世界褐铁矿资源储量较大,它不是一种矿物,主要是针铁矿、水针铁矿,为弱磁性矿物,含Fe48%~62.9%,硬度变化大,破碎磨矿过程中极易泥化。由于受褐铁矿的自然性质的制约,采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到60%,且难以获得较高的金属回收率,属于复杂难选的铁矿石之一。因此褐铁矿因品位低、烧损较大、影响高炉利用系数而一直不受冶炼的欢迎,其开发利用的价值也受到极大的限制。但褐铁矿焙烧后因烧损较大而大幅度提高铁精矿品位,并且因较疏松而易于冶炼,也是重要的铁矿资源。随着高品质和易选的铁矿资源逐渐减少,尤其是我国钢铁工业的快速发展已凸显铁矿资源极度紧张,因此褐铁矿的高效选矿技术已逐渐成为研究的主要方向,并且近几年也已取得明显的进步。
1、选矿技术进展
1.1洗矿及洗矿-重选:对于铁矿资源较少的国家来说,过去主要开采品味50%以上的富褐铁矿,而对于低品位褐铁矿,最早采取简单的破碎、洗矿、分级方法进行处理,洗矿机有筒筛洗矿机、槽式洗矿机和擦洗机等,铁品位提高较小(一般4~5个百分点),尾矿品位较高。后来为进一步提高精矿品位而采用洗矿-重选流程,一般用重介质和跳汰选矿工艺,对细粒回收效果较差。
1.2洗矿-筛分-重选、强磁选:一般矿石经细碎或棒磨机磨矿后进行洗矿-筛分分级和脱泥处理,粗粒级采用重选得精矿,中间粒级采用辊式强磁选机选别得精矿,细粒级和矿泥采用高梯度强磁选机选别得精矿,为了提高铁金属回收率,重选中矿可考虑再磨再选。该工艺可明显提高精矿铁品位,同时因回收了细粒级和矿泥中的铁矿物,可获得较高的回收率。
1.3强磁选:随着新型高效干式和湿式强磁选设备的发展,由于强磁选工艺简单、易于操作,因此得到了推广应用,但精矿质量提高幅度不大,并且对于-20μm铁矿物回收率较差。
1.4选择性絮凝-强磁选:对于低品位细粒嵌布的褐铁矿石,只有细磨才能获得较高品位的铁精矿,而同时会产生泥化现象,由此导致回收率较低。选择性絮凝-强磁选工艺可以明显提高微细粒铁矿物的回收率,客服目前强磁选机分选微细粒铁矿物较差的弊病。该工艺施工的关键技术是选择性分散、絮凝的控制及强磁选机的选别条件(主要是给矿方式和冲洗水量等)。
1.5还原磁化焙烧-弱磁性:其是处理褐铁矿比较有效的方法之一,但由于该工艺的选矿成本较高,其一直没有得到广泛推广应用,尤其是我国褐铁矿的磁化焙烧技术基本没有工业应用。国外相关铁矿主要采用沸腾炉和回转窑磁化焙烧技术。近几年,由于我国铁矿价格也大幅升高,因此有关研究单位又重新重视和加强磁化焙烧技术的攻关研究。研究开发了全粒级回转窑焙烧技术和多级循环流态化焙烧技术,在解决焙烧设备炉内结圈等技术难题以及优化还原回转窑工艺设计和其燃烧系统的设计等方面有重要创新,这些研究工作为还原磁化焙烧技术的工业应用了奠定了基础。
1.6浮选:单一浮选工艺具有流程简单、对细粒铁矿物回收效果较好的特点,但由于褐铁矿极易泥化而严重影响浮选效果,因此在浮选前要考虑脱泥或者强化分散矿泥是非常重要的,也正是由于受该技术问题的制约,该工艺工业应用的报道很少。浮选工艺可选择正浮选或者反浮选,而研究和实践证明反浮选更适合褐铁矿的提质降质。另外,由于褐铁矿颗粒结晶疏松、比表面积较大,在浮选过程中容易大量吸附和消耗药剂,因此宜采用多段“饥饿”加药、多次选别的浮选流程,同时中矿返回形成闭路浮选流程将降低选别流程,而中矿集中返回处理要比中矿顺序返回对选别指标的影响要小。
2、技术攻关的方向及对策
虽然褐铁矿的选矿技术已取得一定的进展,而大部分低品位或复杂难选的褐铁矿至今尚未得到高效开发利用或者仅限于低价值利用,因此需加大技术攻关的力度,同时还要关注技术经济的可行性研究。
(1)开展高效碎磨、分级技术与关键设备研究。如引进或研制辊压超细碎、选择性磨矿、窄粒级分级等技术装备,以减少过粉碎和泥化现象,为后续的选别创造良好的物料条件。
(2)开展高效脱泥系统工程技术研究。如选择性絮凝脱泥工艺、装备及过程自动控制的整套系统工程化技术;
(3)开展高效微细粒选矿技术与关键设备研究。如絮凝-强磁选、控制分散矿泥-浮选工艺的工程化研究,研制适于回收微细粒褐铁矿的高效强磁选、重选设备及浮选柱等;
(4)开展高效褐铁矿选矿工艺及药剂研究。重点研究重选-强磁选-浮选联合工艺及还原磁化焙烧-弱磁选-反浮选联合工艺对于提高精矿质量和回收率的适用性,研究新型高效无毒浮选捕收剂。
(5)开展高效节能环保型焙烧系统工程技术研究。重点研究全粒级回转窑焙烧技术和多级循环流态化焙烧技术,解决工艺过程控制、窑(炉)体参数设计、燃烧系统的设计及燃料、还原剂优化配置等制约焙烧效率、成本和环保的关键问题,并实施焙烧设备大型化。
(6)对于矿山-冶炼联合企业,褐铁矿选矿尽可能不采用焙烧技术,除非矿石极其难选或者焙烧技术指标显著提高;而对于独立矿山企业,要根据矿石的可选性及市场销售可接受的程度,通过技术经济比较来决定是否采用焙烧技术。
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