试论低品位复杂共生铁矿资源开发现状及发展趋势

摘要：我国是世界铁矿石资源比较丰富的国家之一，但由于富矿少、贫矿多这一现实情况，严重阻碍了我国钢铁行业的发展，面临着巨大的压力和挑战。本文从国内难选铁矿选矿技术进展、选矿新技术的开发运用等方面入手，就如何更好地利用这部分资源进行论述,供同行参考。

关键词：复杂难选铁矿石；设备开发；选矿技术

中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号：

世界铁矿资源丰富,据美国地质调查局报告,截止2005年底,世界铁矿石储量为1 600亿t,储量基础为3 700亿t,铁金属储量为800亿t,储量基础为1 800亿t。世界铁矿资源分布的特点是南半球国家富铁矿床多,如巴西、澳大利亚、南非等国;北半球国家贫铁矿床多,如前苏联地区、美国、加拿大、中国等国。我国铁矿石富矿少、贫矿多, 97%的铁矿石为30%以下的低品位铁矿,国内尚存大量未被开发利用的难选铁矿。另外,铁矿石资源开发利用自进入21世纪以来,呈逐渐上升态势, 2006年世界铁矿石价格比上一年上涨19%,使我国钢铁行业面临着巨大的压力。总结国内难选铁矿选矿技术进展、推进选矿技术进步,更好地利用这部分资源,对支持我国钢铁行业的发展,具有一定的现实意义。

1复杂难选铁矿石的种类及性质

含铁矿物种类繁多,目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种,其中常见的有170余种。但在当前技术条件下,具有工业利用价值的主要是磁铁其中褐铁矿、菱铁矿等弱磁性含铁矿石为较难选别的铁矿石

2复杂难选铁矿选矿技术进展

2. 1菱铁矿选矿技术进展

我国菱铁矿资源较为丰富,储量居世界前列,已探明储量18. 34亿t,占铁矿石探明储量的3. 4%,另有保有储量18. 21亿t。我国菱铁矿主要分布在湖北、四川、云南、贵州、新疆、甘肃、青海、陕西、山西、广西、山东、吉林等省(区) ,特别是在贵州、陕般占全省铁矿资源总储量的一半以上,如陕西省柞水县大西沟菱铁矿矿床储量超过3亿t。由于菱铁矿的理论铁品位较低,且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生,因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到45%以上,但焙烧后因烧损较大而可大幅度提高铁精矿品位。菱铁矿比较经济的选矿方法是重选、强磁选,但难以有效地降低铁精矿中的杂质含量。采用强磁选- 浮选联合工艺能有效地降低铁精矿中的杂质含量,菱铁矿精矿焙烧后可作为优质的炼铁原料[ 1] 。

文光远等人[ 2 ]在实验室对威远菱铁矿进行了焙烧、选矿、烧结和冶金性能的试验研究,提出了威远菱铁矿各种可供选择的利用流程与方法。威远菱铁矿铁含量高, S、P含量较低,实际上是赤铁矿和菱铁矿的复合矿,而不是单一的菱铁矿。威远菱铁矿SiO2 含量高达26%左右,是该种矿石的最大缺陷。研究表明,该矿氧化焙烧后,用水洗选矿法可以获得铁含量高而SiO2 含量低的精矿; 若全部破碎到< 6 mm,经过水洗、干燥、筛去小于0. 8 mm部分,可获得铁含量50%左右、SiO2 含量小于20%的精矿回收率可达70%;还原焙烧- 磁选可获得铁含量为58%左右、SiO2 含量约10%的精矿, 回收率可达35%～ 40%; 6～ 30 mm氧化焙烧矿的还原性特别好,还原度可达100%;威远菱铁矿的氧化焙烧矿的烧结性能好,在8%燃料配比条件下,烧结矿的成品率高,机械强度高,冶金性能好。

刘宁斌等人介绍了王家滩菱铁矿焙烧磁选实验室的试验情况。试验结果表明,菱铁矿经焙烧后有较大部份可变为强磁性矿物,采用弱磁选可以得到精矿品位56. 07% ～ 57. 83%的铁精矿。700 ℃焙烧磁选的分选指标较好,精矿品位57. 83% ,产率58. 88% ,回收率为91. 19%焙烧矿中二氧化硅的含量较高,在31. 00%以上,经过分选可降到5. 08%以下; 焙烧矿中硫的含最低为0. 190% ,最高为0. 659% ,经过分选以后,在精矿中对应的含量最低降到0. 068% ,最高为0.312%。

2. 2褐铁矿选矿技术进展

褐铁矿矿石含铁35% ～ 40% ,高者可达50%,有害杂质S、P 通常较高。我国探明褐铁矿储量2. 3亿t,占全国探明储量的2. 3%。主要分布于云南、广东、广西、山东、贵州、江西、新疆和福建。由于褐铁矿中富含结晶水,因此采用物理选矿方法,铁矿精矿品位很难达到60% ,但与菱铁矿相同,焙烧后因烧失较大而大幅度提高铁精矿品位。褐铁矿在磨矿过程中极易泥化,难以获得较高的金属回收率。近年来,随着新型高梯度强磁选机和新型高效反浮选药剂的研成功,强磁选、反浮选、正浮选、焙烧-磁选联合流程等都取得明显进展。

王毓华等人[ 3]对广东某褐铁矿矿石共生关系简单的特点,采用强化矿浆分散阳离反浮选脱硅新工艺,即采用1 250 g/ t碳酸钠和600 g/ t水玻璃实现矿浆的强化分散,在磨矿细度为- 0. 074 mm占80%、十二胺用量200 g/ t、浮选时间18 min的条件下, 选别该褐铁矿矿石, 获得精矿铁品位为59. 25%、全铁回收率为83. 42%的指标。另外,王毓华等人[ 4]还针对某褐铁矿性质相对较简单的特点,采用单一反浮选工艺选别褐铁矿。研究了脱泥、单一阳离子及阴阳离子捕收剂联合等技术方案对反浮选指标的影响。试验结果表明,采用新型DTL阳离子表面活性剂脱泥、石灰活化含硅矿物、淀粉抑制铁矿物、油酸及十二胺联合使用的新工艺方案,取得了良好的分选指标,经脱泥和反浮选后,得到含铁品位为57. 18%、铁回收率74. 90%的褐铁矿精矿。铁坑铁矿采用强磁- 正浮洗工艺流程处理褐铁矿矿石, 获得总精矿品位大于50%、回收率大于60%的指标,后又进行了强磁选- 正浮选- 强磁选和强磁- 反浮选两种分选工艺的试验,分别获得精矿品位52. 09%和54. 48%、回收率75. 29%和70. 78的试验指标[ 5]

近年来,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,中钢集团马鞍山矿山研究院对铁坑铁矿褐铁矿进行了大量研究工作。其中强磁选- 反浮选- 焙烧联合工艺试验研究结果表明,反浮选精矿铁品位可达到57. 00%、SiO2 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。与焙烧- 磁选- 反浮选联合工艺相比,生产成本大幅度下降,使该类型铁矿石具有经济开发利用价值,正在实施产业化,不久将投入生产。

李永聪等人[ 6]对新疆某含褐铁矿和含铁硅酸盐矿物的铁矿石,采用浮选、重选、磁选和焙烧磁选等选矿方法进行试验研究。试验结果表明,在原矿品位46. 50%的情况下,焙烧磁选工艺可获得铁精矿品位59. 20%、回收率92. 90%的技术指标。其不同选矿方法的选矿指标如表3所示。从经济方面考虑,建议采用弱磁选- 强磁选- 正浮选工艺或分级- 重选- 细粒级浮选工艺联合流程比较适宜。

表1 疆某铁矿选矿方法比较

周岳远等人[ 7]对云南化念褐铁矿,采用粗细颗粒分级入选的生产流程,选用CR IMM型稀土永磁辊式强磁选机作为精选设备。当原矿品位为46%左右时,经过一次选别可得到总精矿品位大于50%、精矿回收率大于80%的生产指标,如表5所示。

表2 化念褐铁矿生产指标%