鲕状赤铁矿选矿综述

李广涛+谢贤+周一洁+王雅静

度细，通常与有害元素磷共生，在磨矿过程中泥化严重等因素，成为公认的难选矿石之一。但是因其储量巨大，研究此种类型矿石的选矿工作从未停止。本文结合当前鲕状赤铁矿选矿方面的研究进展，对鲕状赤铁矿的选矿机理、选矿方法、选矿工艺等进行了综述。

Abstract： The oolitic hematite due to useful minerals with fine particle size distribution， is usually associated with harmful elements such as phosphorus， and is always sliming in the process of grinding， which has become a recognized one of the refractory ores. But because of its huge reserves， this type of ore dressing research has never stopped. In this paper， combined with the current research progress of oolitic hematite ore dressing， beneficiation mechanism of oolitic hematite ore， methods and technics are reviewed.

关键词：鲕状赤铁矿；重选；磁选；浮选；焙烧；酸浸

Key words： oolitic hematite；gravity separation；magnetic separation；planktonic dressing；roast；acid leaching

中图分类号：TD951 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）17-0225-03

0 引言

鲕状赤铁矿是以鲕状集合体形式存在的赤铁矿，其是赤铁矿逐层凝聚而形成的赤铁矿物集合体。通常鲕状体比较小，且彼此间胶结在一起。鲕状赤铁矿嵌布粒度极细，一般和含磷矿物、鲕绿泥石、菱铁矿共生或相互包裹。正是由于鲕状赤铁矿结构的这种特质，使得矿石的单体解理存在很大难度。且经过碎矿和磨矿后矿石很容易形成微细颗粒，再加上其含泥量大的特点，极不利于选矿过程，对其进行开采是全世界的难题。

我国铁矿资源储量的1/9为鲕状赤铁矿，鲕状赤铁矿型铁矿石资源储量丰富。如我国南方的宁乡式铁矿、北方的宣龙式铁矿。

近年来我国钢铁工业发展迅速，富铁矿和易选的贫铁矿储量正在逐渐减少，面对这种形势，研究鲕状赤铁矿意义重大，如何开采鲕状赤铁矿成为了当前资源综合利用的重点项目之一。

近年来，国内选矿工作者对鲕状赤铁矿的选矿做了一定的工作。研究内容包括酸浸、直接还原法、高梯度磁选、选择性聚团-反浮选、反浮选工艺、脱硫、脱硅、脱磷、氯化焙烧-酸浸工艺、原矿焙烧-磁选-化学降磷工艺、原矿闪速磁化焙烧-磁选-反浮选工艺等。

1 鲕状赤铁矿的矿石特点

鲕状赤铁矿矿石主要由鲕状赤铁矿组成，另有菱铁矿、鲕绿泥石和褐铁矿，有钙质鲕状赤铁矿和砂质鲕状赤铁矿。含铁品位通常是30%-45%，含磷通常偏高，介于0.4%-1.1%之间，磷的含量通常与矿床所处的地理位置有关。鲕状赤铁矿常和菱铁矿、鲕绿泥石共生或者互间，有的矿区矿层中矿相变化较大。鲕状赤铁矿的形成与温暖潮湿的季节性气候条件、沉积环境和介质条件等有关[1]。

2 针对鲕状赤铁矿研究现状

2.1 强磁-重选联合选矿工艺

强磁选对鲕状赤铁矿具有较好的回收率，但是因鲕状赤铁矿因与脉石矿物嵌布粒度极细，不能完全分离，往往得不到较高的精矿品位；而重选往往得到较好的精矿品位，但因重选对入选粒度要求不能太细，因此得不到较好的回收率。強磁与重选相结合，在适当的磨矿细度和选别流程下虽能得到较好的选别指标，但此选矿方法选矿流程较为复杂。

河北理工大学白丽梅等[2]针对宣钢庞家堡龙烟铁矿的鲕状赤铁矿采用阶段磨矿—强磁选抛尾—重选产出精矿的工艺流程，首先在较粗的磨矿粒度条件下重选，取得部分合格精矿，将粒度较粗的重选中矿再磨，再磨后与重选矿泥合并强磁选进行抛尾，再进行重选，重复进行多段，达到既把矿石磨细又较少的使矿石泥化。经过四段磨矿、四次重选、三次强磁抛尾，在最后磨矿细度为-0.074mm占95%的条件下，获得铁品位为61.01%，回收率为47.85%的铁精矿。

强磁—重选联合选矿工艺，因磨矿力度极细，往往能够得到较好的精矿品位，但回收率不高。同时，如何解决阶段性磨矿问题，尽量少产生过磨，是强磁—重选联合选矿工艺的难点。同时该工艺对解决降低有害元素含量方面效果不甚理想。

2.2 单一浮选选矿工艺

浮选具有工艺简单、成本较低的优点。但是，由于鲕状赤铁矿矿石特点，磨矿时产生大量矿泥，矿泥的产生严重影响药剂效果，进而最终影响选别指标。因此对浮选的研究较多，从机理研究到工艺研究都有报道。采用单一浮选选别鲕状赤铁矿，要求矿石矿物成分较为简单，即杂质种类较为单一；同时，在细磨的情况下，药剂种类的选择和用量至关重要。

贵州工业大学的王兢、尚衍波、张覃[3]等以贵州某地复杂鲕状构造的赤铁矿为研究对象，进行了浮选试验初步研究，得出对鲕状赤铁矿精矿品位影响最大的是十二胺用量，其次依次为抑制剂GF、NaOH的用量和磨矿时间；对回收率影响的次序为十二胺用量、抑制剂GF用量、磨矿时间、NaOH用量。

河北理工大学的于洋等[4]针对嵌布粒度极细的鲕状赤铁矿（小于20m），极易泥化，具有严重的泥覆盖现象，传统方法无法有效回收微细铁矿物颗粒。而大量的研究工作表明，选择性絮凝法是处理微细粒赤铁矿的有效分选工艺。微细矿粒良好的分散是选择性絮凝的必要条件，过量的分散将破坏选择性絮凝作用，与此同时水质、pH、搅拌时间、剪切速率及分散剂用量都会对其产生影响。对微细粒鲕状赤铁矿，进行化学分散研究，为进一步选择性絮凝分选研究提供基础。

河北省地矿中心实验室的庞玉荣等[5]对矿石中主要成分是隐晶质赤铁矿和石英的国内某鲕状赤铁矿进行了反浮选试验研究。在磨矿细度-0.074mm83%，粗选石灰和苛化淀粉用量分别为2kg/t和3.2kg/t，粗选油酸和煤油用量分别为1.2kg/t和1.0kg/t，精选油酸用量为0.6kg/t，扫选苛化淀粉用量为0.13kg/t的药剂制度下，经过一次粗选、一次精选、一次扫选的开路流程，得到含铁品位57.34%，回收率76.37%的铁精矿。

武汉理工大学资源与环境工程学院的彭会清等[6]分析了鲕状赤铁矿大多由于嵌布粒度细、不均匀，且有用矿物和脉石矿物问的物理化学性质差异不十分明显，常规的重选、磁选、浮选等工艺或重磁浮联合工艺已无法有效地分选出超细粒嵌布矿物的有价成分。通过复合药剂联合使用，采用选择性絮凝-反浮选工艺，矿石铁品位从47.85%提高到54.63%，回收率达到82.49%。

浮选因其成熟的工艺流程等优势，是将来使鲕状赤铁矿选矿能够工业化应用的较有前途的工艺。但是，因鲕状赤铁矿成分复杂、原矿品位较低，无论正浮选还是反浮选，在浮选药剂的选择以及浮选工艺的确定上都存在不少的难度。如何解决细磨后矿泥对浮选的影响，细磨的选矿成本和高效浮选药剂研制是决定该工艺能否工业应用的关键。

2.3 浮选与其他选矿方法联合的选矿工艺

单一浮选虽具有优势，但对矿石性质要求较高。而大多鲕状赤铁矿成分复杂，单一浮选往往得不到好的选别指标。大多需采用浮选和其他选矿方法联合使用。

河北理工大学牛福生等[7]对河北某地难选鲕状赤铁矿进行了强磁-反浮选试验研究。采用一段磨矿、二次磁选，一次粗浮、一次扫浮的选别流程，试验结果表明，在原矿全铁品位47.66%，磨矿细度-0.074mm目占95%，二次磁选，一次粗浮、一次扫浮的选别流程后，可以获得铁精矿产率40.58%、品位62.34%、回收率53.07%的良好分选指标。

浮选与其他选矿方法联合的选矿工艺，特别是浮选与强磁选联合，在鲕状赤铁矿选矿中，不管是在提高铁的品位还是降低有害元素含量方面，都具有巨大优势，也具有较广的应用前景。但存在细磨情况下如何保证回收率和细磨的选矿成本控制等问题。

2.4 还原焙烧-磁选工艺

还原焙烧-磁选工艺一般适用于嵌布粒度细，有用元素含量低，含有害元素磷不太高的赤铁矿中。若含磷太高，往往需要添加脱磷剂，但效果针对某些地区的赤铁矿有效。因此，还原焙烧-磁选工艺一般所得精矿含磷仍然超标，需进一步研究降磷问题。

北京科技大学杨大伟，孙体昌，徐承焱[8]等对鄂西某宁乡式高磷鲕状赤铁矿，原矿铁品位分别为43.65%含磷0.83%。采用添加脱磷剂的还原焙烧-两段磨矿、两段弱磁选工艺，可获得铁精矿铁品位为92.34%，磷品位为0.025%，铁回收率为90.31%的较好指标。

同时，杨大伟，孙体昌，徐承焱等[9]还对该矿进行了还原焙烧同步脱磷工艺研究，其中详细研究了还原剂煤用量、脱磷剂NCP用量、焙烧温度、焙烧时间等条件，得出在还原剂煤用量为40%，脱磷剂NCP用量为20%，1000℃下焙烧60min，再经细磨、磁选，可以达到提高铁品位、降低磷的效果，最终得到产品铁品位90.09%，铁回收率88.91%，磷品位0.06%的较好指标。

武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室的左倩等[10]对同为鄂西某宁乡式鲕状赤铁矿进行了磁化焙烧-弱磁选的研究，对原矿铁品位为43.71%，P含量为0.93%，将-2mm原矿与煤粉按5：1的质量比混合，在焙烧温度为750℃，保温时间为1h的条件下焙烧，焙烧矿经过粗粒弱磁选抛尾、细磨至-325目占96%、两次弱磁精选，可获得平均铁品位为60.12%、平均铁回收率（对原矿+煤粉）为77.42%的铁精矿。但铁精矿含磷0.62%，须通过进一步研究使其降低。

河北理工大学牛福生等[7]对河北某地难选鲕状赤铁矿采用还原焙烧-弱磁选工艺流程，在焙烧温度为850℃、焙烧时间为75min时，磨矿细度为-0.074mm占80%，磁感应强度为80kA/m时，可得到产率为69.12%、品位为62.01%、回收率为87.75%的铁精矿。

广西大学资源与环境学院的沈慧庭等[11]针对难选鲕状赤铁矿，在实验室条件下采用磁化焙烧-磁选工艺制取铁精矿，研究了还原时间、温度、還原剂用量等对两种焙烧过程的影响。研究结果表明：采用无烟煤作还原剂，在850℃时焙烧45min的焙烧矿经过磁选后获得铁精矿品位达到61.60%，回收率达到96.65%的较好指标。

东北大学的孙永升等[12]对某地鲕状赤铁矿采用深度还原工艺，直接将矿石中含铁矿物转化为金属铁，然后采用磁选的方法回收，取得了良好的指标。

昆明理工大学的王成行等[13]对某鲕状赤铁矿进行了磁化焙烧的影响因素的试验研究，确定了最优的磁化焙烧—弱磁选工艺条件为无烟煤5%，焙烧温度850℃，焙烧时间60min，磨矿细度-0.074mm占70%，弱磁选磁场强度145.6kA/m。得到了铁品位和回收率分别为58.40%和87.86%的铁精矿指标。

还原焙烧-磁选工艺，对鲕状赤铁矿选矿效果较好，也是目前研究较多的方向之一。通过此方法，完全可以得到较高的精矿品位和回收率。但此工艺选矿成本较高，在还原焙烧过程中，如何解决工业应用中充分还原而不产生过度还原，以及选矿成本过高的问题，是决定该工艺能否工业应用的关键。

2.5 还原焙烧-磁选-反浮选（酸浸）

还原焙烧-磁选能够很好地提高铁的品位，但后续往往还需采用浮选或酸浸进行降磷。浮选工艺比较成熟，对环境的污染较小，通常优先考虑采用浮选处理。在浮选效果较差时，会考虑酸浸等方法。

笔者曾对四川某高磷鲕状赤褐铁矿进行了系统的研究，采用了单一浮选、强磁选、强磁-浮选联合等，均没有达到理想的效果，采用还原焙烧-磁选的方法，可得到铁品位60%以上的铁精矿，但铁精矿含磷达0.4%以上，磁选精矿采用酸浸的工艺可以把磷降到0.1%左右。效果很好。但因废液的污染环境问题，没有采用。最终采用还原焙烧-弱磁选-反浮选工艺流程处理该矿石，获得了铁品位为60.92%、磷含量为0.225%，回收率达到72.74%的铁精矿[14]。

中南大学的郭宇峰等[15]对贵州某鲕状赤铁矿进行了选矿试验研究，得出常规物理选矿方法无法对该矿石有效分选。采用磁化焙烧-磁选流程，能得到铁品位为55.74%，铁回收率为57.11%的铁精矿，但磷含量为0.258%；对磁化焙烧-磁选所得铁精矿进行酸浸降磷，可使精矿磷含量降到0.065%，同时铁品位提高到57.73%，铁回收率为50.81%。

该工艺选矿效果较好，能得到较高的精矿品位以及较好的回收率。但选矿成本较高是影响该工艺工业应用主要的因素。

2.6 重选-化学选矿

重选与强磁选均为提高精矿铁品位的有效途径。对某些地区的鲕状赤铁矿，重选提高精矿铁品位效果较好。而重选一般情况下，对降低磷的含量效果不好，因此要用其它的选矿方法降低磷的含量。常见的是浮选，有时也用酸浸等其它选矿方法。

贵州省地质矿产中心实验室的陈文祥等[16]对巫山桃花高磷鲕状赤铁矿联合选矿脱磷工艺进行了研究。根据矿石性质，研究了物理选矿、化学选矿以及物理选矿与化学选矿联合选矿工艺。得出研究结果，重选-化学选矿脱磷可以把高磷鲕状赤铁矿中磷从1.13%降低至0.077%，达到国家标准对铁矿中磷含量的要求，并且脱磷成本较低，脱磷溶液可以通过回收得以利用，不会对环境形成污染。

该工艺在降低有害元素方面具有非常明显的效果。但在保证精矿品位的情况下如何保证回收率以及废液的污染治理等问题是该工艺工业应用的难点。

3 结论

①鲕状赤铁矿因其特殊结构构造，使其成为世界上公认的难选铁矿石之一，目前工业上仍未能大规模开发利用。国内鲕状赤铁矿的选矿研究，大多处于试验室研究或半工业试验阶段。

②针对鲕状赤铁矿选矿的实验室研究，由于物理选矿方法（强磁选、浮选、强磁-浮选相结合等）通用性不强，仅对某些地区的鲕状赤铁矿效果较好。因此大多采用化学选矿选矿方法，及还原焙烧改性、磁选提铁、浮选或酸浸降磷等方法。

③还原焙烧-磁选效果较好，但如何解决焙烧成本较高、提高还原效果、研制高效还原设备是今后重点要解决的问题。

④超细磨与强磁、浮选相结合研究较少。在鲕状赤铁矿的特殊构造背景下，超细磨可以使有用矿物与脉石矿物解离，是能够得到较好的精矿品位的前提保证，同时与其他物理选矿方法（强磁选、重选）等相结合，又是保证回收率的基础。因此该工艺是将来的研究重点之一。但是，如何解决阶段磨矿、矿泥对浮选的影响、浮选药剂的选择等是该工艺需要解决的重点和难点。

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