（采矿工程专业论文）铁精矿选矿降磷工艺优化研究.pdf

西安建筑科技大学 摘要 随 着现代工业的高速发展， 地球上有限的富铁矿和易选铁矿资源将逐步枯竭， 对微细 粒级高 杂( 含磷、 硫) 铁矿石的分选研究显得十分重要。 在世界范围内 存在大量高 磷铁矿石。 我国高 磷铁矿石储量占总储量的1 4 . 8 6 %， 达7 4 .5 亿吨。 梅山铁矿位于南京西南近郊， 为宁 芜式扮岩铁矿。 矿石总储量2 . 6 亿吨， 矿体平 均含磷为0 . 3 2 9 % ， 局部含磷达到1 . 0 %以 上。 梅山 矿业公司自 二十世纪八十年代末在国内 大专院 校及科研院所的帮助下开展了多种选矿 降磷工艺研究， 但降低铁精矿含磷量、 提高金 属回收率一直是困扰梅山 铁矿的难题。 本课题 的目 标就是通过工艺优化研究， 寻求一种适合梅山 矿石性质选矿降磷工艺， 从而达到提高金 属回收率、降低铁精矿含磷量、降低选矿成本的目 的。 取现场弱磁尾矿为试验样品，开展了 磁 一浮联合流程降 磷选矿试验， 通过提高强磁作 业的 磁场强度， 提高铁矿物的回收率， 然后对少量的强磁精矿即强磁扫选精矿进行反浮选降 磷。 同时。 在试验过程中 考查了 磁场强度、 漂洗水、 给矿 浓度对强磁选的影响， 捕收剂用量 和抑 制剂 水玻 璃用量 对反浮 选降 磷的 影响， 通过与 药剂h 9 0 7 的 对比 研究， 考 查了 新型 捕收 齐 日 m z的 性能。 取现场弱磁尾矿为试验样品， 开展了 模拟现场流程试验、 分级 一强磁选 ( 粗) 一反浮选 ( 细) 工艺流程试验、 磁扫选精矿再磨再选探索试验。 通过几种选矿降磷流程试验对比 研究， 寻求适合梅山铁矿石最优工艺。 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、 水玻璃与 矿物界面电 性关系， 脂肪酸类捕收剂在矿物表面吸附 特性研究包括磷灰石对脂肪酸类捕收剂 的吸附 特性、菱铁矿对脂肪酸类捕收剂的吸附 特性、水玻璃与捕收剂的吸附关系，捕收剂 m z 与矿物表面作用的红外光谱研究，揭示了 选矿降 磷机理。 本研究表明，强磁粗选一强磁扫选一筛分一反浮选工艺适合梅山矿石性质，能够降低 铁精矿的含磷量， 大幅度提高金属回收率， 降 低选矿比， 降低尾矿品位， 为尾矿综合利用创 造了 条件。同时还表明新型捕收剂m z 捕收能力强， 选择性较好的降磷药剂。 关键词:强磁选 磷灰石 反浮选降磷 机理 工艺优化赤铁矿菱铁矿 西安建筑科技大学 abs tract w i t h m o d e m i n d u s t rys d e v e l o p i n g r a p i d l y , r i c h o r e and g o o d b e n e f i c i a b i l i t y o r e i n t h e w o r d a r e r e d u c i n g . i t i s i m p o rt ant t o r e s e a r c h c o n c e n t r a t i o n fl o w s h e e t f o r f i n e i r o n o r e w i t h h a r m f u l e l e m e n t a r y ( p h o s p h o r u s and s u l p h u r ) . t h e r e a r e l a r g e q u ant i t y h i g h p h o s p h o r u s i r o n o r e i n t h e w o r l d . i n o u r c o u n t ry t h e r e a r e 7 .4 5 b i l l i o n t o n h i g h p h o s p h o r u s i r o n o r e , a b o u t 1 4 . 8 6 p e r c e n t o f t o t a l i r o n r e s o u r c e . m e i s h an i r o n m i n e l i e s i n t h e s o u t h - w e s t o f n an j i n g a b o u t 2 6 0 m i l l i o n t o n . t h e a v e r a g e p h o s p h o r u s c o n t e n t o f o r e b o d y i s 0 .3 2 9 % . p a r tial o r e r e a c h e s 1 % . t h e t y p e o f d e p o s it i s n i n g - w u s k a r n i r o n o r e . w i t h t h e h e l p o f d o m e s t i c u n i v e r s i t y a n d i n s t i t u t e , m e i s h an i r o n m i n e h as s t u d i e d s e v e r a l d e p h o s p h o r i z a t i o n fl o w s h e e t . b u t it i s s t i l l d i f f i c u l t p r o b l e m f o r d e p h o s p h o r i z a t i o n o f c o n c e n t r a t e and i m p r o v e m e n t o f c o n c e n t r a t e re c o v e ry . t h e a i m o f t h i s p a p e r i s t o f i n d a p r o p e r d e p h o s p h o r i z a t i o n fl o w s h e e t f i tt e d f o r m e i s h an i r o n o r e t h r o u g h fl o w s h e e t o p t i m i z a t i o n t o i m p r o v e m e t a l r e c o v e ry and r e d u c e p h o s p h o r u s c o n t e n t o f c o n c e n t r a t e and p r o d u c t i o n c o s t . u s i n g p r o c e s s i n g l o w - i n t e n s i t y m a g n e t i c s e p a r a t i o n t a i l i n g s as s a m p l e m a d e h i g h i n t e n s i t y m a g n e t i c - ant i - fl o a t a t i o n d e p h o s p h o r i z a t i o n fl o w s h e e t e x p e r i m e n t . t ry i n g t o i m p r o v e i r o n r e c o v e ry b y i m p r o v i n g m a g n e t i c f i e l d s t r e n g t h . t h e n u s e an t i fl o a t a t i o n d e p h o s p h o r i z a t i o n t e c h n o l o g i c a l fl o w s h e e t f o r h i g h m a g n e t i c s c a v e n g i n g c o n c e n t r a t e . a t t h e s a m e t i m e w e s t u d i e d t h e i n fl u e n c e o f m a g n e t i c f i e l d s t r e n g t h , t h e a m o u n t o f w as h w a t e r and f e e d i n g c o n c e n t r a t i o n o n h i g h i n t e n s i t y m a g n e t i c s e p a r a t i o n and t h e i n fl u e n c e o f t h e a m o u n t o f c o l l e c t o r and s o d i u m s i l i c a t e o n an t i - fl o a t a t i o n s e p a r a t i o n . w e s t u d i e d c o l l e c t o r m z s c o l l e c t i n g p o w e r and s e l e c t i v i t y a s c o m p a r e d w i t h c o l l e c t o r h 9 0 7 . w e al s o h a v e m a d e p r o c e s s i n g i m it a t i o n fl o w s h e e t e x p e r i m e n t , c l as s i f i c a t i o n - h i g h i n t e n s i t y m a g n e t i c s e p a r a t i o n ( c o a r s e ) 一ant i - fl o a t a t i o n ( f i n e ) s e p a r a t i o n d e p h o s p h o r i z a t i o n fl o w s h e e t e x p e r i m e n t , h i g h m a g n e t i c s c a v e n g i n g c o n c e n t r a t e - g r i n d i n g - ant i - fl o a t a t i o n d e p h o s p h o r i z a t i o n fl o ws h e e t me i s h an i e x p e r i m e n t . b y c o m p a r i s o n w e t ry t o fi n d b e s t d e p h o s p h o r i z a t i o n fl o w s h e e t f o r r on ore . w e d i s c l o s e d t h e p r i n c i p l e o f d e p h o s p h o r i z a t i o n s e p a r a t i o n b y t h e i n fl u e n c e o f m i n e r al m a g n e t i c p r o p e r t y o n m a g n e t i c s e p a r a t i o n , a p a t i t e s i d e r i t e and h e m a t i t e s p r o p e r ty c h e m i c al i n a q u e o u s m e d i u m i n c l u d i n g m i n e r a l s i n t e r f a c e c h a r a c t e r i s t i c i n a q u e o u s m e d i u m , t h e i n fl u e n c e o f s o d i u m s i l i c a t e o n m i n e r a l s i n t e r f a c e e l e c t r i c p r o p e r ty , f a t t y a c i d s c o l l e c t o r a d s o r p t i o n o n t h e s u r f a c e o f m i n e r a l i n c l u d i n g a p a t i t e and s i d e r i t e , h e i n fl u e n c e o f s o d i u m s i l i c a t e o n c o l l e c t o r a d s o r p t i o n , i n f r a r e d s p e c t r o m e t ry t e s t c o l l e c t o r m z a d s o r p t i o n . t h e r e s u l t s o f t h i s p a p e r i n d i c a t e d t h a t h i g h i n t e n s i t y m a g n e t i c r o u g h i n g - h i g h i n t e n s i t y m a g n e t i c s c a v e n g i n g - c l as s i f i c a t i o n - an t i - fl o a t a t i o n d e p h o s p h o r i z a t i o n fl o w s h e e t f it s f o r m e i s h an i r o n o r e . i t c an r e d u c e p h o s p h o r u s c o n t e n t o f c o n c e n t r a t e and c o n c e n t r a t i o n r a t i o a n d t a i l i n g s g r a d e , i m p r o v e m e t a l r e c o v e ry , c r e a t e g o o d c o n d i t i o n f o r t a i l i n g s c o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n . i t a l s o i n d i c a t e dt h a t r d s : n e w c o l l e c t o r m z i s a k i n d o f h i g h c o l l e c t i n g p o w e r and g o o d s e l e c t i v e r e a g e n t . d e p h o s p h o r iz a t i o n me c h an i s m h ig h i n t e n s ity m a g n e t i c s e p a r a t i o n fl o w s h e e t o p t i m i z a t i o n ant i - fl o a t a t i o n s e p a r a t i o n h e m a t i t e s i d e r it e. a p a t i t e 2 .d匕口口 j 刀明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个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 包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成 果。 与我一同工作的同志对本研究所做的所有贡献均己 在论文中作了 明确的说明并表示致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名 杯耘 日 期 伽娜 产 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、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部， 可以采用影印、 缩印或者其它 复制手段保存论文。 ( 保密的论文在论文解密后应遵守此规定) 论文作者签名 导师签名: 汹 嗽 日 16a 注:请将此页附在论文首页 西安建筑科技大学 1 绪论 1 . 1 引言 铁矿石作为 钢铁工业的 主要原料是 一个国 家的 重要战略资源。 世界铁矿资 源较为丰富， 分 布也极为广泛。 在 l o o 多个国家中矿石工业总储量超过3 4 0 0 亿吨，资源总储量 ( 工业+ 推定储 量) 超过7 8 0 0 亿吨。目 前己 发 现的 矿床主 要分布在北 美、 南美东 岸及非洲西岸、 澳大 利亚、 印 度、 俄罗 斯中 部及中南 地区、中 国东 北和西 北及长 江流域， 此外北欧 ( 瑞典) 、中 欧 ( 法、 德) 也 有相当 规模的 储量。 储量较大的国 家有俄罗 斯、 玻利维亚、 巴 西、 加拿大、 澳大利亚、 印 度、 美国 等。 资 源 分布虽 然 较为 广泛， 但绝大 部 分 储量 却 集中 在1 5 个 大型 矿区12 3 1 我国 累 计探明 的储量达5 3 1 亿吨， 保有 地质储量5 0 1 亿吨 ( 其中 工业储量为2 4 5 亿吨) ， 贫 矿占9 7 % , 弱 磁性 铁 矿石约1 3 0 亿吨 12 2 1 近 年来， 我国的 钢铁工 业发 展迅速。 加0 2 年 钢产量达到1 . 8 亿吨， 进口 铁矿石 1 . 1 亿吨， 约占 总消耗铁矿石量的1 / 3 。 按目 前的 预测， 到2 0 0 5 年进口 铁矿石量将达到 1 . 5 亿吨，国内 矿 石供 应的 缺口 越来越大。因 此， 在充 分利用利 用国 外资 源的同 时， 加强国内 弱磁性铁 矿石的 回 收 和除 杂 ( 磷、 硫) 工艺研究显得十分必 要。 1 .2 高磷铁矿石资源概况 世 界 范围内 存 在大 量高 磷 铁 矿 石。 在 北 美s u p e r io r 地区 、 m in n e s o ta 地区 、 北欧， 澳 大利 亚、 沙 特阿拉 伯和我国的 长江流域等 地区 均有 大储量的 含磷弱磁性铁 矿石存在。我国高 磷铁矿 石储 量占 总 储量的1 4 .8 6 % ， 达7 4 .5 亿吨 1 9 ,2 2 1 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。 铁矿石中的 磷主要以 磷 灰石或碳氟 磷灰石 形态与其它矿物共生， 浸染于 氧化铁矿物的 颗粒 边缘， 嵌布于 石英或碳酸盐 矿物中。 少 量赋存于 铁矿物的晶 格中。 且磷灰 石晶体主要呈 柱状、 针 状、 集晶 或散粒 状嵌 布于 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 分离， 属于难选矿石。 梅山 铁矿位于南 京西南 近郊， 铁矿床为: 矿石 类型多样， 矿化阶 段多 期， 铁矿物质资 源多 种 成因 的 磁铁矿一假象赤铁矿一 菱铁 矿一 黄铁 矿类型的 铁矿 床，即 次火山 期后气 成高 温热液交 代一岩 浆贯入 一矿浆期后高中 温气液交 代型铁 矿体， 又称宁 芜式纷岩铁矿。 铁矿石总储量 2 .6 亿吨。 金 属矿物主要为: 磁 铁矿、赤 铁 矿、 菱 铁矿和少 量的 黄铁矿等。 非金属矿物: 磷灰石、 白 云 石、 铁白 云石、 方解石、 透灰石及石英等。 矿 体平均含 磷为0 .3 2 9 % ， 局部含磷达到 1 . 0 % 西安建筑科技大学 以 上， 其中以0 .4 % 为大多数。 梅山 矿业公司自 二十世 纪八十年 代末在国内 大专院校及科研院 所 的帮助下开始了 选矿降磷工艺研究，先后研究了浮选降磷、磁选降 磷、 分级浮选降 磷等工艺。 1 9 9 4 年开 展了 弱 磁一浮 选选矿降磷 和弱 磁 一强 磁 选矿降 磷工业试验， 最终确定目 前的 弱磁 一强 磁选矿降磷工艺。 1 .3 高磷铁矿石脱磷技术现状1 1 9 1 近年 来， 国内 外针对不同的 矿石性 质， 进 行了 较为深入的 铁矿石脱磷工艺 研究。 主要工艺 有: 反浮选、 选择性聚团、酸浸、高 梯度磁选、 氛化焙烧一酸浸、 微生物脱磷。 1 .3 . 1 反浮选脱磷或磁选一反浮选联合工艺 随着 新型高 效浮选药剂的不断出 现， 反浮选 仍然是目 前最主要的 铁矿石脱磷方法。 为了 降 低反浮 选成本或进一步降低含磷量， 磁选 ，反 浮 选联合降 磷已显示出 优势。 a u a c 系列捕收剂的 成功 应用为 微细 粒高 磷铁 矿石反浮选脱磷提供了 一条重要 途径。 瑞典 k i t u n a 选矿厂处理的高 磷铁矿石铁品 位6 1 %， 含磷高 达1 %， 选厂将矿石磨至一 4 4 u m占8 5 %, 应 用a tr a c 系列捕收 剂， 采用预选磁选 一反浮 选 ( 脱磷) 一磁选工艺流程可获 得铁品位大于7 1 %， 含 磷小于0 .0 2 5 % 的 优质铁精矿。 选矿厂 全自 动控 制为 生产指标的 稳定提供了 可靠的保障。 自1 9 8 3 年以 来， j . s i i r k 等人一直 在进行t i l d e n 高 磷氧化铁隧 岩脱磷研究工作。 他们采用 选择 性絮 凝脱 泥一阳离子反浮选流 程， 以 胺为 硅石 捕收剂、 a r a c - 8 7 3 为 磷捕收剂， 按照图1 - 1 , 图1 - 2 所示流程对磷硅单独浮选和磷硅混 合浮 选分 别进行了 研究。 磷硅混 合浮选流程开路试 验 指标为: 铁精矿品 位6 5 .0 0 y . ， 含磷0 .0 2 9 - 0 .0 3 0 %， 铁回收率6 3 . 7 0 % . 原矿 8 5 % 图 1 - 1 磷硅单 独浮选原则流程 西安建筑科技大学 铁精矿磷、硅 图1 - 2磷硅浮选原则流程 长 沙 矿冶 研究 总院以r a - 3 1 5 捕收 剂， 采用反 浮选工艺， 对美国t o s h i 公司 提供的t i l d e n 铁 矿高 磷综 合样进行了 实验室小型 试 验研究。以c a a i z 为石英活化剂， 淀粉为 铁矿物抑制剂， r a - 3 1 5 为 捕 收 剂 进行 磷 硅混 合反 浮 选， 取 得了 铁品 位6 5 .5 0 % ， 含 磷0 .0 3 0 % ,铁回 收 率7 9 .6 7 % 的闭路试验指标。 梅山 矿业公司 也曾 对采用反浮选脱磷委托国内 科研院校进行了 大量的研究和试验工作。 北京科技 大学 进行的 梅山 铁 矿铁精 矿反浮选 脱磷小型 试验取得了 含磷0 . 1 5 % 的 较好指标。 试 验以s 0 8 1 为 捕收剂， 采用n a 2 c o : 调节p h值， 水玻 璃为抑制剂处理铁品 位为5 3 .2 4 %， 含 磷 为0 . 3 2 9 % 的 铁精矿。 梅山 铁矿与马 鞍山 矿山 研究院 采用浮选 ( 脱硫) 一磁选 一浮 选 ( 脱磷) 工艺 流程处理 梅山 铁矿高 磷磁铁 矿取得了 较好的 工业试验指 标， 可将 磷降至。 .2 5 %以 下。 试验以h - 9 0 7 为捕收 剂 水玻 璃为抑制剂， 浮磷作业铁回收 率可达%.4 5 % a 表1 - 1铁精矿反浮选脱磷小型试验结果 磨矿细度 磷含量% ( - 0 . 0 7 4 m m % ) 铁回收率% 6 5 0 . 1 8 9 7 . 4 3 0 . 1 5 9 6 . 0 80 .159 5 .5 9 0 . 1 5 ， 碍 2 包头白 云 鄂博矿是大型 铁、 稀土、 钥和萤 石多金 属共生矿床， 其中 贫氧化矿精矿除杂( 氟、 磷) 问 题一直困 扰着选矿厂的生 产发展3 0 余年。 长沙 矿冶 研究院 经过大量的 试验研究， 提出了 弱 磁 一强 磁 一反 浮选 ( 除 杂) 综 合回 收中 贫 氧 化 矿 铁、 稀土的 选 矿 新工 艺 流 程， 1 9 9 0 年以 来 的 生产实 践表明， 该流程可有效降 低铁 精矿杂质含 量。反 浮选除杂小型 试验中，以 磺化环烷酸 皂 ( s r ) 为 捕收 剂， 水玻 璃为 抑 制 剂， n a 2 c o 3 调 节p h 值 为9 .5 -1 0 ， 经一 粗一 扫四 次 精 选， 可 将磁 选精矿中的含磷量由0 . 3 4 % 降至。 . 0 9 2 %， 铁作业回收率达9 3 引%。1 9 9 1 年工业试生产指 标为: 原矿铁品 位3 1 .6 9 % ， 含磷0 . 8 % ， 铁 精矿品 位6 0 .9 0 %， 含磷0 . 1 2 3 % ， 铁回 收率7 2 . 5 3 % , 李文广等 应用反浮选流程处理甘肃黑 鹰山 高 磷铁 矿取得了 较好的 试验指标。 试 验中 用氧化 西安建筑科技大学 石蜡皂作为 捕收剂， 水玻 璃作为 抑制 剂， 最终精 矿品 位 6 3 .6 2 %， 含磷0 .2 9 5 % ， 脱磷作业回收 率8 9 .0 9 %. 1 . 3 . 2 选择性聚团分选 由于 磷灰石等杂质矿物嵌布 粒度极细， 为 使 其单 体解理， 往往需要细磨， 从而使常 规方法 捕集困难，回收率低。近年来， 迅速发展起来的 选择性聚团 分选工艺为微细粒矿物分离 提供了 更为广阔的前景。 选择性 聚团 分选工艺 主要有: 高 分子 絮凝 分 选、 疏水聚团分选、 磁团 聚与磁种聚团 分选以 及复合聚团分选。 自1 9 6 4 年开 始， 选择性聚团分 选工艺曾 用于加拿大 斯奈克雷文 矿床的高 磷铁矿石脱磷研 究。 该矿床铁矿石储量达3 0 0 亿吨， 平均铁品 位4 4 .0 %， 含磷0 .3 4 %。 该研究中试样铁品位5 4 .6 %. 含 磷0 . 3 9 % 的 富矿， 其主要工艺过程如图1 - 3 所示。 经过这样的两段聚团 分选，由 含铁5 4 .6 % . 磷 0.3妙 富 矿 得 到 含 铁 68.9% . 二氧 化硅5 .3 % 、 含 硼氏 于0 .0 2 % 的 铁精矿， 铁回 收率为8 5 % a 原矿 石英 铁精矿 图 1 - 3 尾矿 选择性 絮凝脱磷硅原则流程 1 .3 .3酸浸 我国 鄂西“ 宁乡 式” 鲡状赤 铁矿资源丰富， 约占 全国 铁矿储量的4 % 左右。 但由 于 矿石性 质复 杂。 含 磷高 ( 平均1 % 左右) ， 难选难冶， 至 今尚 未有效地开发利用。由 于 矿石性质复 杂， 用机械选矿方法脱磷，目 前尚 未完全过关。 卢尚 文等 采用解胶浸矿方法对宁乡 式高磷铁矿石进 行了 较为 深入的 脱磷试验研究。 试验流程如图1 一所示。 通过浸出， 可脱除胶磷鲡状铁 矿石中 4 0 -5 0 % 磷， 提高4 -5 个百 分点的 铁品 位。 超声波酸浸即 利用超声波清洗矿物表面进行浸出的 方法。由于机械搅拌酸浸时所生 成的 c a s o o c a c 1 2 等易与 矿物表面生成难溶膜， 机 械搅拌又不能 很好地起到清洗作用， 从 而阻 碍了 浸出 过程。 超声波酸浸则很好的解决了 难溶问 题， 使铁精矿含磷明 显降低。 西安建筑科技大学 石原透等应用超声波酸浸脱磷工艺 对美国内 华达出产的高磷磁铁矿和赤铁矿进行了 脱磷 研究。 试验中 磁铁矿样含磷0 .6 7 1 % , 粒度为 一 2 8 目( 0 .5 8 9 m m ) , 超声波频率2 0 k h z ， 酸浓 度5 % , 浸出 时间1 5 m i n ， 最终结 果为: 使 用硫酸时含 磷0 .0 7 %( 为 机械搅拌酸浸的1 / 1 4 ) ， 使 用盐酸时 含磷为0 .0 6 % ( 为机械搅拌酸浸的i n ) 。 铁回收率为9 5 %以 上。 乌石山胶磷铁矿 解 胶 剂去 解胶浸矿 酸性浸矿介质 + 补液后返回浸矿 滤渣进入铁矿石 ( 少量) 固体 脱磷铁矿石 ( 残磷率小于0 .2 5 %) 图1 一 乌石山 胶磷铁矿降磷流程 1 .3 .4高 梯度磁选 新型高 梯 度磁选机的 研制较大幅度地降 低了 有 效选分粒度下限， 较好 地解决了 堵塞与 夹杂 问 题， 为高 磷铁矿石脱磷提供了 一条新途径。 赣州有色冶金研究 所与中 南工业大学联合 研制了s i o n系列立环脉动高梯度湿式 磁选机已 用于 工 业生产。 它的 鼓膜脉动结 果使高 梯 度磁选效 率得到明 显提高， 有效分选粒 度下限 达1 0 u m . s lo n - 1 5 0 。 立环 脉 动高 梯 度磁 选 机 用于 梅山 铁 矿 精 矿 脱 磷 工 业 试验中 的 强 磁 选 作 业， 取得了 较好的 试 验结果。 在原矿 ( 二次溢流) 含 铁5 2 . 8 9 % 、 含硫2 .0 4 % 、 含磷0 .4 4 % 的 条 件下， 获得 铁 精矿含铁5 8 .3 1 % 、 含硫0 .2 2 3 % 、 含磷0 .2 2 3 % ， 铁的 作业回收率为9 1 . 7 9 % 。 不但较大幅 度地降 低了 铁精矿中的 磷、 硫含量 ， 而且降 低了 铁精 矿 钻性， 为 后续作业 ( 运输、 过滤等) 通畅打下 了基础。 1 . 3 .5 氛化焙烧一酸浸 该方法是 将矿石与氛化钙混 合后在9 0 0 -1 0 0 0 条件下 焙烧， 然后用无机酸浸出 磷。 所用酸 的 种类不同， 磷的 浸出率 各异， 一 般情况下， 硝酸的 浸出 率最高， 其次 是盐酸， 硫酸浸出率 最 低。 西安建筑科技大学 早在四五十年代，美国矿山 局等单位对阿帕勒契恩区高磷红铁矿石脱磷进行了深入地研 究， 结果表明， 包括浮 选、 焙烧磁选等在内的 物理选 矿不能有效地去除该 矿区 钙质红铁矿石中 的 磷: 从技术上看， 氯化焙烧一酸浸工艺 从红 铁矿中 脱磷则较为成功， 磷脱除率 可达9 0 % 以 上， 但因成本高而无法应用。 1 .3 .6 微 生 物 脱 磷 iz 0 1 近年来， 利用微生 物处理矿产资源的 研究非 常活跃， 仅就溶磷方面而言， 就已 经发 现很多 种细菌、 真菌、 放线菌都具有溶磷作用。 它 们主要通过 代谢产酸降低体系的p h值， 使磷矿 物 溶 解 。 同 时 ， 代 谢 产 酸 还 会 与c a 2 . , m g t 十 、 a l 3 , 等 离 子 形 成 络 合 物 ， 从 而 促 进 磷 矿 物 的 溶 解 。 研究表明， 有的细菌具有过量摄磷的 特性， 这也是微生物脱磷的机理之一。 氧化亚铁硫杆菌( t f ) 是 应用最广泛， 适应性最强的 工 业菌种，已 成功地 应用于处理贫、细、 杂等难处理的 硫化矿， 该 菌 属 于 嗜 酸 性化 能自 氧菌， 以c o z 为 碳 源， 在 低p h值条 件下， 利 用 氧 化f e , s 等 释放 的 能 量生长， o z 为 最终电 子 受体。 中 科院 钟慧 芳等的试验 表明， 氧化亚铁硫杆菌 氧化黄铁矿产生 硫酸， 使体系的p h值降 低到0 . 9 ， 这为生 产低成本酸 性浸出 液提供里有效途径。 东北大学的 何 良 菊等利 用梅山 铁矿矿石中 含有部分黄铁矿， 先 用t f 菌氧化黄铁矿生产酸性浸出 液， 然后用浸 出 液进行浸出 液矿脱磷。 脱磷率可达7 6 . 8 9 %, 铁损率为3 .8 7 %， 为高 磷铁矿石脱磷提供了 新途 径。 1 .4 高磷铁矿石脱磷工艺研究方向 f 19 1 经过国内 外学者的共同 努力， 高 磷铁矿石 脱磷工艺 研究取得了 突破性 进展， 特别是在反浮 选脱磷方面，出 现了 一批新型高 效分 选药 剂， 并 进行了 较为系统深入地研究。 但是， 从整体情 况看， 高 磷铁矿石 脱磷工艺 研究仍然存在脱磷率 低， 方法单一 等缺点。 随着科学技 术水平的不 断 发展， 相关 领域学 科不断交叉渗透，以 及新理论、 新 材料和新试验测 试方法的不断出 现， 铁 矿石 脱磷工艺 研究 将得到不断完善。 从兼顾技 术的 经济性、 实用性、 先进性等方面 考虑， 今后 一段时期内， 分选新技术将在以 下几方面重点发 展。 1 .4 . 1 复合聚团 分选 复合 聚团 将两 种或两种以 上聚团 方法叠 加在一 起， 从而强 化了 聚团 过程。 它 是合并原理 在 复杂微细 粒悬浮体系粒间相互作 用理论中 应用的 又一 典范。 其流程如图1 一所示。 复合 聚团 将 矿物 颖粒的 表 面特性 ( 表面物化性质) 与 物理特性 ( 磁性、 密 度、 硬度等) 有机地结 合起来， 增大了 矿物颗粒之间的性质差异， 提高了 分 选效率。 西安建筑科技大学 复合疏水聚团 ca w - - * l m f m扮叹述a 图 1 - s 精矿 矿 疏水聚团与高分子 絮凝联合作用 选择性复合聚团 浮选聚团分选工艺流程框图 高分子 一磁 ( 磁种) 复合聚团、 疏水 一磁 ( 磁 种) 复合聚团 及疏水一高分子复 合聚团等的 研究 表明， 与单一聚团 分选工艺 相比， 复 合聚团 在 选择性和分选效率上具有明 显的 优势。 可以 相信， 复合聚团 在微细粒物料的 分选与处理领域将具有广阔的发展和应用前景。 复 合 聚 团 应 用 于 铁 矿 石 脱 磷 工 作 己 经 展 开 。 其 中 ， 极 弱 磁 场中 高 分 子 磁( 磁 种) 复 合 聚 团 工艺 研究己 取 得突 破性进展， 它克服了以 往高 分子聚团、 复合高 分子聚团 对水 质敏 感的 缺陷， 使复合聚团 分选工艺向 工 业化迈进了 一步。 1 . 4 . 2 生物技术的 应用 当 前， 生物 技术产业是仅次于 信息产 业发展速 度最快的 新兴产业。 由 于世界 各国日 趋重视 可持 续发 展战 略， 生物技术以 其低能 耗、 高 效益及 无污染等 特点 显示出 强大的 生命 力。 可以 相 信， 生物技术将是2 1 世纪的主流。 微生 物在矿物表面吸附， 可不同 程度的改 变矿物表面物理化学性质， 如疏水性、 表面元素 的 氧化 一还原、 溶解 一沉 淀 等行为。 从而 可以 利用微生 物作为 矿物的 捕收剂、 调 整剂、 絮凝剂。 微生 物地球化学 和地质微生物学 研究表明， 在自 然界中， 微生物参与了c , n , f e , s , m n , p , s i 等 多 种 元素的 循环， 从而 使6 0 多 种 元 素 在自 然 界中 的 分 布与 微生 物的 作 用 密 切 相 关。 近年来， 微生物在各种有用或有害元素富 集及脱除 方面的 应用取得了 长足的进步。 微生物 法已 成功 地用于去除 废水中的p ， 这 表明， 微生物具 有脱磷能 力。 一方面， 微生物需吸附p 来 构成细 胞组分， 如磷脂等;另一 方面， 需 吸收p 来 合成三磷酸 腺昔 ( a t p ) 进行能量 代谢， 并 具有过量摄磷作用。另外许多微生物可进行产酸代谢， 代谢产生的有机酸与不溶性磷酸盐起作 用， 促 进其溶解而 进入液相。 其主要 过程 如图1 - 6 所示。 生 物技术应用于高 磷贫碳酸 锰矿石脱 磷研究已 经 展开， 关晓 辉等 研究并发现了 具有较 好 脱磷 效果的一种 牙抱杆菌。 相信， 不久应用 生物技术进行铁矿石脱磷的研究会有所突破.- 西安建筑科技大学 代谢 微生物 卜.一卜 有机酸 营养 溶解 h p 0 4 2 不溶性 磷酸盐 图1 - 6 微生物脱磷原理示意图 1 . 4 .3 新型捕收剂的 应用研究 新型 捕收剂的 应用研究包括新型捕收剂的开发及捕收剂之间协同 效应的应用研究。 主要发 展方向 包括: 1 ) 向 多官能团方向 发 展; 2 ) 向 异极性即 两极性方向 发展: 3 ) 向 弱离子或非离 子 化方向发展; 4 )向混合协同化方向发展。 1 .4 .4 新 型 高 效 重、 磁选设备的 研制 随 着人们对环境问 题重视程度的 增强， 高 效重、 磁选设备的 研制将是未来发展的 重 要方向。 其 中， 利 用复 合力场 ( 重力、 磁力及各种表面 力) 进行分 选的 新型设备的 研制具有重要意义。 1 . 5 课题的目 标及研究内容 1 . 5 . 1 课题的 提出 上世纪八十 年代末九十年代， 梅山 矿业 公司 与 全国的多 家科研院 所开 展了 铁精矿降 磷工 艺 研究， 在全国 知名选矿专家组的 帮 助指导下， 确立了 浮选除硫 一弱 磁一强 磁单一磁选降 磷工 艺流程， 在入磨矿含铁5 2 .8 9 %、含硫2 .0 4 % 、含磷0 .4 4 %的条 件下， 取得铁精矿含铁5 8 . 3 1 % , 含 硫0 .2 7 1、 含 磷0 .2 2 3 % 。 铁 作 业回 收 率9 1 .7 8 % 。 铁 精 矿铁 品位 大幅 度 上北硫、 磷 有害 杂 质 明 显下降， 铁精矿过滤性能明显改善， 基本 解决了 梅山 铁精矿过滤难的问 题。 但，该 流程在生产实践中 也暴露出 一些不足。 1 ) 降磷幅 度有限， 只有5 5 % 左右， 当 原 矿含 磷较高时， 选别效果差， 对于含磷大于。 .4 5 % 的 原矿， 精矿很难控制在 0 .2 5 %以内， 铁作业回收 率大幅度下降， 尾矿产率大幅度上升。 梅山 铁矿处于 南京市近 郊， 距市中 心只有1 2 .5 公 里， 周边被开发区包围， 寸土寸金， 尾矿的堆 存问 题一 直是困 扰梅山 生产经营的 重要问 题， 因 此如何通过工艺优化 研究， 提高金属回收率， 降 低 选矿比， 减少尾矿量，以 及降低尾矿铁品 位为 尾矿综合利用创造条件成为摆在面前的大事。 2 ) 细 粒级 铁矿物回收难， 3 8 u m以 下粒级的 铁回收率只有8 0 .8 3 % , ， 尾矿中 铁损3 8 u m以 下粒级占了%. 3 5 % . 3 ) 赤 铁矿的回 收效果差， 赤铁 矿的 作业回收率 只有8 4 . 1 3 % ， 有1 5 . 8 7 % 的 赤铁矿丢失 在尾 矿中，占 尾矿铁损的3 8 .7 9 % ， 尾矿中 赤铁 矿铁品 位高 达 1 0 . 0 9 % , 这也是造成浮选尾矿铁品 位 西安建筑科技大学 高的主要因素之一。 4 ) 强 磁机易 堵塞， 主要原因 有三个 方面， 一是 循环水中的 某些化学 成分造成强磁机介质腐 蚀， 介 质表面粗糙易卡矿石; 二是脱渣筛的脱 渣效果差， 一 些大颗粒矿石进入了 强 磁机造成 堵 塞; 三是强磁性矿物进入强磁作业， 弱磁作业强磁性矿物的回收只有9 0 .3 1 ， 有9 .6 9 %的强磁 性矿物进入了强 磁作业， 在高场强作用下这些强磁性矿物很难被高 压水冲掉， 造成堵塞。 因 此， 通过开 展降磷工艺 优化研究， 克 服单一降 磷流 程的 缺陷， 寻求一种高 效降 磷工艺 流 程显得十分有意义。 1 . 5 .2 研究目 标 通过本课 题的研究实现三个目 标: 1 ) 解决高磷 矿选矿生产中 的问 题， 即 铁精 矿含磷高， 铁回收率大幅 度下降。 通过工艺 优 化 研究， 在确保 铁精矿含磷低于。 .2 5 % 的前提下， 提高 金属回收率， 阳氏 选矿比，降 低选矿 成 本: 2 ) 为 将来 满 足市 场需 求， 铁精 矿 含磷 进一 步降 低 提 供技术 储备; 3 ) 为尾矿综合利用中除铁及铁 矿物进一步利用探索工艺技术方案。 1 . 5 .3 研究内 容 本课题将从以下三个方面开展工作: 1 ) 强 磁粗选 一强 磁扫选 一反 浮选工艺 研究， 其目 的是首 先通过研究合适条件下的 强磁粗选 以 获取 部分合格 精矿， 然后探讨通过提高强 磁扫选的 磁场强 度尽最大可能回收 铁矿物， 对强 磁 扫 选 精矿采取反浮选降磷的 可能性。 希望在确保铁精 矿含磷不 超过0 .2 5 % 的 前提下， 提高 铁回 收率，降低尾矿铁品位。 2 ) 分级 一强磁粗选 ( 粗) 一反 浮 选 ( 细) 工艺 研究， 探索将矿样分为两个级别， 降 低选别 粒级宽度， 采用强磁回收粗粒级铁矿物， 细粒级采用反浮选降磷的可能性。 3 ) 探索强 磁扫选精矿再磨再选的 可能 性。 试图 通过对扫选精 矿再磨， 提高入浮矿的 单体 解离度，从而提高降磷幅度。 具体的 试验内 容如下: 1 ) 模拟现场强磁粗选 一强磁扫选流程试验; 2 ) 强磁粗选一强磁扫选一反浮选工艺流程试验: 3 ) 分级 一强 磁选一反浮选工艺流程探索试验: 4 ) 强磁扫选精矿再磨再探索试验; 5 ) 磁选机理研究; 6 )浮选机理研究; 关 键 技 术为: 强 磁 对赤 铁 矿 和菱 铁 矿的 回 收 ， 细粒 级 反 浮 选降 磷， 浮 选降 磷药 剂mn$ ft p . 西安建筑科技大学 2试验样品、药剂、仪器设备、及研究方法 2 . 1 试验样品 2 . 1 . 1 样品的 采集 目 前梅山 选矿厂工艺流程是: 入选原 矿经 过筛洗脱泥磁重预先抛尾后， 入原磨矿经过两 段 闭 路磨 矿， 磨矿产品 浮选脱硫后， 槽底 产品 进入一 粗、 一精、 一扫三段弱磁选别选出强 磁性矿 物，弱磁尾矿经过浓缩、除渣后进入强磁脱磷。 本次 试验的 样品 为梅山 矿业公司 选矿厂 现场生 产的 弱磁尾矿， 取来的 矿浆经过自 然晾 晒、 压碎、 混匀后作为研究试样。 2 . 1 .2 试 样工 艺 矿物学 性 质 2 . 1 . 2 . 1 粒度组成 试样的粒度组成分析见表2 - 1 . 表2 - 1 试样的 粒度组成、 分析结果 粒级 ( 毫米) 产率 ( %) 铁品 位 ( %) 磷品位 ( % )分配率 ( %) 个别累计 个别累计 个别累计铁 磷 + 0 之8 .9 4 8 .9 4刀5