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论文 期刊

某高磷铁矿选铁降磷试验研究

作者:admin    发布时间:2010-11-03 来源:互联网

      高磷铁矿石选矿降磷一直是国内外选矿行业公认的难题。铁矿石中铁矿物与磷的嵌布关系相当复杂,磷在铁矿中存在的形式多样,但磷与铁矿物的嵌布关系可总结为两种,一种是磷与铁都以独立的矿物出现,另一种是磷以离子吸附态形式存在于铁矿物中。
  对于第一种形式存在的磷,可以通过细磨使铁矿物与磷矿物完全解离,然后采用磁选法、重选或浮选法进行分选,也可以采用化学方法浸出、微生物浸出脱磷【J I2J。其中化学浸出方法是一种较为有效的脱磷方法,而且矿石中磷矿物无须完全单体解离,只要暴露出来与浸出液接触就可以达到降磷的目的,但由于化学浸出耗酸量大,成本高,废水对环境污染大,而且容易导致矿石中可溶性铁矿物溶解,造成铁的损失,工业应用较少见 。
  对于第二种形式的磷,无论磨多细,磷都不会以单矿物形式解离出来,此类矿石应采用选矿工艺对铁进行富集,在冶炼中脱磷,即铁水预处理脱磷,或是采用微生物浸出脱磷。冶炼过程中脱磷基本原理为炼钢铁水在人转炉或电炉前,以碱性氧化物或碱性渣与铁水中的磷发生反应形成磷渣进行脱磷。此法效果非常好,但成本高昂,且冶炼脱磷在我国已有院校正在研究。微生物浸出降磷机理是,经过富集、筛选、驯化、诱变等过程培养的高效溶磷微生物菌种,能够摄取矿石中的磷作为其营养物质,同时其代谢过程中还不断产酸,酸的产生也增强了溶磷活性,但周期长,目前也没有大规模应用,对于其工业应用是值得深入研究的 。
  某铁矿原矿铁品位高达56.22%,含磷0.83% ,矿物嵌布关系复杂,但其储量相当可观,对此矿进行研究意义重大,为此类矿石的选矿提供参考。
  
  1 矿石性质
  
  1.1 矿石的化学成分
  原矿的化学多元素分析结果见表1,铁矿物的化学物相见表2。由表1和表2可以看出,矿石中可供选矿回收的主要组分是铁,品位高达56.22% ;需要选矿排除的主要脉石是SiO 和AI:O。,合计含量为11.28% ;有害杂质砷和硫的含量都较低,但磷的含量高达0.83% ,是需要脱除的主要杂质;矿石中磁铁矿分布率占15.46% ,呈半假象赤铁矿产出的铁占57.51% ,如果采用弱磁选工艺,铁的理论回收率为72.97% ,如果再回收分布在赤(褐)铁矿中的铁,合计达98.40% 。
  
  1.2 矿物组成及含量
  矿石肉眼下呈灰绿色到灰黑色。经镜下鉴定、X射线衍射分析和扫描电镜分析综合研究表明,矿石中铁矿物以磁赤铁矿为主,次为磁铁矿、赤铁矿和褐铁矿;脉石矿物以鲕绿泥石居多,其次是石英和胶磷矿,其它微量矿物尚见锆石和金红石等。表3列出了矿石中主要矿物的含量。
  
      1.3 矿石中磷的赋存状态
  矿石中磷的物相组成见表4。矿石中磷主要以两种形式产出:一是呈独立的磷酸盐类矿物产出,二是分布在铁矿物中。镜下观察和扫描电镜分析,磷酸盐类矿物主要是胶磷矿,它常呈内部具环带状构造的椭圆形集合体作为鲕核见于铁矿物鲕粒中,或呈不规则状作为胶结物充填在铁矿物鲕粒之间,集合体粒度相对较为均匀,一般0.1~0.2 mm。矿石中磷的另一重要赋存形式是较均匀分布在铁矿物内部,比较而言,沿裂隙边缘磷的含量略高,无论是磁铁矿还是磁赤铁矿均显示出类似的特征。由此可以认为,赋存于铁矿物中的磷主要以吸附态形式存在。
  综合矿石中磷的赋存形式不难看出,呈胶结物产出的胶磷矿和部分作为鲕核产出的胶磷矿在磨矿过程中大都能得到解离,选矿过程中将与其它脉石一起排人尾矿;而呈吸附态均匀分布在铁矿物内部的磷,其赋存状态与类质同像已没有明显的差异,因此在选矿过程中仍将随同载体矿物进入铁精矿,预计即使采用化学方法处理也很难获得低磷的铁精矿。
  
  2 试验设备及药剂
  
  实验室试验设备主要有:XMB一67型qb200 mm×240 mm棒(球)磨机;XFD一63型系列单槽浮选机;鼓型湿式弱磁选机 00 mm X 300 mm,简体表面场强不高于159 kA/m;XCGS一73型磁选管@50 mm,场强不高于240 kA/m;XFD一63型系列单槽浮选机;XFDⅡ挂槽式浮选机;qbl00型磁选柱;101—3型电热干燥箱;标准筛;真空过滤机。
  实验室试验主要药剂有:NaOH(工业级);铁抑制剂SD(自配);活化剂CaO(分析纯);降磷试剂AC、降磷试剂AL、捕收剂(自制)。
  
  3 选矿试验研究及结果
  
  3.1 弱磁选试验
  3.1.1 弱磁选磨矿粒度试验弱磁选粒度试验是考查样品磁选精矿品位以及有害杂质P与磨矿粒度的关系,试验采用XCGS一73型磁选管进行试验,磁场强度为143.2 kA/m,结果见表5。由表5可以看出,在一0.038 mm粒级占97.90% 的条件下,精矿品位仅63.37% ,而P含量仍然高达0.52% ,说明要得到高品质铁精矿的难度很大。
  3.1.2 弱磁选磁场强度试验将原矿磨矿至一0.038mm粒级占97.90% ,采用~,400 mm X 300 mm弱磁选机进行了分选,磁场强度对精矿指标的影响结果见表6。由表6可以看出,随着磁场强度的增加,精矿TFe品位在63.50% 一62.78% 之间波动,回收率小幅度上升。综合考虑铁精矿品位与回收率关系,弱磁选磁场强度选择143.2 kA/m即可。
  3.1.3 弱磁选机分选试验及其产品检查采用 00mill×300 lnln电磁弱磁选机,在磁场强度143.2 kA/m条件下对一0.038 mm粒级占97.90% 的原矿进行了一次粗选一次精选试验,两个尾矿合并为总尾矿,试验结果见表7。
  表为了查明弱磁精矿的化学成分,对其进行了主要化学成分分析,为下一步浮选提铁降杂提供依据。弱磁选精矿的主要化学成分分析结果见表8。由表8可以看出,弱磁精矿的主要脉石矿物为含铝硅酸盐,其次是高达1.86% 的烧失,主要有害杂质是P,高达0.54% ,目前成熟的浮SiO,工艺难以满足降磷要求,因此针对弱磁精矿中特殊的脉石组成进行了广泛的药剂及工艺研究。
  
  3.2 弱磁精矿浮选提铁降磷试验
  3.2.1 反浮选药剂筛选试验为了选择对弱磁精矿降磷高效的捕收剂,对弱磁精矿再磨,进行了不同捕收剂反浮选试验,试验流程见图1,结果见表9。
  图1 弱磁精矿反浮选条件试验流程表9 捕收剂筛选试验结果由表9可以看出,RAP对磷的选择性较好,精矿中磷的含量最低。因此,选择RAP作为反浮选提铁降磷的捕收剂。
  3.2.2 NaOH用量试验按照图1所示流程,固定SD用量600 g/t、CaO用量400 g/t、RAP用量400 g/t,浮选温度30℃ 、浓度30% ,浮选时间4 min,NaOH用量对反浮选效果的影响结果见表l0。
  表lO 反浮选NaOH用量试验结果由表10可以看出,NaOH用量在900~1 600 g/t范围内,精矿的产率、品位和尾矿的品位均没有大幅度的变化,而精矿中磷含量也与NaOH用量变化没有明显关系。因此,选择NaOH用量为1 200 g/t进行以后的试验。
  3.2.3 SD用量试验按照图1所示流程,固定NaOH用量1 200 g/t、CaO用量400 g/t、RAP用量400 g/t,浮选温度30℃ 、浓度30% ,浮选时间4 min,SD用量对反浮选效果的影响结果见表1l。由表11可以看出,SD用量为600 t时精矿品位和作业回收率均较高,而P含量为低值,因此sD用量选择600 g/t是合适的。

       3.2.4 CaO用量试验 按照图1所示流程,固定NaOH用量1 200 g/t、SD用量600 g/t、RAP用量400t,浮选温度30℃ 、浓度30% ,浮选时间4 min,CaO用量对反浮选效果的影响结果见表12。
  表12 反浮选CaO 用量试验结果由表12可以看出,随着CaO用量的增加,尾矿产率增加,铁的作业回收率下降,精矿中磷的含量略有下降,综合考虑选择CaO用量800 g/t比较合适。
  3.2.5 RAP用量试验 按照图1所示流程,固定NaOH用量1 200 t、SD用量600 Jt、CaO用量800g/t,浮选温度30℃ 、浓度30% ,浮选时间4rain,RAP用量对反浮选效果的影响结果见表13。
  表l3 反浮选RAP用量试验结果从表l3可以看出,随着RAP用量的增加,精矿的产率下降,铁品位小幅度上升,而精矿中磷的含量变化不明显,考虑到增加精选作业、实行分段给药可以提高分选效果,因此,粗选捕收剂用量选择400 g/t即可。
  3.2.6 反浮选闭路试验在条件试验的基础上,进行了一次粗选一次精选三次扫选闭路试验,结果见表l4。表l4 反浮选闭路试验结果。
  
  3.3 弱磁精矿磁选柱提铁降磷试验
  磁选柱是高效精选设备,在广大磁铁矿山已成功推广应用。为了考查磁选柱对弱磁精矿提铁降杂的影响,进行了磁选柱试验,磁选磁场强度8.96 kA/m、上升水速3 cm/s、脉冲时间2 S,试验结果见表15。
  表15 弱磁精矿磁选柱探索试验结果由表15可以看出,两种不同磨矿粒度弱磁精矿进行的磁选柱试验对提铁降磷的效果均不显着。
  
  3.4 弱磁精矿化学浸出降磷试验
  由于弱磁精矿采用浮选、磁选等物理选矿方法提铁降磷效果不好,对弱磁精矿进行了化学浸出试验,浸出液固比为4:1,试验结果见表l6。
  表16 弱磁精矿化学处理试验结果试验 : 精 年#.rFi~f ,Sf:z/P%一精 殳率2.50% AC,连续搅拌浸出6 h 98.61 63.97 0.43 99.551.25% AC,连续搅拌浸出2 h 98.85 63.89 0.43 99.665,oo%AC,问断搅拌浸出24 h 97.70 63.64 0.42 98.945.00%AI ,问断搅拌浸出24 h 98,90 62.98 0.55 99.28由表l6可以看出,化学试剂AC比AL降磷效果好,但无论药剂浓度和浸出时间怎么变化,精矿中的磷均没有大幅度下降,这进一步说明磷的存在是由于矿石本身性质决定的,是无法进一步降下去的。
  
  4 结 语
  
  1)对某铁矿石采用磁选、浮选以及化学浸出试验结果表明,浮选效果较好,多种浮选捕收剂试验结果比较以RAP效果显着,最终铁精矿中的磷只能降至0.4%。
  2)此类矿石降磷过程中对铁的损失较大,对类似矿山开采最终产品设计应以确保铁的回收率为重,不然会对铁资源造成极大的浪费。
  

      参考文献:
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