我国难选铁矿选矿技术进步存在的问题及建议

1、我国难选铁矿选矿技术进步存在的问题及建议对于我国难选铁矿石选矿而言.存在的问题是：(1) 细粒铁矿石选矿技术指标不高“由于细粒铁矿石在选矿过程中需裂细廨,给选矿带来了3个技术难题：一是因为细粒铁矿石细磨粒度细，导致矿物活性高.难以分选；二是铁矿石细解后.容品造成有用矿物过辭*选矿过程中形成金JM流失；三是矿物细廊后，容易使矿物间选别的混乱度增加，造成难选。(2) 极贫铁矿石选矿技术指标不高.随着世界范围内番源短峡时代的到来.加快极贫铁矿石利用步伐显得越来越重要口在我国，对扱贫铁矿石选矿技术开展的系统研究工作还不够，需要加强。同时，国家缺乏对极笛铁矿石利用的有效激励政策口伴共生复杂铁矿石选矿技术

2、指标不离(3) 礎选一阴离子反浮选选别工艺有特优化.这里主要是要解决两6问题：一是尽可能缩短磁选作业段数问题;；二是要改善阴离子反浮选结构问题。(4) 选矿新设备的研究工作不足。在磁选方面*缺乏兼容性强、有利于缩短磁选作业段数的强磁选设备"对于浮选设珞而育，在浮选柱聲高效设备的研究应用上还存在明显不足“(5) 新药剂的研究工作不足.目前，在复合药剂研究上'在使药剂具有同时配制、同时添加的特点上，竊要加强研究工作.同时，应加强绿色无Sh无污染、可障解性强的药剂的研究工作"1<亀2加快我阖难选铁矿选矿技术进步的建议剛SL杂难选铁矿资源的利用对我国钢铁行业的发展有举

3、足轻逐的作用，由于国外对此部分资源的利用尚不如国内，所以可借鉴的经验不多°国内各高校和研究单位通过多年的选矿技术研究和攻关使我国宜杂难选铁矿石选矿技术和综舍利用技术取得可喜的进展，但仍存在1A1中所述问髓刖为此，以后应加强以下几个方面的研究工作：(1) 研究及应用离效的多碎少磨技术与装备$加强高效焙烧技术与装备研究，重点是细粒(粉状)物料焙烧技术与装备等；(2) 加强高效细粒磨矿分级工艺与装备研究匸<4)加强高效细粒铁矿选矿工艺与装备研究，重点是深化研究选择性絮澀(聚团)-反浮选联合工艺、装备及其自动控制F研究选冶联合工艺及生物浸出工艺研究高效回收微细粒铁矿物的强哦选机和浮选设

4、备等：(5)研制适合于铁矿物与含铁硅酸盐类矿物、硫、琪等有售杂质矿物高效分离的浮选药剂以及微细粒铁矿石的高效分散剂.絮舉聚团剂、浮选药剂等.针对我国铁矿资源以及库姆塔格铁矿石的特点.在现有的技术水平下，提出处理该铁矿石的合理选矿工艺，为我国低品位难选铁矿资源的利用提拱一条新的技术路线.以此为借鉴，选矿工作者可以进一步探斎难选铁矿资源开发的有效方法从而将目前不能直接作为铁矿石的“呆矿X低品位矿石加以利用，降低我国钢铁工业对进口矿石的依赖程度，对于实现我国钢铁行业的可持续发展意史重大。弱磁性铁矿石。因此，可对该铁矿石采用正浮选工艺，正浮选泡沫产品为有用矿物，即精矿，槽内产品为尾矿。2.2.2磁化及

5、勰1. 磁化焙烧技术的研究与发展铁物料磁化焙烧技术的应用研究 物料焙烧预处理技术简介磁化焙烧是物料或矿石加热到一定的温度后在相应的气氛中进行物理化学反应的过程。经磁化焙烧后，铁矿物的磁选显著增强，脉石矿物磁性则变化不大。由此便可达到铁矿石的有效磁选分离。就矿物加工而言，根据焙烧过程的作用和主要化学反应性质可分为：还原焙烧、氧化焙烧、氯化焙烧、加盐焙烧、團析焙烧、锻烧等等。如：南斯拉夫ZDZivkovic等，用氧化和氧化还原焙烧处理有色金属硫化矿及复合硫化矿；澳大利亚JGDunn等，将氯化焙烧技术与热氧化分解用于难选金矿的浸出预处理；印度MChakravortty等，用KC1的加盐焙烧处理黄铜矿

6、；捷克EVircikova等，用离析焙烧法从垃圾查中回收铜；任大伟用锻烧提髙煤系高岭土的白度等。随着科技的发展，在矿物加工领域出现了微波焙烧、复式焙烧处理金银等贵金属和有色金属的新技术。影响铁矿物磁化焙烧效果的因素较多，主要有：焙烧方法、焙烧工艺与焙烧炉、焙烧燃料与还原剂、焙烧温度和还原时间等等。其生产操作条件需多因素配合进行，物料的焙烧粒度与磁化焙烧装备对焙烧时间影响最大，如：酒钢选矿厂对镜铁山矿用100m3秽山式竖炉焙烧5015mm的块矿，用焦炉和高炉混合煤气作燃料和还原剂，焙烧时间需810h；用O2.4mX50m回转窑处理150mm的粉矿，用褐煤作燃料和还原剂，焙烧时间为24h；而中科院

7、化工冶金所对酒钢菱铁矿用煤气作还原剂的流态化焙烧炉扩大试验表明，焙烧时间只要lOmin左右。 铁物料磁化焙烧技术的工艺研究铁物料的磁化焙烧工艺，主要针对强磁选难分离物料、要求高铁品位物料、铁物料除杂、水资源等条件限制、磁化焙烧处理二次资源等多方面进行。罗立群等人针对缺水地区开发出菱铁矿干式冷却排矿的磁化焙烧技术，在300#C以上隔离空气冷却时，同样能获得强磁性的焙烧矿，效果良好。埃及MAYoussef等，用还原焙烧处理Aswan高磷高铝鳞状赤铁矿，在含铁45.23%时，得到了精矿铁品位59.6%,回收率90%左右的高炉铁料产品。土耳其BCicek等人在脱除褐煤中的无机硫时,用闪速热分解脱硫技术

8、，将弱磁性的FeS2部分转变成强磁性的Fe7S8,从而用弱磁选分离出Fe7S8,脱硫率达到48%。 铁物料磁化焙烧技术的工业应用传统的磁化焙烧技术研究与应用，主要有竖炉块矿焙烧、回转窑粉矿焙烧和沸腾炉粉矿焙烧。因我国铁矿资源的特点是：贫矿多，富矿少；共生、伴生组分多；脉石矿物也十分复杂，同时矿物嵌布粒度很细，导致分选十分困难。因此，磁化培烧技术工业生产应用较早，我国利用竖炉进行大规模工业生产是1926年始建于鞍山，称为"鞍山式竖炉”；1972年酒钢利用鞍山式100n?竖炉处理镜铁山桦树沟块矿，至今已稳定生产30多年；包钢等企业也用竖炉磁化焙烧进行工业生产应用。回转窑和沸腾炉的磁化焙烧

9、也都进行了规模为700t/d800t/d的工业试验，从工艺技术上说是完全可行的。虽然因湿式强磁选技术与装备的成功应用，磁化焙烧工艺因耗能与成本高而一度停滞不前。但鉴于近年进口铁矿石价格的飙升和我国相对富有的煤炭资源，目前国内难选铁矿的工业生产应用大多采用回转窑来进行磁化焙烧处理。由于待选物料复杂、颗粒细小、精矿产品质量与铁矿资源利用率要求的不断提高，以及其它资源限制的制约，处理复杂物料的磁化焙烧技术的研究与应用仍相当活跃。(1) 铁物料磁化焙烧技术的基础研究 铁物料磁化焙烧转化机理对铁物料而言，经磁化焙烧后，铁矿物的磁性显著增强，而脉石矿物的磁性变化不大；磁化焙烧的实质是将弱磁性的铁矿物转变为

10、强磁性磁铁矿(Fe3O4)和磁赤铁矿(Y-Fe2O3),其焙烧过程磁化转变的微观机理有以下2种：晶格的脆化与成核机理：法国人FAdam在研究赤铁矿350C6009低温还原为磁铁矿时表明，当CO/CO2=1：4时，赤铁矿的晶体脆化点为350*C,其晶体脆化破裂主要是由于成核的不均匀性造成的，而且新的破裂内表面比外表面有更高的活性，脆化破裂的主要动力是赤铁矿晶体缺陷结构和成核体积发生麦化引起的，而赤铁矿与磁铁矿的表面剪切力影响较小。磁畴生长机理:澳大利亚NRAllen在350°C650*C范围内研究低温钛铁矿粉的还原磁比焙烧时认为，焙烧时颗粒存在一个明显的小磁性区域，它是室温顺磁性和超磁

11、性单元的起源，并随着温度的升高而逐渐长大，从单区域生长发展成多区域。其超磁性的磁畴生长分为350*0550C和550C以上两个阶段，但两阶段的生长机埋不同。在350C550C的低温阶段，主要是生成独立的微小超磁性单元；这些微小超磁性单元在550°C以上的阶段稳定增长，形成磁畴微区；随着磁畴微区的扩展及相互影响，磁畴微区有可能通过旋转、吸引而聚集合并，形成稳定的磁畴区域。 磁化焙烧技术的研究手段与表征方法铁物料在磁化焙烧时，其共同点是物料发生了物理化学变化，晶体结构发生了转换或变化，比磁化率等物理性能发生了较大改变，可通过各种热工仪表进行测量来表征。为了表征物料焙烧前后微观晶体结构的变

12、化，研究培烧磁化转变过程，检测手段主要有：差热分析(DTA)、热重分析(TG)、热磁法(TM)、X射线衍射法(XRD)、电子探针显微分析(EPMA)、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、穆斯堡尔谱(MS)气相色谱法(GC)等仪器与方法。澳大利亚NRAllen在进行钛铁矿粉的低温还原磁化培烧时，研究了不同温度的焙烧特性和颗粒在旋转磁场中的转动特征，测定了不同焙烧温度下物料的比磁化性能.加拿大ZCui筹用磁强计研究了不同焙烧条件下，焙烧后赤铁矿、钛铁矿和含钛的油砂矿物的磁性能变化，并用X射线衍射法(XRD)分析了弱磁性赤铁矿经过磁化焙烧转变为强磁性磁赤铁

13、矿的培烧控制规律。 磁化培烧转化的动力学与数学模型由于磁化焙烧气固相态存在能量传递和质量交换，培烧炉内反应气体的气氛及热力学参数会相应发生变化，可能存在化学平衡或相变平術，从而研究反应的动力学特征和控制反应参数，并通过建立相应的数学模型进行表征与模拟。对菱铁矿不同粒度的热分解动力学研究表明：其分解的活化能(E=76.380.5U/mol)、反应级数(nl.5)都非常接近，而速度常数k随着温度的增加而增大。当物料粒度小于1.3mm时，热分解反应的进程受动力学方程控制；粒度大于2.0mm时，分解反应进程受扩散控制；介于1.3mm2.0mm之间，成为受两者控制的过渡区域.分解产物的物理性质依赖于焙烧

14、反应历程，因此要获得所要求的产物性质，必须选择合适的操作参数。(2) 适合铁物料处理的流态化焙烧技术流态化处理颗粒物料的优越性流态化是一种使微粒固体通过与气体或液体接触而转变成类似流体状态的操作。用流态化技术处理物料时，因粒子多悬浮于气相中，颗粒处于较好的分散状态，能使气固充分接触，产品质量均匀稳定；反应速度快，强度高，反应过程中的传热、传质效果较好，热耗低，在氧化铝工业，较传统的回转窑热耗降低30%以上;；流化床内热容量大,温度均匀，温差小：气体浓度容易调节，控制简单可靠，自动化水平高，因而产品质量明显改善；占地面积小，物料输送方便；设备简单，维修费用低；环境负荷小，污染 流态化处理铁物料的

15、有关研究流态化焙烧处理含铁物料始于1944年多尔奥列弗公司用硫铁矿焙烧生产S6，20世纪70年代曾广泛研究用流态化方法将高品位的铁矿粉来生产铁和钢的直接还原“H铁法”。随后，对以直接还原铁和钢为目的的各种流态化反应装置，进行了深入的研究并逐步应用，发展了非高炉炼铁的诸多工艺技术及其产业。瑞典NSSrinivasan等人在流化床化应器中，用CO和H?组成的混合气体研究了铁矿的还原及考虑流体动力学影响的动力学模型、气固两相鼓泡床模型。美国RoyWhipp报道了还原铁矿粉料的流化床直接还原厂，系统主要由给料装置、预热装置、多级反应装賈、简洁而惰性的配套装置、还原气体装置组成，其中还原气体来自于外部提

16、供的天然气和反应器中再循环的还原气体。美国JHSiegell还研究了高温流化床结块成团而引起流态化停滞的特征，并用膨胀计检测床层颗粒状态，测定''起始熔结温度”来评估流化床运行特征。需要特别指明的是：用流态化处理铁物料的研究，以往国内外都建立在直接还原铁的目的上，所用铁物料均为铁品位（TFe）大于66%,甚至是超过69%或70%的高纯铁精矿. 基于流态化的闪速磁化焙烧新技术研究目前我国自产铁矿石已超过3.1亿t/a,但铁矿品位低于世界品位11个百分点，而且资源利用率较低。对大量铁品位在30%40%的复杂难选铁矿石不能合理利用，造成国家铁矿资源的大量浪费，同时又破坏生态环境。罗立

17、群在余永富院士、张泾生教授的指导下，首次提出应用闪速磁化焙烧新技术来处理酒钢公司的难选复杂铁物料，通过热态试验，成功实现了磁化培烧过程的闪速化。闪速厳化焙烧研究表明：在流态化状态下，对粒度0.30mm的难选复杂弱磁性中矿或粉矿铁物料，通过几秒至几十秒的磁化焙烧过程，能够迅速地转变成强磁性铁物料，而后用弱磁选设备加以分离。对酒钢富含镜铁矿、褐铁矿和镁（铭）菱铁矿的复杂铁物料,在弱还原气氛和7409800*C的试验条件下，通过几秒60s的闪速磁化焙烧，得到了铁品位为55.67%55.21%（因酒钢铁矿石中镁、锭含量较高），铁作业回收率为81.66%86.57%的弱磁选铁精矿。表明：基于流态化的闪速

18、臺化焙烧新技术，处理难选复杂铁物料与具有自主知识产权的试验装置是成功的，有望从根本上提高我国铁矿资源的综合利用水平。（4）铁物料焙烧技术研究的新发展 磁化焙烧工艺的发展加拿大PECavanagh发明了一种铁精矿自热焙烧的工艺，将铁精矿靠焙烧过程中自身的热能循环维持焙烧反应。铁精矿预先加热，其中的磁铁矿氧化成Y-Fe2O3，而赤铁矿被CO还原为磁铁矿；而后，在磁铁矿冷却过程中被氧化成Y-FsCh而放热，其热能被下一步利用预先加热矿石，从而形成自热焙烧循环。而Y-FOs易于弱磁选分离，用作高炉球团给料。从工业废弃物中回收有价磁性金属。JLTHage等人介绍了用热液化学磁化还原法，回收锌湿法冶金中废

19、液黄钾铁锐中的铁，利用纤维索将Fe111还原成Fen,其过程是将黄钾铁帆转变成针铁矿，再重结晶得到磁铁矿。另外，随着微波技术的发展，出现了微波焙烧处理新技术。由于微波培烧能选择性加热、提商加热速率、从物料的内部先加热、安全与自动化水平高等优点，被用来辅助碳热还原金属氧化物和微波辅助焙烧与熔炼硫化精矿，如：用微波处理含磁黄铁矿的银矿和银铜硫化矿，预计节约费用15%50%。 磁化培烧装置与设备的发展焙烧技术工艺的发展伴随着装置与设备的发展。澳大利亚NRAllen在研究粒度为75um200um钛铁矿还原焙烧时，设计了一种小型螺旋热交换培烧炉，焙烧炉的特点是采用螺旋状的热交换线圈来传热，焙烧后的样品能

20、马上分为两部分，分别在有磁场和没有磁场的环境中冷却，以便研究颗粒的磁化性能。中科院许志宏等在研究铁矿粉熔态还原冶炼时，设计了一种能直接处理粉矿的多级流化移动床预反应器，并将超细碳粉沉积在铁矿粉的表面，解决精矿粉预还原的粘结问题，为精料的闪速熔化提供足够的热源，形成闪速熔炼技术。荷兰HMBrink等在研究富含铁的煤形成低粘度渣的机械学研究时，燃烧装置的核心是外包陶瓷的薄层扁平火焰气态燃烧炉，用甲烷与空气混合燃烧作热源，待测赖粒存装置的中心混合燃烧.中央用过量2%的CO作还原气氛保护.形成中央还原气氛而外围氧化气氛的条件。 磁化焙烧燃料与能源的发展利用工业废弃物和劣质煤作为替代能源.奥地利KFJo

21、hannes研究了废弃聚合物的热解和燃烧在冶金和水泥工业中的应用，用废塑料来替代焦炭、煤和石油作为钢铁工业矿石的还原剂和热源。中科院冶金化工所利用洁净煤代替焦炭用作冶金焙烧能源；中科院煤化所利用高硫、高灰、高熔点“三高”煤，采用流化床技术开发出灰熔聚流化床无烟煤粉连续气化技术，解决“三高”低质煤的连续气化与煤资源洁净利用问题。2. 磁化焙烧磁选工艺方法及流程实验室条件下，磁化焙烧在KSP-10-16A型箱式电阴炉中进行，试验时先将一定配比的铁矿石和无烟煤混合均匀装入耐高温带盖的堆竭中待电阻炉温度升至所需还原温度时放入装有试样的堆竭，达到反应时间后取出培览，并进行冷却处理，再用0150mmX100mm锥形球磨机进行磨矿，然后用O300mm筒式醍式弱磁选机进行磁粗选，用XCGS-73型磁选管进行磁选精选.2.2.3试验设备及参数磨矿设备：0150mmX100nin锥形球陋机、O240mmX90mm锥形球磨机磁选设备：SLon-10