（矿物加工工程专业论文）鲕状赤铁矿提铁降磷工艺研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着冶金工业的发展，对铁精矿的质量要求越来越高，冶金新工艺的实施， 对铁精矿的质量提出更高的要求。各国对资源的开发总是遵循着先富后贫、先易 后难的原则，因此可利用的铁矿资源日益趋向于贫、细、杂，在铁矿价格大幅上 涨的大背景下，高磷赤铁矿作为储量达8 0 亿吨的铁矿资源，急需解决其一直以 来赤铁矿选矿富集除磷的难题。将高磷赤铁矿特别是鄂西宁乡式鲕状赤铁矿的选 矿再次提上了日程，由于其有用矿物嵌布粒度极细、原矿性质复杂、含磷很高， 众多的选矿方法都很难使其达到冶炼要求。 本课题根据国内外对高磷赤铁矿的研究现状，总结了当| j 脱磷工艺的研究 现状及方法，首先对鄂西赤铁矿进行了矿物工艺学研究，对原矿的地质条件、性 质、物相及嵌布特性有了深入的了解。针对鄂西赤铁矿鲕状构造、极细嵌布的特 点，对各种传统选矿方法以及较新型的选矿手段如生物选矿、选择性絮凝等都进 行了探讨，同时对新出现并已投入应用的各种选矿设备和选矿药剂做了一些了 解。最后本着高效、经济、环保的理念，采用成本比较有优势的高梯度磁选、离 心机重选以及解胶脱磷的工艺路线，提出了工艺设想及工艺流程拟定，并通过实 验对拟定的工艺流程进行了详细的研究。 通过矿物磁性对磁选作业的影响研究，在水溶液中磷灰石、菱铁矿和赤铁矿 的一些界面物理化学性质研究，包括矿物在溶液中的溶解特性、矿物在水溶液中 的界面特性以及对解胶脱磷机理的探讨，揭示了鲕状高磷赤铁矿提铁降磷的工艺 原理。 结合实验数据的分析和各方面的考虑，最终确定了一个合理的工艺流程， 即：高梯度磁选机磁粗选一分级再磨一高梯度磁选机磁精选一离心机重选一解胶 脱磷。在该流程和工艺条件下，最终可以达到精矿品位为5 8 4 3 ，回收率7 0 8 6 ， 含磷o 1 7 的指标。该工艺简单易行，目前已完成工业扩大化试验，工业试验表 明该工艺技术路线足可行的，具有良好的经济价值和社会价值。 关键词：鲕状赤铁矿，提铁降磷，高梯度磁选，重选，解胶脱磷 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm e t a l l u r g i c a li n d u s t r y ，i r o no r ec o n c e n t r a t eq u a l i t y r e q u i r e m e n tm o r ea n dm o r eb eh i g h ， n e wh a n d i c r a f to fm e t a l l u r g yp u t t i n gi n t o e f f e c t ，t h em a s st oi r o no r ec o n c e n t r a t eb r i n gf o r w a r dh i g h e rr e q u e s t ，t h ev a r i o u s c o u n t r i e sa l w a y si sf o l l o w i n gt h ep r i n c i p l ea f t e rt h e r e s o u r c e sd e v e l o p m e n tw h i c hi s f i r s tr i c hp o o r ，s t a r t sw i t ht h ee a s y a n dt h e nd o e st h ed i f f i c u l t u n d e rt h eb a c k g r o u n d o fo u rn a t i o n a la v a i l a b l ei r o nr e s o u r c ea p tt op o o r 、t i n ya n dc o m p l e xa n dt h ep r i c eo f i r o nm i n e r a ld r a m a t i c a l l yr i s e ，t h es e p a r a t i o nt e c h n o l o g yo fh e m a t i t ew i t hh j f g h p h o s p h o r u sw h i c hi st h em o s td i f f i c u l tp r o b l e mi nm i n e r a ls e p a r a t i o na r e ai sp r o p o s e d a g a i n e s p e c i a l l yf o rt h eo o l i t eh e m a t i t ei nt h ew e s to fh u b e i ，b e c a u s et h eg r a n u l eo f v a l u em i n e r a li ss ot i n yt h a tw ec a l l tm a d ei tf i tf o rs m e l t i n gb yt r a d i t i o n a lm e t h o d i nt h i sa r t i c l e a c c o r d i n gt o t h es t a t u so fr e s e a r c hf o rh e m a t i t ew i t h h i 【g h p h o s p h o r u sa l lo fw o r l di sd i s c u s s e dh a l e do nar e v i e wo ft h ep r e s e n ts i t u a t i o ni nt h e c o n c e r n e df i e l d s w ef i r s t l yd oas u r v e yt ot h eh e m a t i t e ，a n dm a k ed e e ps e n s eo ft h e g e o l o g i c a ls i t u a t i o n 、p r o p e r t y 、s t a t e 、d i s t r i b u t i n g a st h eo o l i t ec o n f i g u r a t i o no f h e m a t i t e ，ih a v es t u d i e do nt h em a n yt r a d i t i o nm e t h o d sa n ds o m en e ww a y ，s u c h a sa c i dl e a c h i n g 、b i o l o g i cs e p a r a t i o n 、o p t i o n a lf i o c c u l a t i o n ， a n dc o n c e r n e dw i t h v a r i o u so fm a c h i n ea n dm e d i c a m e n tf o rs e p a r a t i o n i d e ab a s e do nh i g h e f f e c t ， e c o n o m y ，e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o nf i n a l l y ，t h eh i g hg r a d i e n tm a g n e t i cs e p a r a t o r c o s tt oh a v ea d v a n t a g ec o m p a r a t i v e l ye l e c t s ，t h ec e n t r i f u g a lm a c h i n ed e s i g n s h a v i n gh i g h l y v a l u e dt h eh a n d i c r a f tr o u t e e l e c t i n g a sw e l la s d i s p e r g a t i o n d e p h o s p h o r i z e ，h a v i n gb r o u g h tf o r w a r dh a n d i c r a f tt e n t a t i v ep l a na n dt h ep r o c e s s f l o w o nt h i sb a s e m e n t ，is t u d yo u taf l o wp r o c e d u r ea n dd ov e r yp a r t i c u l a rr e s e a r c h b ye x p e r i m e n t w ed i s c l o s e dt h ep r i n c i p l eo fd e p h o s p h o d z a t i o na n di r o ni n c r e a s es e p a r a t i o nb y t h ei n f l u e n c eo fm i n e r a l m a g n e t i cp r o p e r t yo nm a g n e t i cs e p a r a t i o n ， a p a t i t es i d e r i t e a n dh e m a t i t e sp r o p e r t yc h e m i c a li na q u e o u sm e d i u mi n c l u d i n gm i n e r a l si n t e r f a c e c h a r a c t e r i s t i ci n a q u e o u s m e d i u m ，a n dr e s e a r c ho n d e p h o s p h o r i z a t i o nb y d e c o l l o i d i z a t i o nl e a c h i n gm o t h e d o nt h ee x p e r i m e n td a t aa n do t h e rc o n s i d e r i n g ，w em a k eo u ta v e r yr e a s o n a b l e p r o c e d u r e ， w h i c hu s et h eh i g hg r a d i e n tm a g n e t i cs e p a r a t o ra sg l a n c i n gs e p a r a t i o n ， c l a s s i f y i n ga n dr e g r i n d i n go fm i d d l i n g s ，h i g hg r a d i e n tm a g n e t i cs e p a r a t o ra sf i n e s e p a r a t i o n ，c e n t r i f u g a t i o u r f o r g r a v i t y c o n c e n t r a t i o na n d d i s p e r g a t i o n d e p h o s p h o r i z a t i o n u n d e rt h ed e s i g n e dc o n d i t i o n ， w ec a ng e tt h e t a r g e t o f c o n c e n t r a t ec o n t a i ni r o n5 8 4 3 、p h o s p h o r u s0 17 a n dr e c y c l er a t i oi s7 0 ，8 6 t h e i l 武汉理工大学硕p 学位论文 p r o c e s s i ss i m p l ei nf l o ws h e e t ，a c c o m p l i s ha tp r e s e n ta l r e a d yi n d u s t r yb r o a d e n i n g t h es c o p ee x p e r i m e n t ，i n d u s t r yt e s t si n d i c a t i n gt h a th a n d i c r a f tt e c h n o l o g yr o u t ei s f e a s i b l e ，h a st h eg o o de c o n o m i cv a l u ea n dt h es o c i a lv a l u e k e yw o r d s ：o o l i t i ch e m a t i t e ，d e p h o s p h o r i z a t i o na n di r o ni n c r e a s e ，h i g hg r a d i e n t m a g n e t i cs e p a r a t i o n ，g r a v i t ys e p a r a t i o n ，d i s p e r g a t i o n d e p h o s p h o r i z a t i o n i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 同期：j 翌：乜：，牛 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留、 送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容， ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：二童4 导师签名：越日期：龇，雌 f 。 武汉理工大学硕七学位论文 第1 章引言 1 1 本课题的研究背景 赤铁矿、鲕状赤铁矿和褐铁矿的性质和形成赤铁矿的化学成分为f c 2 0 3 ，晶 体属三方晶系的氧化物矿物，与等轴晶系的磁铁矿成同质多相。单晶体常呈菱面 体和板状，集合体形态多样，有片状、鳞片状( 显晶质) 、粒状、鲕状、肾状、土 状，致密块状等。显晶质呈铁黑至钢灰色，隐晶质呈暗红色，条痕樱红色，金属 光泽至半金属光泽，摩氏硬度为5 5 6 5 ，无解理，密度5 0 5 3 9 c r n 3 。里铁黑色、 金属光泽的片状赤矿集合体称为镜铁矿；呈灰色、金属光泽的鳞片状赤铁矿集合 体称为云母赤铁矿；呈红褐色、光泽暗淡的称为赭石；呈鲕状或肾状的赤铁矿称 为鲕状或肾状赤铁矿。由胶体凝聚作用形成的矿物称为胶体矿物，例如河水能携 带大量胶体，在出口处与海水相遇，由于海水中含有大量电解质，使河水中的胶 体产生胶凝作用，形成胶体矿物，滨海地区的鲕状赤铁矿就是这样形成的。 赤铁矿是自然界分布极广的铁矿物，是重要的炼铁原料，多数重要的赤铁矿 矿床是变质成因的，也有一些是热液形成的。目前，世界各国各类矿石选矿量所 占比例为：赤铁矿( 包括赤铁一磁铁矿矿石) 8 3 7 ，褐铁矿、菱铁矿、镜铁矿矿 石1 6 3 。我国各类矿石的累计探明诸量、保有储量、采出量及资源利用率列于 表1 - 1 。可见，在我国弱磁性铁矿石资源中赤铁矿石所占比例最大，但由于技术 等原因资源利用率不高1 1 j 。 表1 - 1 我国各类铁矿储量 随着我国经济的高速发展，国内对铁矿石的需求量越束越大。近些年来，铁 矿石进口迮年大幅度增长，2 0 0 0 年为6 9 9 7 万t ，2 0 0 2 年为1 1 亿t ，2 0 0 3 年为 1 4 5 亿t ，2 0 0 4 年达2 0 8 亿t ，2 0 0 5 年达2 6 亿t 。这在一定程度上也引发了世界 范围内的铁矿石价格暴涨，造成了国家外汇的大量的流失。在这种情况下，利用 好国内的现有资源，对有效抑制铁矿石价格的上涨，推进我国【日民经济持续、健 武汉理工大学硕士学位论文 康、协调发展显得十分重要1 2 l 。但是，经过建国5 0 年来的开发利用，一方面， 我国易选的磁铁矿资源正面临日益短缺的局面，后备磁铁矿铁矿山明显不足；另 一方面，我国相对好选的赤铁矿铁矿山大多进入了深层开采时期，采矿成本逐年 升高。与此相反的是，我国尚存大量未被开发利用的赤铁矿铁矿山，这些铁矿山 的赤铁矿大多可选性较差。因此，在近几年选矿技术发展较快的基础上，总结好 的经验，探讨存在的问题，加快推进选矿技术进步，更好地利用这部分资源，具 有重大的现实意义和深远的历史意义i ”。 我国作为世界第一铁矿石生产与消费大国，加上其铁矿资源“贫、细杂、散”、 开发利用难度大的特点，近几年已成为世界铁矿选矿技术研究开发的中心，其工 艺技术达到了国际领先水平。我国铁矿选矿技术研究进展主要集中在以下两个方 面：一是实施“提铁降杂”战略；二是针对脉石为含铁硅酸盐的细粒嵌布赤铁矿、 菱铁矿、褐铁矿等复杂难处理铁矿石，研究开发高效节能选矿新技术。 1 2 国内外赤铁矿选矿概况 赤铁矿选矿是一个世界性难题，各国选矿工作者做了许多工作，目前相对成 熟的选矿方法有焙烧磁选、重选、强磁选、浮选及其联合流程。 世界上铁矿资源极为丰富，总储量超过7 8 0 0 亿吨。到1 9 9 3 年底，我国已 探明的铁矿地质储量近5 0 0 亿吨，其中约9 8 为贫矿，平均地质品位3 2 6 7 ， 低于世界平均品位1 1 个百分点。赤铁矿、假象赤铁矿、镜铁矿、菱铁矿和褐铁 矿等比磁化系数介于7 0 0 x 1 0 乜一3 0 1 0 - 6 c m 3 g 的矿物。其特点是：贫矿多、富 矿少、矿石类型复杂、嵌布粒度细，大部分矿石需经选矿处理。 1 9 9 1 年世界铁矿石总产量9 4 5 亿吨，1 9 9 5 年达到1 0 2 5 亿吨，呈逐年增长 的态势1 4 5 1 。随着时间的推移和现代工业的高速发展，富矿和易选资源将日趋减 少，难选的细粒矿物的处理已成为当今国际选矿界研究和生产领域的重要课 题【6 7 5 l 在北美s u p e r i o r 地区，m i n n e s o t a 地区，北欧，澳大利亚，沙特阿拉伯和我 国长江流域等地区均有大储量的含磷弱磁性铁矿石存在【5 6 。9 l 。这些含磷弱磁性铁 矿石主要有热液型和沉积型赤铁矿和菱铁矿。热液型铁矿石中磷的赋存状态主要 以磷灰石为主，沉积型铁矿石中的磷呈鲡粒状胶磷矿存在【1 0 1 1 】。铁矿石中的磷 主要以磷灰石或碳氟磷灰石形态与矿物紧密共生，浸染于氧化铁矿物颗粒边缘， 嵌铂于石英或碳酸盐矿物中。少量赋存于铁矿物的品格中。且磷灰石晶体主要呈 杜状、针状、集晶或散粒状嵌靠于铁矿物及脉石矿物中，粒度较小，有时甚至是 在2 微米以下，不易解离，属于难选矿石。 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 1 国外赤铁矿选矿概况 2 0 世纪7 0 年代开始，特别是近1 5 年以来，国外对细粒赤铁矿的利用量逐 渐增多。国外铁精矿产品的质量向高、纯方向发展。选矿发展的趋势是追求高质 量、高收率、高效益，国外大多数选矿厂生产的铁精矿品位提高到6 5 以上，2 0 世纪8 0 年代以后，用作直接还原一电炉炼钢原料的超级铁精矿的生产在逐年增 加。 国外主要从细磨深选除杂，用新型高效选矿工艺、药剂及设备等来提高赤铁 矿的选别指标。对细粒赤铁矿选矿，为了降低选矿成本，解决浮选前的脱泥问题 及减少对环境的影响，近年来国外用联合流程处理细粒赤铁矿是比较重要的动 向。国外大多数选铁厂都倾向于采用弱磁一强磁一反浮选工艺，如巴西萨马尔科 铁矿厂己从单一阳离子捕收剂反浮选工艺改成弱磁一强磁一阳离子反浮选联合 流程。在浮选设备方面，一是采用大型浮选机，二是采用高效节能浮选柱来提高 细粒分选效率，提高铁精矿质量。如e c 道林等曾用浮选柱反浮选铁矿进行了多 次研究，他采用d e i s t e r 浮选柱组成粗选一精选两段工艺对磁铁精矿进行反浮选 去除硅酸赫试验，并取得了反浮选铁精矿品位提高到6 9 ，铁作业回收率9 5 的良好试验指标。并通过进一步研究表明，在浮选柱内安装水平稳流板，可解决 浮选柱产生的轴向混合和泡沫兼并问题，改善浮选柱的性能性【1 2 1 。 1 2 2 国内赤铁矿选矿概况 与国外相比，我国赤铁矿石储量较大、品位低、成分较复杂、嵌布粒度细， 选矿技术经济指标差等1 1 引。为了解决上述问题，从“六五”开始，对赤铁矿的 选矿技术研究进行了大量工作，取得了长足进展，并且一些成果得到了推广应用。 目前工业上应用的赤铁矿选矿工艺主要有焙烧磁选工艺，单一强磁选工艺，单弱 酸性介质浮选及强磁选一浮选工艺等，其中焙烧磁选因其技术经济指标差已属于 淘汰选矿工艺。强磁选是赤铁矿、假象赤铁矿的有效选别方法之一，但当脉石矿 物含铁绿泥石时，采用强磁选分选效果差，如桃子溪铁矿原矿品位5 1 ，精矿品 位只达5 5 ，尾矿品位高达3 9 。原因是鲕状赤铁矿嵌御细和铁绿泥石本身含 铁高1 1 4 1 。对以石英为主的脉石矿物，强磁丢尾效果较好。西安建筑科技大学的 科技人员采用高梯度强磁选机处理矿物组成以石英为主，其次为赤铁矿、褐铁矿 的麦堆山砂砾岩赤铁矿石原矿。磨矿细度和磁场强度条件试验结果表明：当磨矿 细度为一o 0 7 4 m m6 0 磁场强度1 0 7 0 3 2 k a m 时1 1 ”，选别指标最好，一次粗选 可得到品位4 6 1 8 ，回收率8 6 2 3 的粗铁精矿。国内更多的选厂采用强磁与浮 武汉理t 大学硕士学位论文 选组成联合流程。单一重选即跳汰、重介质、摇床、离心选矿机等适宜处理粗中 颖粒嵌布的赤铁矿，对细粒嵌布的分选效果不佳，多不采用如刘家祥等采用离 心选矿机处理麦堆山赤铁矿o 0 7 4 m m 粒级，给矿浓度、体积条件试验表明，当 给矿浓度为1 0 ，给矿体积为9 1 m i n 时，选别指标为最好，此时也只能得到品 位3 9 8 ，作业回收率6 0 2 4 的粗铁精矿，且尾矿品位高。说明用离心选矿机 处理- 0 0 7 4 m m 粒级不合适1 7 j 。 浮选是处理赤铁矿选矿工艺之一，在国内铁矿石选厂广泛采用，选矿界对铁 矿浮选的研究也较多。孙炳泉等人针对东鞍山贫赤铁矿选矿生产中存在的实际技 术问题及工艺改造的局限性，经试验研究，提出了具有实用价值的碱性一酸性双 介质正浮选工艺【“。本工艺的特点是把适于不脱泥浮选的碱性介质正浮选工艺 与有利于提高选择性的弱酸性介质正浮选工艺有机地结合起来，并采用助剂 8 6 0 3 强化粗选效果，采用去活剂d s 和捕收剂n i p 提高精选效果。试验结果表 明，采用该工艺后，铁精矿品位可提高1 5 个百分点以上，回收率提高4 个百分 点。用阴离子捕收剂在弱酸性矿浆中浮选铁矿物的方法( 简称弱酸性矿浆浮选) 是 处理细粒或中细粒f 圆柱体 梭柱体。 应当指出，表6 - 1 所列数据是规则的几何体的退磁系数。但实际上矿粒的形 状是不规则的。此外表6 - 1 中数据是在均匀磁场中测得的；而实际上磁选机的磁 场是不均匀磁场。在选矿生产中矿粒或矿块大体上有一方向稍长些因此可取 f 山。2 ；所以一般计算矿粒的退磁系数值时，可取n 。0 1 6 。表6 - 1 所列数据是以 f 以为函数的退磁系n 值。f 山称为尺寸比，用m 表示。 在前面所说的用物体的体积磁化系数x 。或物体的比磁化系数x 束表示矿 物磁性的强弱，都没有考虑矿粒形状的影响。为了消除矿粒形状对磁性的影响， 在比较与评定矿物的磁性时，不采用磁化强度与外磁场强度的比值，而采用磁化 强度与作用在矿粒内部的有效磁场强度的比值。这一比值称为物质磁化系数，它 武汉理工大学硕十学位论文 也分部的有效磁场程度的比值，这一比值称为物质磁化系数。它也分为物质的容 积磁化系数k 和物质的比磁化系数x 两种，分别为： k 一寺一百i 壬百了 x = ；丽i 旨万 物体的磁化系数与物质的磁化系数的关系： 因为 j - k h 有效，h 堪- n j - n k h 有教 因为 k 。= 毒= 彘= 瓦= 面k 所以 k x6 由上述公式可见：当矿粒的退磁系数n = i 时，或是矿粒的物质磁化系数k 与x 值很小时，即矿物磁性很弱( 如弱磁性矿物) 矿粒的物体磁化系数l ( 0 ) ( 0 和物质磁化系数在数值上近似相等。而具有一定形状的强磁性矿物其k x 与 岛x o 则有较大差异。在文献上列出的强磁性矿物的磁化系数一般都是指物质 比磁化系数。 磁铁矿氧化之后可以局部或全部变成半假象赤铁或假象赤铁矿，即矿物结晶 外形仍为磁铁矿，而化学成分已变成赤铁矿了。磁铁矿的氧化过程实质是二价铁 f c 2 + 变成三价铁f e 3 + 的过程。因为磁铁矿的化学分子式为f e 3 0 4 ，其中包括二价 铁与三价铁，磁铁矿的氧化程度越厉害。则f c 2 + 的含量就越少，当磁铁矿完全氧 化后，就全部变成假象赤铁矿了，其分子式为f c 2 0 3 。无论是半假象赤铁矿或是 假象赤铁矿的磁性都比磁铁矿低。因此，随着磁铁矿氧化程度的增加，矿物的磁 性将逐渐减弱。可见矿石中f e o 与f c 3 + 的相对含量可以反映出铁矿石的磁性。 通过化学分析可以得到矿石中f e o 的含量和全铁t f e 的含量，并用这一百 分比值来表示矿石的氧化程度和磁性，通常称此百分比值为磁性率。 x o = 丁k o = 吉丽k = 百可i x 6 丽= i 丽x 磁性率- 筹1 0 0 式中： f e o 一矿石中氧化亚铁的含量 耵1 c 一矿石中全铁的含量对于纯磁铁矿， 如果发生氧化，矿石的磁性率必将低于4 2 8 。在选矿实践中，一般常把词 武汉理工大学硕士学位论文 磁性率大于3 6 的铁矿石划为磁铁矿石，或叫未氧化矿石；把磁性率在2 8 3 6 之间的铁矿石划为半假象赤铁矿，或叫半氧化矿石。而将磁性率低于2 8 的铁矿 石划为假象赤铁矿，或叫氧化矿石。 用磁性率来反映铁矿石的磁性时，要特别注意到其他二价铁矿石的影响。例 如铁矿中含有较多的硅酸铁石，计算出来的磁性率会偏高，有时甚至大于纯磁铁 矿的磁性率，而实际上硅酸铁是弱磁性矿石，所以用磁性率来判断铁矿物的磁性 时，首先必须知道矿石中含铁矿物的组成，然后再考虑应用。 6 2 矿物磁性对磁选作业的影响 矿物比磁化系数的大小是矿物磁性的重要标志，磁选是根据各种矿物比磁化 系数的差异进行选分作业的。赤铁矿、菱铁矿为弱磁性矿物，而磷灰石属于非磁 性矿物，三者比磁化系数大小顺序为： 赤铁矿 菱铁矿 磷灰石矿物 颗粒在磁场中所受的磁场力ft 为： f m = u 0 x o h d h d l 由此式可以看出： 1 1 作用在矿物颗粒的比磁力f 。是由反映矿物颗粒的比磁化系数x 。和反映 磁场特性的磁场力h d h d l 两部分组成。 2 1 选分磁性强的矿物时，因为矿物颗粒的x 。很大，所以需要的磁场力 h d h d l 相应就小一些；而分选磁性弱的矿物时，因为矿物颗粒x 。很小，所 需的磁场力h d h d l 就很大。本课题研究回收的目的铁矿物为赤铁矿为弱磁性 矿物，回收所需的磁场力很大，最大背景场强达到1 t 以上。试验结果显示：随 着磁场力的增大，铁矿物的回收率逐步增加。 3 1 通过对比分析磷灰石与赤铁矿、菱铁矿的比磁化系数相差较大，因此磁选 也可以有一定的降磷作用。 6 3 在水溶液中磷灰石、菱铁矿和赤铁矿的一些化学性质 矿物与水接触时，会发生溶解，这取决于矿物类型、p h 离子强度、温度和 溶液中化学药剂的类型及浓度。溶解的矿物组分又会进一步发生水解、络合、吸 附等反应，甚至发生表面沉淀反应。所有这些反应的综合平衡决定颗粒的界面性 质。磷灰石属半可溶性矿物，其溶解度被广泛研究。细晶磷灰石在平衡时( p h = 8 2 1 溶下的c a “浓度高达1 6 x 1 0 m 。而另有报道，加拿大氟磷久石溶下的浓度达3x 1 0 m ( p h = 8 2 1 ，显然溶下的钙离子会影响它们的浮选行为。 武汉理工大学硕十学位论文 6 3 矿物在水溶液中溶解特性 北京科技大学的孙克己在这方面进行了试验研究研究i 撕1 试验初始水p h 调 整到7 0 ，在4 0 0 ml 水中加1 0 9 1 5 0 + 2 0 i tm 矿样，中矿浆p h 值随时间的变化 关系，结果表明磷灰石和菱铁矿在溶液中其表面有晶格离子溶解和水解。菱铁矿 达到溶解平衡时p h 为7 5 。文献报道在纯水中无c 0 2 条件下，菱铁矿达到溶解 平衡时矿浆的p h 计算值是9 2 3 ，在空气中c ：0 2 的分压1 0 - 3 5 a t m 条件下，溶解 平衡时矿浆的p h 计算值是7 4 4 。试验测定的菱铁矿在溶解平衡时溶液的p h 为 7 5 和计算值基本一致。磷灰石在水溶液中p h 值很快到达平衡，平衡时磷灰石 水溶液的p h 值为8 0 。赤铁矿在水溶液中的p h 为7 0 ，p h 不随调浆时间变化。 实验表明在p h 1 0 5 溶解的钙离子迅速减少，p h 1 1 5 时，仅有3 x 1 0 - 4 m ，在p h 1 1 5 时，菱铁矿 的矿浆溶液中几乎没有铁离子存在；在p h 8 5 时，随介质团的降低，溶液中溶 解的铁离子量逐渐增加，到p h 6 时，赤铁矿在溶液中几乎没有溶解离子，在p h 6 时，赤铁矿在溶液中 有溶解的铁离子，溶液的酸性增强，铁离子浓度增加 6 4 解胶脱磷机理探讨 根据该鲕状赤铁矿的性质，采用解胶脱磷法对该矿物的脱磷效果比较理想， 为了研究解胶液对胶磷鲕状赤铁矿的解胶性质，有人对鲕核的动力学不稳定构核 及有序化晶化成胶提出了探讨【4 7 r 删。但是用p w l 对胶磷鲡状赤铁矿作解胶扩孔 时，有明显的胶磷矿的溶解扩孔性。这说明解胶剂必须要有较强的的胶磷矿选择 溶解性据此推测，解胶剂解胶的主要作用机理可能是，在胶团矿物层中，利用 其动力不稳定性，破坏胶核内胶团有序化晶化过程，并溶解胶团中的胶磷矿矿物 物质成分，释放矿物胶结时的固溶态结晶水，为实现解胶引流创造动力学条件。 解胶后的胶磷铁矿在浸矿槽内，加入解胶剂，通过加入强化剂在充氧过程中 实现保铁解胶降磷： 2 f e 2 + + 4 h + + m n 0 2 - 2 f d + + m n 2 + + 2 h 2 0 ( 1 ) 2 f e 2 + + 3 h 2 0 _ + f e 2 0 3 + 6 h + ( 2 ) n c a o m p 2 0 5 ph 2 0 + 2 n h + n 2 0 2 - - n c a ( o h ) 2 + 2 m h 3 p o a + ( p 3 m ) h 2 0 ( 3 ) 在一定的条件下直接分解胶磷矿，经过滤以后随着滤液排出，达到降磷目的。 武汉理工大学硕十学位论文 第7 章结论 本课题根据国内外对高磷赤铁矿的研究现状，首先对鄂西赤铁矿进行了矿物 工艺学研究，对原矿的地质条件、性质、物相及嵌布特性有了深入的了解。针对 鄂西赤铁矿鲕状构造，极细嵌布的特点，对各种传统选矿方法以及较新型的选矿 手段如酸浸、生物选矿、选择性絮凝等，都进行了研究探讨，同时对新出现并已 投入应用的各种选矿设备和选矿药剂做了一些了解，决定采用成本低廉效果明显 的重磁解胶脱磷选矿方法，提出了最初的设想及拟定流程。并通过实验对拟定 的工艺流程进行了详细的研究，结合实验数据的分析和各方面的考虑，最终确定 了一个非常合理有效的工艺流程如图7 - 1 。 原矿 通 搅 脱磷后铁精矿 图7 1 工业试验工艺流程 1 。通过磨矿细度实验及后续的实验指标将一段磨矿时间确定为6m i n ，磨矿 细度为0 0 7 4 m m 占7 8 为最佳。 2 通过重选实验得出：通过强磁粗选将部分品位较低的泥及脉石矿物排出， 可以减小后续高梯度磁选压力和分级后再磨的能耗，而且将精矿品位提高到2 0 武汉理工大学硕上学位论文 左右； 3 工业上利用s l o n - 1 5 0 0 高梯度磁选机进行再选，在一段磁选电流1 0 0 0 a ， 冲程为1 6t o n i ，转环转速为3r m i n 的条件下，能脱去大部分的泥，精矿的品位 可达到5 3 1 。 4 通过阳离子反浮选实验，发现这一工艺对该鲕状赤铁矿并不是很有效，选 别效果不明显。 5 通过高梯度强磁选，可以脱去部分的磷，经过两段磁选及离