的分离指标。 3 浮 选 试验 研 究。 王 兢川等 采 用正 交浮 选 试 验法考察了贵州某地鲡状赤铁矿浮选的主要影响因 素， 最后得出 结论 ①适当的 磨矿时间 对鲡状赤铁矿 的浮选非常重要; ②十二胺作捕收剂对铁精矿的富 集作用明显， 但是其泡沫异常丰富且稳定对刮泡和 后继作业影响很大， 所以选择适当的调整剂来消除 气泡的不良 影响 将是今后对鲡状赤铁矿进行浮选研 究时应重点解决的问题; ③本试验所用的药剂用量 较大， 减小药剂用量和选择更高效的药剂是今后的 努力方向。 4 降磷试验研究。铁矿石中含磷过高， 会严 重影响到生铁产品的质量， 因此在冶炼对人炉原料 要求日 益提高的 今天， 解决铁矿石的降磷问题显得 尤为 突出 。 卢尚 文 [s]等采用解胶浸矿方法对宁乡 式高磷铁矿石进行了 较为深人的脱磷试验研究。 通 过浸出， 可脱除 胶磷鲡状铁矿石中4D一 50的 磷， 提高4 一 6 个百分 点的 铁品 位。 纪军[91进行了宁 乡式鲡 状赤铁矿石分散一 选择性聚团脱磷试验研 究。通过适当调整药剂制度和流程结构， 使铁精矿 中的含磷量降到0 . 25以下， 脱泥反浮选闭路试验 铁的 回 收 率 达 到90. 57。 鲁军[ ’。 〕 等 对 含磷。 ， 6 的 乌龙山 高磷鲡状赤铁矿进行了 多种选别方案的比 较研究， 以实现降低矿石中磷含量的目 的。 试验研 究表明， 由于矿石性质的原因， 重选、 强磁选、 正浮选 与分散一 选择性絮凝一 沉降脱泥等选别方法都不能 获得好的降磷效果。而后又对其进行了 原矿直接反 浮选试验、 脱泥一 选择性聚团一 反浮选试验、 反浮选 精矿重选及焙烧等试验。试验降磷指标较好， 但精 矿铁品位 仍低。 作者 认为， 探索化学浸矿、 生物降 磷 等新型降磷提铁方法， 将是今后工作所要努力的方 向。 5制造氧化铁红。氧化铁红是无机彩色颜料 中 产量和需求量最大的 一种产品。 广泛用于建筑 材 料、 涂料、 塑料、 橡胶、 陶瓷、 玻璃、 造纸、 油墨、 美术颜 料、 医 药、 化妆品 等 工业。 张 锦 瑞〔 川以 鲡状赤铁矿 为原料， 利用选矿技术对其进行提纯和超细磨， 提出 一种生产天然氧化铁红的新方法， 获国家发明专利。 用该法生产的氧化铁红产品， 经化工部涂料研究所 检测， 各项指标均达到国家标准， 现已建成 1 座 2500口 a 的氧化铁红颜料厂， 其产品在国内几家大型 油漆厂应用， 效果良 好。利用本研究的工艺生产的 产品物理、 化学性质稳定， 耐腐蚀、 耐盐水、 无毒， 可 作为防锈漆。用于火车底盘、 船舶等底漆， 也可用于 塑料、 建材、 茶色玻璃、 橡胶等行业。该工艺为物理 加工， 生产中 不加任何化学药剂， 故与化学合成法比 较， 生产工艺简单、 成本低、 质量稳定、 操作简单、 无 污染、 产品的附加值高。 6 直接冶炼并用其渣制造微晶玻璃。微晶 玻 璃 G l a s 一 。 e xa 而的也称玻璃陶瓷， 是将特定组成的 基础玻璃， 在加热过程中 通过控制晶化而制得的一 类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。它具 有很多优异的性能， 其性能指标往往优于同类玻璃 和陶瓷〔 ‘2 〕 。 北京 科技大学已 利用金川有色金属集 团公司的闪速炉水淬渣在实验室阶段成功制备了微 晶 玻 璃 样品， 并 分 离出 了 生 铁〔 ’3 〕 。 微晶 玻璃的 各 项 性能指标均达到了目 前市售微晶玻璃水平， 并且所 制得的生铁也达到了国标。不经过选矿阶段对鲡状 赤铁矿进行直接冶炼， 利用其冶炼渣制造高附加值 的微晶玻璃， 以收回在直接冶炼中多消耗的损失。 此方案省去了 对原矿选矿的投人， 并且由于不产生 废渣， 基本上可以做到零排放， 因此对促进清洁生 产， 建立循环经济模式和社会可持续发展具有重要 的战略意义。 2 鞍山式赤铁矿研究利用现状 鞍山地区铁矿石资源十分丰富， 但是一半以上 为 “ 贫、 细、 杂 ” 难 选的 氧 化 铁 矿 石〔 “ 〕 。 鞍山 地区 是 我国红铁矿选矿技术进步最快的地区之一。鞍山 地 区铁矿石资源特别是后备铁矿石资源大多因为矿物 组成复杂、 结构构造复杂、 矿物嵌布粒度细、 原矿品 位 较低 而 相 对 难选〔 ‘， 〕 。 鞍山 地区目 前在 选的 红铁 矿主要为东鞍山铁矿石、 齐大山铁矿石。对于作为 7 万方数据 总第3 7 7 期金属矿山2 007年第n期 后备 矿山的 关宝山、 关门山等铁矿也进行了大量研 究。另外作为唐钢重要后备矿山的司家营铁矿也属 于鞍山式赤铁矿。 1东鞍山铁矿石。东鞍山铁矿是我国大型红 铁矿铁矿山， 矿物品种多、 结构构造复杂、 嵌布粒度 细， 可选性差。 东鞍山铁矿石是鞍山地区较早得到 开发利用的 铁矿石。由于选别东鞍山铁矿石的东鞍 山 烧结厂选矿工艺自1 9 5 8 年投产以 来， 长期采用两 段连续磨矿、 单一碱性正浮选工艺， 选矿技术指标不 高。因此， 针对提高东鞍山烧结厂选矿工艺技术指 标的研究工作从来就没有停止过。2 001 年， 鞍钢矿 山研究所在多年研究并完成实验室研究的基础上， 结合齐大山选矿厂工艺改造的成功经验， 在东鞍山 烧结厂一选车间进行了连续磨矿、 粗细分选、 中矿再 磨、 重选一 磁选一 阴离子反浮选和连续磨矿、 粗细分 选、 中 矿再磨、 磁选一 重选一 阴 离子反浮选两种工艺 流程试验， 分别取得了原矿品位31. 38、 精矿品位 64. 0 8 、 尾矿品位13. ”、 金属回收率71. 47和 原矿品位32. 94、 精矿品位64 74、 尾矿品位 14. 68、 金属回 收率71. 69的技术指标。在此基 础上， 于2 002 年按连续磨矿、 粗细分选、 中矿再磨、 重选一 磁选一 阴离子反浮选工艺完成了工业改造。 2 003 年， 实现原矿品位32. 50、 精矿品位64. 49、 尾矿品位 17. 17、 金属回收率76 11的技术指 标 [ ‘6 一，7 ] 。 2 齐大山 铁矿石。齐大山铁矿是我国目 前最 大的红铁矿矿山， 生产的铁矿石供应齐大山选矿厂 和齐大山 铁矿选矿分厂两个大型红铁矿选矿厂。 其 最初的选矿工艺流程为阶段磨矿、 粗细分选、 重选- 磁选 一 酸性正浮选工艺， 选矿技术指标不理想。 2 〕 刃年齐大山 选矿厂加快了 技术改造的步伐， 选用 阶段磨矿、 粗细分选、 重选一 磁选一 阴离子反浮选工 艺代替了 原工艺流程， 选矿指标得到了 较大的提高。 2 002 年试生产取得的选矿技术指标为原矿品位 29. 66， 精矿品位66 81， 尾矿品位12. 06， 金 属回收率72. 41。 在取得了较高的选矿技术指标 的基础上， 齐大山选矿厂不断挖掘工艺流程的潜力， 使选矿技术指标不断提升。目 前. 精矿品位已提高 到67‘ 40以上， 尾矿品位降到11以下， 指标达到 国 际 一流 水 平〔 ’引 。 3 关宝山 铁矿石。关宝山铁矿床是鞍钢集团 眼 前山铁矿西翼延长部， 属该矿后备采区。矿床包 括3个矿体， 总储量近 5亿 t ， 矿石平均品位 ，5 ， 3 0 . 31。 由于 选别技术水平所限， 一直未能开发利 用。 2 003 年8 一 9 月鞍 钢集团 矿业公司 研究所在对 关宝山 铁矿石工艺矿物学研究、 可选性工艺试验研 究的基础上与东鞍山 烧结厂一起进行了选别工业试 验研究， 采用两段连续磨矿、 中矿再磨、 重选一 强磁 选一 阴离子反浮选工艺， 取得了原矿品位30. 的、 精矿品位64. 6 2 、 尾矿品位15. 63、 理论回收率 64. 71的 较理想 选别指标〔 ’， 〕 。 4司家营铁矿石。司家营铁矿位于河北省滦 县境内 属鞍山式沉积变质铁矿床。矿石储量在ro 亿t 以上， 是尚未开发利用的国内特大型铁矿床之 一。近年来， 受冀东地区磁铁矿资源日 益枯竭和铁 精矿价格持续走高的影响， 唐钢加快了开发司家营 红铁矿石的步伐。 2 0 0 2 年， 唐钢委托鞍钢集团矿业 公司研究所进行了阶段磨矿、 粗细分级、 重选一 磁选 一 阴离子反浮选和阶段磨矿、 粗细分级、 磁选一 重选 一 阴离子反浮选工艺研究， 分别取得了原矿品位 29. 14、 精矿品位66. 57、 尾矿品位887、 金属 回收率80. 24和原矿品位 29， 14 、 精矿品位 6 6 . 4 0 、 尾矿品位908、 金属回收率79. 75的 指标。根据上述结果， 并从经济技术等各方面考虑 鞍钢集团矿业公司研究所推荐阶段磨矿、 粗细分级、 重选一 磁选一 阴离子反浮选工艺为司家营红铁矿选 矿 方 案 ， 川 。 3 其它红铁矿研究利用现状 1菱铁矿。 此类矿石储量较大， 约30多亿t ， 例如陕西大西沟、 新疆等。由 于理论铁品位低， 且经 常与钙、 镁、 锰呈类质同象共生， 密度小、 磁性弱， 铁 品 位难提高LZJ。目 前已 用于冶炼钢铁的部分富矿 不足菱铁矿总储量的10， 贫矿未得到开采， 在其 它方面的 应用也基本是空白。已利用的 部分多为与 磁铁矿和赤铁矿共生的混合矿。目 前开发菱铁矿资 源的主要技术有焙烧一 磁选技术、 强磁选及其相关 分选技术、 浮选及联合分选技术、 预还原技术等。 菱 铁矿选矿研究的 最新发展有由著名钢铁原料专家、 中国工程院院士余永富教授领衔的科研联合攻关 组， 对富含菱铁矿的难选贫铁矿资源〔 包括原矿和 中矿 ， 实施闪速磁化焙烧技术， 在数以秒计的时间 内， 实现了难选贫铁矿资源的磁化焙烧过程。闪速 磁化焙烧技术的 实现， 有利于大大提高难选弱磁性 矿物的铁回 收率， 缩短现有工业生产的 工艺流程， 降 低能源消耗， 提高我国铁矿资源的利用率， 将促进我 国 铁矿选矿技术的 进一步发展。随着人们对菱铁矿 万方数据 张锦瑞等 我国难选铁犷石的研究现状及利用途径2 007年第n期 及分解产物的深人认识， 菱铁矿在日 用陶瓷、 建材、 化 工、 农 业、 环 保 等 行 业 显 示出 极 大 的 应 用 潜 力 四。 2褐铁矿。由于褐铁矿中富含结晶水， 密度 小、 磁性弱， 可浮性低， 故难选， 用物理选矿方法品位 难以提高。储量约1 0 20亿t ， 例如江西铁坑铁矿、 云南惠民 铁矿、 重庆茶江、 福建大田 褐铁矿等。该类 矿 赋 存 地 表 浅 部， 易 采 难选 川。 另 外 褐 铁矿 在 破 碎 磨矿过程中 极易泥化， 从而难以获得较高的金属回 收率。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， 强磁选一 反浮选一 焙烧联合工艺 分选褐铁矿石取得明显进展， 即先通过强磁一 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。马鞍山矿山研究 院对江西铁坑褐铁矿等铁矿石的试验研究结果表 明， 反浮选精矿铁品 位可达到57. 00、 51 0 含量降 至5 . 00左右， 经焙烧后产品的铁品位可达到 64. 00以 上， 并且生产成本大幅度下降， 从而使该 类 型 铁 矿 石 具 有 经 济 开 采 利 用 价 值 川 。 3脉石主要为含铁硅酸盐、 细粒嵌布的赤铁 矿。 该类铁矿石其脉石与铁矿物物理化学性质相 近， 难以分选。如白云鄂博主东矿、 西矿， 及云南大 红山铁矿等部分铁矿石， 河南舞阳赤铁矿， 袁家村闪 石型 铁矿石等lzj。 其中 河南舞阳 赤铁矿， 由于其铁 矿石内 存在碧玉， 具有比 石英更大的 密度和磁性， 因 而使其与铁矿物的分离变得较为困 难。马鞍山矿山 研究院为此进行了大量的工作， 先后完成了多个工 艺流程的探索性研究， 并就强磁一 反浮选工艺、 强磁 一 重选一 反浮选工艺进行了 连选试验研究。 其中强 磁一 反浮 选工艺取得了原矿品位28. 56、 精矿品 位65. 02、 尾矿品位12， 31、 金属回收 率70 74 的指标; 强磁一 重选一 反浮选工艺取得了原矿品位 2 87 9 、 精矿品位65. 22、 尾矿品位 1 126、 金 属回收率72， 56的指标。最终推荐阶段磨矿、 粗 细分选、 强磁一 重选一 阴离子反浮选工艺为其建厂 1 艺 〔，， ] 。 4 结论 通过对我国难选红铁矿利用研究现状的回顾， 可以看出， 一些红铁矿的选矿研究取得了重大进展， 一些红铁矿的选矿研究则还处于起步阶段。例如， 鞍山地区的红铁矿研究是在经历了几十年的攻关， 终于在新设备新药剂研究取得重大进展的基础上取 得的， 而对于鲡状赤铁矿的研究还都处于实验室阶 段， 本文提出的把其直接冶炼并用其渣制造微晶玻 璃的利用新途径， 由于其良好的经济效益及重要的 环保效益， 应该不失为一种良 好的利用途径， 希望能 引起关注。 参考文献 【 1 〕 毛益 平 黄 礼富， 赵福刚 . 我国 铁矿山选矿技术成就与 发展展 望[ J 〕 ， 金 属 矿山， 2 侧 乃 2 1 巧 t Z ] 余永富， 张汉泉 . 我国 钢 铁发展 对铁矿石选矿 科技发展的影响 〔 J 〕 . 武 汉 理 工 大学 学 报、 2 007 ， 29l 1 爪 【 31 孙炳泉 . 近 年我国复杂难选铁矿石选矿技术进展【 J]， 金属矿 山。 2 侧 巧 3 1 1 一 1 3 工 4 ] 童 雄 黎应书， 周庆华等. 难选鲡状赤铁矿石的选矿新技术 试 验 研 究【 J 〕 . 中国 工程 科 学， 增刊 2 00 5 7 3 233 26 . 【 5 3 陈述文 曾 永振， 陈启平. 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