巫山桃花铁矿属于“宁乡式”鲕状赤铁矿,其结构构造和嵌布粒度等关系复杂,有害杂质磷含量高,被公认的难选的铁矿石类型之一[1-2]。至此,该类型的铁矿基本没有得到合理的利用和开发。近年来,由于国外铁矿石价格一路攀升,导致我国钢铁企业生产成本居高不下,严重影响我国钢铁企业的发展,已成为我国钢铁工业经济安全的重大隐患。研究高磷铁矿石合理的脱磷工艺,对保障我国钢铁工业原料的供给有着十分重要的理论意义和现实意义。
目前,国内主要采用的方法有物理选矿脱磷[3-6],化学选矿脱磷[7],冶炼脱磷[8-9]和微生物脱磷[10]等方法。以前物理选矿脱磷存在的问题是脱磷率低,难以达到要求,且铁回收率低,影响生产经济效益;化学选矿脱磷效果明显,但成本较高,且易对环境造成污染;冶炼脱磷效果好,但成本高。微生物脱磷存在脱磷效率低、生产周期长、微生物繁殖受环境温度影响大的缺点。所以,研究合理的脱磷药剂及其工艺[11-13]成为开发我国“宁乡式”高磷鲕状赤铁矿的路径之一。
1、矿石化学成分1.1 矿石的多元素分析
矿石的化学多项分析和物相分析结果分别列于表1。
表1 原矿化学多项分析结果(%)
成分 |
TFe |
SiO2 |
Al2O3 |
CaO |
MgO |
MnO |
Na2O |
P |
S |
含量(%) |
43.78 |
12.80 |
5.81 |
7.34 |
1.07 |
0.24 |
0.13 |
0.98 |
0.078 |
由表1可以看出矿石中可供选矿回收的主要组分是铁,品位达43.78%。脉石矿物组分主要是SiO2次为Al2O3,二者合计含量为18.61%。有害杂质硫的含量很低,但磷的含量较高为0.98%超出了冶炼要求。
1.2 矿石的铁物相分析
主要是对矿石的含铁矿物进行铁物相分析,其结果见表2
表2 原矿中铁物相分析结果
成 分 |
磁性铁* |
菱铁矿 |
氧化铁* |
硫铁矿 |
硅酸铁 |
合计 |
含量(%) |
0.092 |
0.75 |
39.23 |
0.064 |
3.53 |
43.666 |
分布率(%) |
0.21 |
1.72 |
89.84 |
0.15 |
8.08 |
100.00 |
*磁性铁:磁铁矿,磁黄铁矿;氧化铁:赤铁矿,褐铁矿。
矿石中铁的赋存状态较为复杂,分布在赤(褐)铁矿中的铁占89.84%,加上分布在磁铁矿和碳酸盐中的铁,分布率合计为91.77%,这即为选矿分选矿石中铁矿物时铁的最大理论回收率。
综合化学成分特点,可以认为区内矿石属低硫高磷的单一酸性赤铁矿矿石。
2、流程方案确定本鲕状赤铁矿矿石结构复杂,其中有害脉石矿物主要为胶磷矿,废渣为石英等矿物。胶磷矿铁含量较高,嵌布粒度微细,可浮性较差,给除磷造成很大难度,且此类矿石在磨矿中容易泥化,这不但将造成药剂用量增加,还会严重恶化浮选过程,为此在浮选流程中需加入脱泥工序,以保证浮选工艺的顺利进行。而单独的脱磷固然可以将磷降到冶炼要求,但铁精矿全铁品位难有很大的提高,所以加入了脱硅流程,二该流程有分为先脱磷再脱硅和先脱硅再脱磷流程,由于先脱硅后脱磷工艺容易造成部分磷矿物进入浮硅尾矿中,为了使磷矿物主要集中到一个产品中,便于以后能够综合利用矿石中不同尾矿矿物,因此试验选择的工艺为脱泥—反浮选脱磷—反浮选脱硅工艺。试验的原则流程见图1。
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3.1 磨矿粒度条件试验
试验设备为:XMB200×240型三辊四筒磨矿机和XFD型单槽式浮选机。
反浮选抑制剂为淀粉,捕收剂采用成都综合所自制的脱磷捕收剂EM301,脱硅药剂YL-9#,试验温度为常温。试验流程见图2,试验结果见图3。
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图3 磨矿细度与铁精矿指标关系
由图3试验结果可知,该鲕状赤铁矿石的嵌布粒度较细,若磨矿细度不够,将很难获得高品位的铁精矿,若磨矿细度太细,又会产生大量的矿泥,恶化后续的浮选作业。综合考虑,磨矿细度为-200目含量92%左右为宜。
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