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鐵礦選礦試驗方案選擇
  發布日期:2011/5/13 | 點擊次數:3413
 
一、概述;二、磁鐵礦石選礦方法及工藝流程;三、赤鐵礦石選礦方法及工藝流程;四、褐鐵礦石選礦方法及工藝流程;五、菱鐵礦石選礦方法及工藝流程;六、復合鐵礦石選礦方法及工藝流程。一、概述
鐵礦石選礦方法可分為單一的和聯合的兩類。
單一方法主要有磁選(弱磁選、強磁選)、磁化焙燒磁選、重選、浮選和電選等。聯合方法按各種方法聯結方式的不同,分串聯和并聯兩種。前者是不同方法串聯使用,以回收不同的有用成分;后者是不同方法并聯使用,分別處理礦石的不同粒級物料。
鐵礦石包括磁鐵礦石、赤鐵礦石,磁鐵-赤(菱)鐵礦石,褐鐵礦石,菱鐵礦石,復合鐵礦石等。其選礦方法及工藝流程分別敘述如下。
磁鐵礦石主要是沉積變質型磁鐵礦石。礦石中鐵礦物絕大部分是磁鐵礦,以細粒嵌布為主;脈石礦物主要為石英或角閃石等硅酸鹽礦物,有的含硅酸鐵較多。由于磁鐵礦石是一種強磁性礦物,采用弱磁選方法選別即可獲得高品位、高回收率的鐵精礦。不少大、中型磁選廠在磨礦粒度大于0.2~0.3mm時,常采用一段磨礦磁選流程;小于0.2~0.3mm時,則采用兩段磨礦磁選流程。若粗磨能分出合格尾礦時,則采用階段磨礦磁選流程。如果采礦時混入一定圍巖或礦石在各級破碎的產品中,有一定量的單體脈石礦物產生,則在磨礦前利用干式磁選機進行預選。對有些礦石為了獲得鐵品位66%~68%的高品位鐵精礦,可再用細篩、磁選柱、反浮選等方法處理。
目前對硅酸鐵尚無合理利用途徑。應用選礦方法雖可回收,但會大幅度降低鐵精礦品位,在經濟上不大合理。一般來說,爐料中含有一定量硅酸鐵,不會影響大、中型高爐冶煉過程的順行,且硅酸鐵中鐵不會從爐渣中流失,但在小型高爐冶煉時,由于硅酸鐵在冶煉過程中是吸熱反應,且融點低,會降低爐溫影響冶煉過程順行,且隨爐渣流失的鐵分增加。
三、赤鐵礦石選礦方法及工藝流程
赤鐵礦石是一種弱磁性鐵礦石,所用選礦方法較多,包括重選、浮選、強磁選、焙燒磁選及幾種方法的聯合流程。近年來,普遍應用既有并聯又有串聯組合的聯合流程。如鞍山地區的貧赤鐵礦石采用重選、磁選及浮選聯合流程,獲得精礦鐵品位在65%~67%的高指標。
(一)單一赤鐵礦石
這類礦石包括沉積變質、沉積型、熱液型及風化型礦床的赤鐵礦石、菱鐵礦石、褐鐵礦石和赤(鏡鐵)-菱鐵礦石等。常用的選礦方法有兩種。
1、磁化焙燒磁選
焙燒磁選是選別細粒到微粒(<0.02mm)赤鐵礦的有效方法之一。當礦物組成比較復雜,而其他選礦方法難以獲得良好的選別指標時,往往采用磁化焙燒磁選法。75~20mm塊礦的豎爐還原焙燒工藝成熟,有長期生產實踐經驗,20~0mm回轉窯磁化焙燒生產實踐較少。對于粉礦常用強磁選、重選、浮選等方法及其聯合流程進行選別。
2、重選、浮選、強磁選及其聯合流程
浮選是選別細粒到微粒赤鐵礦石的常用方法之一,分正浮選和反浮選兩種,且均有生產實踐經驗。重選和強磁選主要用于選別粗粒(20~2mm)和中粒赤鐵礦石。由于近年來技術上有較大發展,已廣泛用來選別細粒赤鐵礦石。塊狀(>20mm)和粗粒礦石的重選,常用重介質或跳汰選礦法;中、細粒礦石的重選,則用螺旋選礦機、搖床和離心選礦機等流膜選礦法。
粗、中粒礦石的強磁選常用感應輥式強磁選機,細粒礦石的強磁選常用濕式感應介質立環、平環強磁選機和脈動高梯度磁選機。目前由于細粒礦石的強磁精礦品位不高,而重選處理能力又低,所以常組成強磁選-重選和強磁選-浮選聯合流程,強磁選丟棄大量合格尾礦,重選和浮選進一步處理強磁選精礦,以進一步提高鐵品位。
各種選礦方法及其聯合流程的應用,隨礦石類型而異。沉積變質型赤鐵礦石鐵礦物主要是赤鐵礦,脈石礦物主要是石英,沉積變質型鏡鐵-菱鐵礦石,鐵礦物主要是鏡鐵礦和菱鐵礦,脈石礦物有石英、碧玉、重晶石和白云石等。這些沉積變質型鐵礦石都呈細粒嵌布,生產上幾乎采用了所有的選礦方法。沉積型鮞狀赤鐵礦石和赤鐵-菱鐵礦石,鐵礦物主要是赤鐵礦和菱鐵礦,脈石礦物有鮞綠泥石、石英,有的還有方解石等;鐵礦物常為細粒嵌布,且與脈石礦物緊密共生呈鮞狀結構,不易單體解離。由于是地下開采,易被圍巖貧化。此種礦石比較難選。如果是富礦或自熔性礦石,常用重介質、跳汰或干式強磁選等方法剔除脈石礦物,得到塊狀成品鐵礦石。如果是較富的鮞狀礦石,常用焙燒磁選法,有時在焙燒磁選前先預選除去塊狀脈石礦物;至于較貧的鮞粒礦石,即使采用焙燒磁選,精礦品位也難以達到50%以上,因此常在剔除圍巖后與其他高品位精礦配礦使用或采用直接還原等選冶聯合方法。對含鋁較高的礦石應該注意鐵精礦的硅鋁比,對自熔性或堿性礦石應保持精礦的自溶性。熱液型石英質赤鐵礦石和赤鐵-褐鐵礦石,常為不均勻嵌布,多采用重選、強磁選、浮選等方法的聯合流程。
電選法選別弱磁性鐵礦石,具有選別效率高,適應粒度范圍較大,礦石選別前不需要磁化焙燒,選別過程不消耗藥劑,不需要水因而可無需濃縮過濾的脫水設備。試驗研究表明:采用小型圓筒電選機處理0.096~0.06mm赤鐵礦,當原礦鐵品位32.17%,可得產率44.20%,鐵品位65.08%,二氧化硅4.60%,回收率89.40%的鐵精礦。對海南鏡鐵礦石,當給礦粒度>0.15mm,原礦鐵品位29.67%,可得產率48.13%,鐵品位60.49%,二氧化硅9.18%,回收率98.10%的鐵精礦。電選還可應用于鐵尾礦的回收,當選別齊大山尾礦庫中物料(-0.11mm),FGD型復合高壓電選機可從鐵品位33.70%的原礦中,選出精礦產率40.39%,精礦品位66.06%,回收率79.17%的鐵精礦。
電選前需對礦石進行干燥與加熱,并嚴格進行分級,當入選礦石中各種礦物的導電率相近,難于分選時,應對其表面進行擦洗和清洗處理。
粒鐵法用來處理用機械選礦方法很難獲得良好選礦指標的高硅貧鐵礦石。對湘西南微粒嵌布赤鐵礦石,采用試驗室碳阻爐,溫度1300~1350℃,加無煙煤做還原劑可得粒鐵,TFe96.21%,S0.261%,P0.81%,C2.54%,TFe回收率93.7%。
(二)含多金屬赤鐵礦石
它主要是熱液型和沉積型含磷或含硫化物的赤鐵礦石和菱鐵礦石。此類礦石一般用重選、浮選、強磁選或其他聯合流程回收鐵礦物,用浮選回收磷或硫化物。熱液型含磷灰石赤鐵礦石和含銅、硫菱鐵礦石可以用浮選法處理。沉積型含磷鮞狀赤鐵礦石,磷呈膠磷礦狀態,雖然可用浮選法使之與鐵礦物分離,但往往難于富集成磷精礦,使鐵回收率降低甚多。沉積型含磷鮞狀赤鐵礦石的開發,可以考慮采用重選或磁選對礦石進行粗粒預選,剔除大粒度圍巖、夾石,恢復礦石的地質品位,然后全燒結入爐冶煉,生產高磷生鐵,再以轉爐煉鋼,同時生產鋼渣磷肥。該方法的優點在于選礦方法簡單,避免了細磨深選降磷、除硅、鋁的復雜工藝,而且保持了礦石的自熔性,使磷得到充分利用。
(三)磁鐵-赤(菱)鐵礦石混合礦選礦方法及工藝流程
1、單一磁鐵-赤(菱)鐵礦石
它主要是沉積變質型磁鐵礦石和磁鐵-菱鐵礦石。礦石中鐵礦物有磁鐵礦和赤鐵礦或菱鐵礦石,多呈細粒嵌布;脈石礦物主要是石英,有的含有較多的硅酸鐵。磁鐵礦在礦石中的比例是變化的,往往是從礦床地表向深部逐漸增加。此類礦石常用的選礦方法有兩種:一是弱磁選與重選、浮選、強磁選聯合流程,用弱磁選回收磁鐵礦,用重選、浮選或強磁選回收弱磁性鐵礦物的聯合流程,近年來用得較多。這是由于弱磁選回收磁鐵礦遠比其他選礦方法經濟有效,同時多數礦山隨著服務年限的延長,選礦廠將由原處理磁鐵-赤鐵礦石逐漸轉變為處理單一磁鐵礦石。已被采用過的聯合流程有:弱磁選-浮選、浮選-弱磁選、弱磁選-重選、弱磁選-強磁選和弱磁選-強磁選-重選-浮選等。近年來,浮選-弱磁選、弱磁選-強磁選、弱磁選-強磁選-重選或弱磁選-強磁選-浮選、弱磁選-強磁選-重選-浮選等聯合流程較為流行。二是磁化焙燒磁選法或其他選礦方法的聯合流程,該磁化焙燒磁選與單一赤鐵礦石的磁化焙燒磁選流程相似,但它在與其他選礦方法的并聯流程中,粉礦是采用弱磁選聯合其他選礦方法處理。此外也有焙燒磁選與其他選礦方法的串聯流程,即焙燒磁選精礦再用浮選或重選精選,以進一步提高精礦品位。微粒嵌布的磁鐵-赤鐵礦石,用一般選礦方法難于得到良好的效果。應采用選擇性絮凝脫泥、絮凝浮選、絮凝強磁選和絮凝重選等方法。
2、含多金屬磁鐵-赤(磁)鐵礦石
屬于此類礦石的有矽卡巖型含硫化物的混合鐵礦石和熱液型含磷、硫或稀土的混合鐵礦石。
此類礦石的選礦方法是鐵礦石中最為復雜的。一般都用弱磁選與其他選礦方法的聯合流程,即用弱磁選回收磁鐵礦;用重選、浮選或強磁選回收弱磁性赤(菱)鐵礦物;用浮選回收伴生組分。流程包括:弱磁選-浮選-強磁選、弱磁選-強磁選-浮選和弱磁選-重選-浮選等。對于含稀土的混合鐵礦石,如果鐵礦物以大量赤鐵礦為主時,也有采用還原焙燒磁選-浮選流程的,即用還原焙燒回收赤鐵礦物,用浮選回收稀土礦物。稀土礦物在還原焙燒后進行浮選,有利于提高選別指標。此外,浮選-選擇性絮凝流程也可獲得高指標。
四、褐鐵礦石選礦方法及工藝流程
褐鐵礦為2Fe2O3·3H2O,分布在廣東省、江西省一帶,由于其中富含結晶水,因此物理選礦法很難達到鐵精品位60%,但經焙燒后,因燒減較大,可大幅度提高鐵精礦品位。此外由于褐鐵礦在破磨過程中極易泥化,而難以獲得較高金屬回收率。
鐵坑褐鐵礦礦床為黃鐵礦矽卡巖型鐵帽狀褐鐵礦床。礦石工業類型有矽卡巖型褐鐵礦和高硅型褐鐵礦兩類。前者占66%,礦石由褐鐵礦、赤鐵礦和石英組成,后者礦石由褐鐵礦、針鐵礦和赤鐵礦組成。其選礦方法采用磁化焙燒-弱磁選、重選、強磁選、浮選、選擇性絮凝浮選、強磁選-正浮選一強磁選、強磁選-反浮選流程等聯合流程進行選別。
鐵坑選礦廠自建成投產以來,一直圍繞著提高選礦指標進行了各種選礦方法和多種選礦流程的試驗研究和生產實踐,諸如重選、反浮選、正浮選、強磁選-正浮選流程,獲得原礦品位35.25%,精礦品位50.52%,回收率76.23%。多年來的生產實踐表明,強磁選-正浮選聯合流程選別指標較好,經濟效益顯著。
近年來我們研制了強磁選-陽離子反浮選工藝,連選試驗結果表明,當原礦鐵品位37.09%,可得產率38.26%,鐵品位56.73%,鐵回收率58.52%的鐵精礦,滿足了冶煉對鐵精礦質量要求。該工藝流程已于2005年底改造完畢并投產。半年的工業生產實踐表明,利用強磁選-反浮選聯合選礦技術工藝合理,技術可靠,過程穩定,適應性強。
五、菱鐵礦石選礦方法及工藝流程
菱鐵礦的理論品位較低,僅為48.2%,且經常與鈣、鎂、錳呈類質同象共生,因此物理選礦方法很難使鐵精礦品位達45%以上,但經焙燒后因燒減可大幅度提高鐵精礦品位。由于菱鐵礦的特點,是很有發展前途的一種鐵礦資源,一是經焙燒后可提高鐵品位,如鐵品位35%時,經600°~700℃焙燒后,可使鐵品位達50%。二是焙燒后菱鐵礦轉變為磁鐵礦,易于磁選。三是菱鐵礦具有較好還原性,經焙燒后CO2自礦石中逸出,使礦石中空隙增加,從而增大了與還原氣體的接觸面積,利于冶煉。
菱鐵礦選礦方法有重選、強磁選、強磁選-浮選、磁化焙燒-弱磁選等。
近年來我們單位對大冶鐵礦強磁選精礦、酒鋼選廠強磁選中礦、大西溝菱鐵礦等富含碳酸鐵礦石,采用回轉窯焙燒技術,鐵精礦品位可提高到50%~60%以上。
我們對太鋼峨口鐵礦尾礦中碳酸鐵的回收做了大量試驗研究工作,由于該碳酸鐵的賦存狀態是以鐵鎂碳酸鹽類質同象系列礦物為主,推薦采用篩分-強磁選-浮選聯合流程,最終鐵精礦品位達35%以上(焙燒后鐵品位達51%以上),SiO2含量降至4%以下,四元堿度達到3以上,既是一種鐵原料,又具有煉鐵熔劑的性能,與酸性鐵精礦混合冶煉能大大改善冶金性能,年經濟效益十分可觀。
六、復合鐵礦石選礦方法及工藝流程
(一)白云鄂博稀土鐵礦石的選礦
包頭白云鄂博稀土鐵礦是一個世界上罕見的復合鐵礦床,它儲量大,伴生有用組分多,含71種元素,礦物的結晶粒度細,其中赤鐵礦結晶粒度為65%-20μm,鈮礦物結晶粒度50%-20μm,稀土礦物結晶粒度為50%-43μm。包鋼選礦廠全廠選鐵的8個系列中,5個系列處理中貧氧化礦,1、3系列為弱磁選-強磁選-反浮選流程,2、6系列為弱磁選-反浮選流程,7系列為焙燒-磁選流程。3個系列處理原生磁鐵礦,4、5、8系列為焙燒-磁選流程。后來2、4系列為處理中貧氧化礦的弱磁選,強磁選-反浮選流程,6系列為處理磁鐵礦的磁選流程。改造的目的,一是實現稀土礦物的綜合回收,二是提高選鐵指標,三是適應富礦入爐后的原礦結構變化。當原礦鐵品位為32%,鐵精礦品位60%,回收率72%。
浮選稀土為兩種生產工藝流程,一種是浮選重選-浮選工藝流程,另一種是強磁選-浮選工藝流程。兩種流程均可生產REO為60%高品位稀土精礦和REO >30%的稀土次精礦。
(二)含多金屬磁鐵礦石的選礦
含多金屬磁鐵礦石主要是矽卡巖型含硫化物磁鐵礦和少數巖漿型含磷灰石磁鐵礦石。礦石中的磁鐵礦呈中粒(2~0.2mm)到細粒(0.2~0.02mm)嵌布,脈石礦物有硅酸鹽或碳酸鹽礦物,常伴有黃鐵礦、鈷黃鐵礦或黃銅礦及磷灰石等。可采用弱磁選和浮選聯合流程,即用弱磁選回收鐵礦物,用浮選回收硫化物或磷灰石等。當礦石中含鎂較高,且鎂呈類質同象賦存于磁鐵礦中時,鐵鎂難于用機械選礦方法分離。
(三)攀枝花釩鈦磁鐵礦的選礦
攀枝花釩鈦磁鐵礦床儲量大,并含有釩、鈷、鐵、鈦、鉻、銅、鎳及鉑族元素等十多種有用組分可供綜合利用。礦石中的金屬礦物以磁鐵礦、鈦鐵晶石、鈦鐵礦為主,其次為磁黃鐵礦、黃銅礦、鉻鐵礦、鎳黃鐵礦、假象赤鐵礦和褐鐵礦。脈石礦物主要為拉長石、異剝輝石、角閃石等。礦石中的磁鐵礦、鈦鐵晶石緊密共生,有的呈固熔體存在。磁鐵礦結晶粒度0.5~1mm。回收鈦磁鐵礦則采用一段磨礦、一粗一精一掃三次磁選流程,可獲得鐵品位51.50%以上,回收率75%的釩鐵精礦,其中V2O5 0.5%~0.6%。磁選尾礦經過篩分、濃縮及分級后,丟棄大于0.4mm及小于0.04mm粒級的物料及溢流,0.4~0.1 mm,及0.1~0.04mm粒級分別入螺旋選礦機和螺旋溜槽選別丟棄尾礦,精礦進行硫化物浮選,獲得硫鈷精礦和粗鈦精礦。粗鈦精礦經過磁選、過濾、干燥分級后,經電選獲得鈦精礦,TiO247%,回收率30%。

近年來,中國每年產硫酸渣1000萬t以上,對其中鐵及有色金屬等有用組分的回收進行廣泛的綜合利用研究。為了回收鐵,對黑色或棕黑色渣可采用弱磁選或弱磁選-重選、重選-弱磁選;對紅色渣可采用焙燒磁選或重選或浮選或強磁選,難以用常規選礦方法處理的,可考慮用各種直接還原方法。對于有色金屬等組分的回收采用氯化、硫酸化焙燒、浸出及氯化揮發等方法。

 
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