高磷铁矿开发技术路线之思考.ppt

1、,高磷铁矿开发技术路线之思考,1.鄂西高磷铁矿资源现状,鄂西是我国高磷鲕状赤铁矿矿集区，已探明资源量20亿吨，潜在资源量15亿吨以上。矿床规模大而集中，在面积不大的宜昌、恩施两地区，有大型铁矿4处、中型铁矿25处（部分经进一步勘查可上升为大型）、小型铁矿23处。鄂西铁矿资源总量堪比我国十大铁矿任一矿区的资源量，其资源量占全国同类铁矿资源总量的53.6%，占湖北省铁矿资源总量的68.2%，占湖北省铁矿保有储量的80%以上，是湖北省乃至我国未来铁矿资源的重要保障。因矿石中铁矿物嵌布粒度微细、磷含量高，铁矿物与铝、硅、磷质脉石矿物呈鲕状、,豆状、肾状等复杂形式产出，机械选矿提铁脱磷困难，精矿铁品位难

2、于提高而磷难于完全脱除，使得这一类铁矿资源一直不能满足我国钢铁企业现有生产工艺的需求，未能大规模开发利用。 鄂西高磷铁矿的化学组成特点是贫铁、高磷、低硫。主要矿区化学分析结果见表1（幻灯片中文字和表格顺序与论文集中有变化，但不矛盾，下同）。,表1 主要矿区化学分析结果,鄂西高磷铁矿的矿物组成也较复杂（见表2）。组成矿石的矿物有20余种，可分为铁矿物（工业利用矿物）,磷矿物、硫矿物（冶金有害矿物），脉石矿物及其他矿物。,表2 鄂西高磷铁矿矿物组成,铁矿物组成并不简单，具有多个含铁矿物相。其中最主要的是赤铁矿，其次是磁铁矿、菱铁矿、鲕绿泥石和褐铁矿。部分矿区岩矿鉴定和化学物相分析结果见表3。,表3

3、 部分矿区矿石矿物组成（岩矿方法定量）,2.鄂西高磷铁矿开发现状,在鄂西的宜昌、恩施两地区，正式注册成立的高磷铁矿开发（试验）独立法人单位八家，已颁发水泥配料用铁矿矿权证约20家，已批准设置水泥配料用铁矿约30家（大多主要出售冶金用铁矿），另有一些偷盗采活动。这些单位或个人除个别是在进行高磷铁矿选冶试验研究外，大多在从事原矿采售，矿石销往涟钢、重庆和山西等地。品位在50%以上的矿石，单吨毛利在200元左（2011年）。巨大的铁矿需求和过高的铁矿价格，使得廉价的高磷铁矿作为低磷高铁冶炼原料的配矿使用，冶炼企业和矿石开采者均有利可图。,上述铁矿开采、销售有着很大的市场需求，与我国近十年来铁矿价格不

4、断大幅攀升、冶炼用矿石供应较为紧张关系密切。表4是我国钢铁产量、矿石供给量、价突增年分的统计结果。,中国钢铁生产部分指标,表4,3.开发鄂西高磷铁矿的意义,我国钢铁产量巨大，铁矿石自给率低，对进口铁矿依赖程度高，致使近十年来国际铁矿价格一路大幅上扬（参表1）。虽然进口优质铁矿提高了钢铁冶炼原料品质，使高炉冶炼技术指标有较大提升，但过高的铁矿价格冲兑了上述技术指标提升带来的效益，导致全国钢企利润率极低。2011年，我国一部分钢企出现亏损，全国大中型骨干钢企平均利润率仅为2.4%。,为应对国内铁矿供应不足的瓶颈，我国加大了国外矿权投资、整顿铁矿进口秩序等措施。但国外投资环境复杂多变，勘查和开发的各

5、项成本高，故对国外铁矿依赖的程度不能太高，勘查和开发国内铁矿资源是保障我国铁矿资源战略安全的基础。因此要加强国内铁矿开发，大力推进鄂西高磷铁矿开发利用，从而将这一铁矿战略资源转化为反击国际铁矿寡头垄断、平抑国际铁矿价格的战术资源。,鉴于我国严峻的铁矿供给形势、国家铁矿资源开发战略与规划、和近些年高磷铁矿选冶技术的较大突破，鄂西高磷铁矿已具备了较好的半工业乃至工业开发试验条件。目前不规范的采售总量每年也有数百万吨，说明该类铁矿可用、市场容量较大、利润不菲。科学、规范、有序地开展鄂西高磷铁矿开发利用工作，有利于资源保护和统筹规划，便于加强资源管理、理顺矿权关系，将借名开采和偷盗采等半非法与非法开采

6、转为合法而规范的明采。,采用何种工艺技术路线开发利用这一资源，则需根据不同矿区矿石工艺特征和不同投资主体的目标意愿来确定。 鄂西高磷铁矿有其独特的矿石性质。一是铁矿物的微细粒嵌布特征和矿石的鲕状构造，决定了这类矿石选矿的产品（或选矿的目标）是铁矿物集合体而非解离了的单体铁矿物，在保证回收率的前提下，机械选矿产品的全铁品位只能达到55%60%。二是矿原品位波动大，低者刚达到工业品位，高者达55%以上；三是酸性至碱性矿石均存在。四是不同矿区产出的矿石，铁矿物种类有异，一般而言，大多数矿区的矿石以赤铁矿为主，而部分矿区或矿层则有大量褐铁矿、菱铁矿、鲕绿泥石存在；最近中南冶金地质研究所还在宜昌五峰县等

7、地发现大量磁铁矿（图1、图2）。,4.鄂西高磷铁矿开发技术路线之探讨,图1 宜昌五峰县龙角坝磁性铁矿层（2011年3月）,图2宜昌五峰县西淌铁矿中自形半自形磁铁矿 光片（）130,基于矿石工艺性质特征、选冶技术进展、冶金产品发展方向、业主投资意愿和市场需求状况，笔者认为，鄂西高磷铁矿的开发技术路线有如下四种： 一是直接作为冶炼配矿使用。对行TFe50%的富矿，直接出售给钢铁冶炼厂，配进高铁低磷矿一起冶炼。如此使用该类矿石，可避免选矿过程中铁的流失，提高资源利用率。,二是深选提铁降磷，获得TFe55%左右，P0.3%、铁回收率70%左右（工业生产）的铁精矿，供钢铁冶炼使用。北京矿冶研究总院邵广全

8、教授等，对宜昌长阳火烧坪高磷铁矿进行了实验室反浮选扩大试验研究，获得的铁精矿TFe57%、P0.22%、铁回收率78%。该工艺矿石入选粒度较粗（70%-0.075mm），并将磁铁矿选矿中精矿细筛除杂工艺加以应用，所获铁精矿各项技术指标均较好。这一技术已在长阳新首钢矿业有限公司50万吨规模工业试验选厂得到较好应用。,中国地质科学院矿产综合利用研究所张裕书研究员等，在实验室扩大试验条件下，采用脱泥阴离子反浮选脱磷阳离子反浮选脱硅工艺（选矿综合成本为150元/吨精矿左右），处理重庆巫山桃花高磷酸性富矿（TFe50%左右），铁精矿TFe56%、P0.18%、回收率80%；采用强磁选反浮选脱磷脱硅工艺处

9、理巫山桃花酸性贫矿，扩大试验结果为铁精矿TFe53.41%、P0.26%、回收率70%。这一成果获得了业主重钢公司的认可，认为“工艺流程简单、环保、经济、实用、易工业化”，为此，重钢公司在巫山桃花矿区正在兴建年处理80万吨矿石工业试验选厂。,深选的目的是合理提高入炉铁品位，降低磷含量，为炼铁炼钢创造条件。鄂西高磷铁矿中TFe45%的贫矿量最大，矿石中富铁鲕粒含铁多在55%-65%，贫铁鲕粒含铁则在35%-55%；根据对多个矿区贫铁矿石选矿产品的考查，精矿中鲕状赤铁矿集合体含铁多为45%-60%。因此，对贫高磷铁矿进行选矿，获得全铁品位为55%左右的精矿是合理的，也是鄂西高磷铁矿开发利用的主要方

10、向。,三是加盐深度还原焙烧，生产TFe90%左右、P0.1%(正在向双零努力）、铁回收率90%左右的直接还原铁产品；研究结果还认为，采用该类工艺处理鄂西高磷铁矿，磁选产生的尾矿为高铝高硅矿物微细粉体，因经过高温焙烧，硅、铝质具有一定反应活性，其物化性质类似炼钢厂细磨矿渣，经激发剂作用，可与水泥熟料矿物成分反应，因此可作为水泥混凝土矿物掺合料使用，从而实现该工艺的无固体废弃物排放。,这一开发技术路线中铁的利用率高、脱磷较为彻底、产品附加值较高。但工业焙烧设备研制尚不完善。考虑到成本控制因素，这一方案适合处理TFe45%的矿石或选矿精矿。（还原铁用途广泛，除作电炉炼钢、特别是冶炼优质钢原料外，还可

11、作过滤材料、粉末冶金材料、电焊条材料、化工催化剂、贵金属及有色金属还原剂、钢材切割辅材等。）我国还原铁大部分需进口，用鄂西高磷铁矿生产还原铁是可行的和有市场潜力的。,四是高品位原矿或机械选矿精矿直接冶炼高磷铁水，在转炉中通过顶底吹脱磷，或在铁水沟、鱼雷罐及专用冶金炉中进行三脱预处理，脱磷后的铁水再进入转炉精炼。（转炉吹炼脱磷工艺技术始于上世纪三十年代法、德、比、卢和前苏联等国，用于处理高磷铁水并综合回收钢渣磷肥。后发展为氧气顶吹转炉冶炼、氧气底吹转炉冶炼和顶底复吹转炉冶炼对高磷铁水脱磷，同时回收钢渣磷肥。）,（为进一步降低钢产品中磷含量，提高钢种规格和质量，也为减轻转炉炼钢负担、缩短转炉冶炼周

12、期、提高转炉产量、减少转炉渣量、节省转炉造渣成本，在前述高炉冶炼高磷铁矿转炉顶（底或顶底复）吹脱磷工艺的基础上，日本、美国和韩国等一些冶金技术比较先进的国家，相继开发和实施了铁水三脱预处理技术。即高炉冶炼出来的高磷铁水在进入转炉炼钢之前，在铁水沟、鱼雷罐、铁水包或专水冶金炉中进行脱硅、脱硫和脱磷预处理。）,我国于二十世纪六十年代中后期，在涟源钢铁厂82m3高炉上进行了高磷铁矿原矿全块矿、配矿和全烧结矿冶炼高磷生铁试验，均取得了成功。同时在中科院化工冶金所进行了顶吹氧气转炉冶炼含磷4%高磷铁水试验，获得成功；在唐山钢厂进行了转炉纯氧顶吹冶炼高磷生铁的炼钢工业试验，先后吹炼含磷1.4%1.7%的涟

13、源高磷生铁1010吨，含磷2%2.5%的长阳高磷生铁1000吨，生产出08镇、16Mn、25MnSi、及5号钢等普碳钢和低合金钢；1971年在马钢八吨卡尔多转炉上冶炼含磷2.4%3.35%高磷生铁，成功地炼出了电机硅钢、40Cr合金结构钢、60Si2Mn弹簧,钢、T9碳类工具钢等钢种；1974-1976年在马钢二炼厂8号LD转炉上采用氧气顶吹法及12吨转炉上采用氧气底吹法进行了高磷生铁炼钢工业试验，用含磷1.6%2.0%的高磷生铁成功炼出了多型钢材。 上述试验均是高炉冶炼高磷铁水后，直接在转炉上进行吹炼脱磷，这种工艺在欧州有数十年成熟的生产历程。进入二十世纪后期，发达国家对低磷钢和超低磷钢的生

14、产越来越重视，加大了高磷铁水脱磷预处理研究和应用力度。如日本新日铁QRP川田千叶厂、水岛厂、钢,管京滨厂及住友的SARP预处理工艺等，在铁水包或鱼雷罐中进行脱磷；神户制钢、新日铁LD20RP工艺、NKK福山钢厂、住友金属和歌山厂、韩国浦项钢铁公司等则在专用的冶金炉内进行脱磷。我国的宝钢、太钢、首钢、及马钢等数家钢铁冶炼企业也引进了这项技术并进行了试验，许多冶金科技工作者也对冶炼脱磷机理、工艺等进行了不同程度的研究，认为采用带脱磷预处理的冶炼工艺，直接处理高磷铁矿原矿或选矿精矿，技术上完全可行，可以减轻选矿和冶炼脱磷压力、减少铁金属在选矿中的损失，同时，脱磷预处理也是生产优质低磷及超低磷钢的必要

15、手段，是钢铁冶金技术发展的方向。,老的钢铁冶炼企业采用上述工艺冶炼高磷铁矿，一是在本不富余的工作场地增加相应造渣材料储存设施、喷吹设施或专用冶金炉，或是针对高磷铁矿原料建设专用炼铁、三脱预处理和炼钢生产线。鄂西高磷铁矿资源量巨大，但特殊的矿石性质使得现有钢铁企业无法大规模使用该类矿石，比较理想的方案是在高磷铁矿资源所在地就近建设冶炼生产线。这种方案针对性强，可长期、大规模地利用该类矿石，也可就近利用当地丰富的钙镁冶金辅料，大大减少了炼铁炼钢原材料和工业废渣的运辅量。经估算，年处理1000万吨原矿石的钢铁企业，设在武汉和设在建始县，后者每年的运输费至少可节约4亿元人民币。,4.结 语,经过几代科技工作者的不懈努力，在对鄂西高磷铁矿矿石加工工艺性质特殊性深入研究了解的基础上，该类矿石规模开发利用技术研究也有了重大突破。笔者认为，可根据不同的矿石类型及业主投资开发铁矿目标意愿的差异，适时地开展半工业及工业试验，以便较为准确地从技术、经济、资源综合利用、环保等各方面对各种开发技术路线予以评价，尽快推动该区特大型铁矿的开发利用，为破除我国钢铁原料短缺颈瓶、综合开发资源所在地铁、钙、镁、煤、高岭土等资源，发展地方经济作贡献。,鄂西高磷铁矿矿石矿物嵌布特征等特殊工艺性质，决定了其选矿产品的品质难于达