苏丹某铁矿选矿试验研究

Series No.401 Nove mber　2009
金 属 矿 山
M ET AL M I N E
总第401期
2009年第11期
田祎兰(1980—),北京矿冶研究总院矿物工程研究所矿物加工科学
与技术国家重点实验室,工程师,博士,100044北京市西直门外文
兴街1号。

苏丹某铁矿选矿试验研究
田祎兰　曾克文　刘水红　任爱军　张云海
(北京矿冶研究总院)
摘　要　针对苏丹某铁矿进行选矿工艺技术研究。

试验表明,在焙烧温度为850℃、焙烧矿与煤比例为100∶10时,焙烧80m in,焙烧产品磨至74%-0.074mm进行磁选,磁选精矿用10%浓度的盐酸浸出180m in,可获得产率为34.65%,铁品位60.52%,铁回收率51.26%,含磷0.29%的铁精矿。

关键词　褐铁矿　焙烧—磁选　酸浸
Research on M i n era l Processi n g of an I ron O re fro m Sudan
Tian Yilan　Zeng Ke wen　L iu Shuihong　Ren A ijun　Zhang Yunhai (S tate Key L aboratory of M ineral Processing,B eijing General Research Institute of M ining and M etallurgy)
Abstract　Research on m ineral p r ocessing of an ir on ore fr om Sudan was carried out.The experi m ents showed that un2 der conditi ons of r oasting ti m e at850℃,with the rati o of ore t o coal of100∶10f or80m in,the r oasting p r oductwas gr ound t o74%-0.074mm,and then entered int o magnetic separati on.After then the concentrates was leached f or180m in with 10%hydr ochl oric acid,the ir on concentrate could be obtained with grade of60.52%,the yield of34.65%,the recovery of51.26%and the phos phor content of0.29%.
Keywords　L i m onite,Roasting2Magnetic separati on,Acid leaching
苏丹某铁矿矿石中铁矿物主要为褐铁矿和部分赤铁矿,其次有极其微量的磁铁矿、黄铁矿等;脉石矿物主要为石英,粘土矿物,其次有少量的方解石、金红石、云母、绿泥石,另外矿石中尚有微量的氟磷灰石、长石、锆石等。

该矿石中99.26%的磷赋存于褐铁矿中,仅有0.74%的磷是以独立矿物磷灰石的形式嵌布[1]。

根据矿样中含铁矿物的特性,采用焙烧磁选—酸浸流程取得了较好的结果,能获得铁品位60%以上、含磷低于0.3%的铁精矿。

1　矿石性质
1.1　矿石化学成分分析
矿石的多元素化学分析结果见表1。

表1　矿石的多元素化学分析结果 %
元　素Fe P S Ti O2K2O
含　量37.710.270.0590.470.11
元　素Si O2A l2O3CaO Mg O Na2O
含　量29.08 6.240.340.170.057
从表1看出,矿石中有用元素为Fe,含量为37.71%,另外矿石中P的含量较高,为0.27%。

1.2　铁、磷的化学物相分析
矿石中铁和磷的物相分析结果见表2和表3。

表2　矿石中铁的物相分析结果 %
铁物相磁性铁硫化铁赤铁矿褐铁矿碳酸铁硅酸铁全铁
含　量0.100.02 6.3727.810.09 3.4237.81
占有率0.260.0516.8573.550.249.05100.00 表3　矿石中磷的物相分析结果 %
相　别磷灰石中磷赤、褐铁矿中磷硅酸盐包裹磷总　磷
含　量0.0020.230.040.272
占有率0.7484.5614.71100.00
从表2可见,矿石中铁绝大部分以褐铁矿的形式存在,其含量占矿石中总铁的73.55%,铁其次是以赤铁矿的形式存在,其铁含量占矿石中总铁的16.85%;矿石中还有部分铁以硅酸盐中铁的形式存在,这部分铁只占矿石中总铁的9.05%;该矿石中磁性铁、硫化铁和碳酸盐中铁占总铁的比例都很低。

从表3可知,矿石中磷主要以赤、褐铁矿中磷的形式存在,这部分磷占矿石中总磷的84.56%;其次
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是以硅酸盐包裹磷的形式存在,这部分磷占矿石中总磷的14.71%;矿石中以磷灰石形式存在的磷的含量很少,只占0.74%。

1.3　矿石的矿物组成及嵌布特性
该矿石中各主要矿物的相对含量见表4。

表4　矿石的矿物组成及含量 %矿 物含　量矿 物含　量
磁铁矿0.14石 英21.71
赤铁矿9.28粘土矿物12.47
褐铁矿48.64方解石、白云石0.61
黄铁矿0.07金红石0.15
黄铜矿绿泥石 3.80
钛铁矿0.61云母矿物 1.42
磷灰石0.01其他矿物 1.09
褐铁矿是该矿石中最主要的铁矿物,也是选矿回收的最主要对象。

褐铁矿主要有两种嵌布形式,即为非鲕粒状嵌布和鲕粒状嵌布,约有60%的褐铁矿以非鲕粒形式嵌布,约40%的褐铁矿以鲕粒状嵌布。

以非鲕粒状嵌布的褐铁矿有以下嵌布特征:
(1)以松散状、多孔状、蜂窝状、不规则状嵌布,此种褐铁矿嵌布粒度较粗,一般为0.1～1.5mm,主要集中于0.2～0.6mm;另外,此种褐铁矿常可见粒度不等的石英包裹体。

(2)呈不规则状、脉状胶结脉石矿物石英,此种嵌布形式的褐铁矿与石英的交接面清晰,易在磨矿过程中解离。

(3)呈镶边结构包裹脉石矿物石英,此种嵌布形式的褐铁矿粒径较细,一般为0.005～0.05mm,与石英嵌布关系紧密,较难在磨矿过程中完全解离。

(4)呈微细粒星点状包裹体均匀嵌布于粘土矿物中,此种嵌布形式的褐铁矿的粒径极其细小,大多小于0.005mm,其在磨矿过程中极难与粘土矿物解离。

以鲕粒状嵌布的褐铁矿有两种嵌布特征:以褐铁矿单独组成的鲕粒,
此种嵌布形式的褐铁矿表面纯净,看不到有任何杂质,
其鲕粒嵌布粒度较均匀,主要集中于0.1～0.6mm;与粘土矿物互层组成褐铁矿鲕粒,此种嵌布形式存在的褐铁矿与粘土矿物的结合关系紧密,较难通过磨矿使得两者得到很好的解离,大部分此种嵌布形式存在的粘土矿物将随褐铁矿一起进入铁精矿而影响铁精矿品位,此种嵌布形式的鲕粒粒度主要集中于0.05～0.8mm。

赤铁矿也是该矿石选矿回收的铁矿物之一。

该矿石中赤铁矿主要呈不规则粒状嵌布,通过选矿,此种赤铁矿可以得到较好的回收。

另外矿石中部分赤铁矿和褐铁矿的嵌布关系紧密,两者常紧密共生,直接磁选或还原焙烧后再磁选都能做到对此种嵌布形式赤铁矿很好的回收。

2　选矿试验
2.1　磁化焙烧温度试验
对原矿进行了磁化焙烧—弱磁选温度试验,试验流程及试验条件见图1,试验结果见图2。

图1　磁化焙烧温度试验流程
图2　磁化焙烧温度试验结果
▲—铁品位;●—铁回收率;
△—磷品位;○—磷回收率
从图2可见,磁化焙烧—磁选能提高精矿品位,温度由600℃升至900℃,铁精矿品位由58.19%升至58.99%,但铁精矿回收率由49.57%降至42.17%。

综合考虑选用焙烧温度为700℃,在此条件下进行焙烧时间试验和煤粉用量试验。

2.2　磁化焙烧时间试验
对原矿进行了磁化焙烧—弱磁选焙烧时间试验,试验流程见图1,试验结果见图3。

从图3可见,焙烧时间延长,铁精矿品位降低后
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田祎兰等:苏丹某铁矿选矿试验研究 2009年第11期
又略有回升,回收率升高后降低又升高。

结合选矿厂实际和铁精矿中磷的含量,综合考虑选用焙烧时间80m in。

图3　磁化焙烧时间试验结果
▲—
铁品位;●—铁回收率;△—磷品位;○—磷回收率2.3　磁化焙烧煤粉用量试验
对原矿进行了磁化焙烧—弱磁选焙烧煤粉用量试验,试验流程及试验条件见图1,试验结果见图4。

图4　磁化焙烧煤粉用量试验结果
▲—
铁品位;●—铁回收率;△—磷品位;○—磷回收率从图4可见,煤粉比例为100∶10时较合适,此时铁精矿中磷含量略有降低。

选用焙烧温度为700℃、焙烧时间为80m in 、焙烧矿与煤比例为100∶10作为焙烧条件,焙烧产品磨至72%-0.074mm 进行磁选,获得铁精矿产率64.79%,铁精矿品位52.83%,铁回收率90.74%。

以下所用磁选精矿由该条件生产获得。

2.4　焙烧—磁选—再磨—酸浸脱磷盐酸浓度试验由于焙烧磁选精矿直接酸浸,当盐酸浓度为10%,酸浸时间为180m in 时,铁精矿含磷仍有0.32%,可能磁选精矿磨矿细度不够,拟将焙烧—磁选精矿再磨后酸浸。

将焙烧—磁选精矿再磨至-0.028mm 占90%,用盐酸浸出。

酸浸脱磷盐酸浓度试验流程见
图5,试验结果见图6。

图5　焙烧—磁选精矿再磨—
酸浸盐酸浓度试验流程
图6　焙烧—磁选精矿再磨—酸浸盐酸浓度试验结果
▲—
铁品位;●—铁回收率;△—
磷品位;○—磷回收率从图6可知,当盐酸浓度逐渐增大,铁精矿中磷含量逐渐减低,但盐酸浓度为10%,酸浸时间为30
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25・总第401期 金 属 矿 山 2009年第11期
m in 时,铁精矿含磷仍为0.32%。

2.5　焙烧—磁选—再磨—酸浸脱磷浸出时间试验
将焙烧磁选精矿再磨至-0.028mm 占90%,用10%浓度的盐酸浸出。

酸浸脱磷浸出时间试验流程见图5,试验结果见图7。

图7　焙烧—磁选精矿再磨—酸浸脱磷浸出时间试验结果
▲—
铁品位;●—铁回收率;△—
磷品位;○—磷回收率从图7可见,酸浸时间逐渐延长,铁精矿中磷含
量逐渐减低,但酸浸时间为180m in 时,铁精矿中铁品位为55.62%,含磷才达0.3%,刚达到0.30%的合格指标,但铁品位仍太低。

选用焙烧温度为700℃、焙烧时间为80m in 、焙烧矿与煤比例为100∶10作为焙烧条件,焙烧产品磨至-0.074mm 占72%进行磁选,磁选精矿再磨至-0.028mm 占90%,用10%浓度的盐酸浸出,浸出时间为180m in,最终结果见表5。

表5　700℃焙烧—磁选—再磨—酸浸试验结果 %
产品名称产　率
品 位
回收率
Fe P Fe P 磁选精矿48.6155.620.3071.8350.12磁选尾矿35.199.95
0.09
9.3110.89酸浸滤液16.2018.8638.99原　矿
100.00
37.64
0.29
100.00
100.00
最终铁精矿产率为48.61%,铁品位55.62%,
铁回收率71.83%,含磷0.30%。

2.6　焙烧温度850℃的焙烧时间试验
由于焙烧温度为700℃时,铁回收率较高,但最
终铁精矿品位较低,为此进行提高铁精矿品位的试验。

根据焙烧温度试验结果,当焙烧温度为850℃时,铁精矿品位能到58%,为此进行焙烧温度为850℃的条件试验。

试验流程及试验条件见图8,试验结果见图9。

图8　焙烧850℃
的焙烧时间试验流程
图9　焙烧850℃的焙烧时间试验结果
▲—
铁品位;●—铁回收率;△—
磷品位;○—磷回收率从图9可见,焙烧时间延长,由20m in 延至100
m in,精矿铁品位由57.05%升至59.49%;综合考虑铁精矿铁品位和回收率,选用焙烧时间80m in 的铁精矿进行酸浸脱磷试验。

2.7　850℃焙烧—磁选精矿酸浸脱磷试验
用盐酸对磨矿细度为72%-0.074mm 、铁品位为59.23%,含磷为0.43%的焙烧磁选精矿进行酸浸脱磷试验,试验取5g 磁选精矿,在50mL 10%浓度的盐酸溶液中酸浸180m in 。

酸浸脱磷试验流程见图10,试验结果见表6。

(下转第165页)
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4　结　论
(1)本研究选用三角图法对矿山复垦进行评
价,充分考虑到水因子、土壤因子和植被因子这3种因素在矿山复垦中的重要作用,并将水因子指数、土壤因子指数和植被因子指数加和为矿山复垦指数,以衡量矿山复垦的整体效果。

(2)本研究将水因子指数、土壤因子指数、植被因子指数分别划分为3个等级:低等、中等和高等。

并根据上述3个指数的等级,最终确定矿山复垦指数的等级。

(3)根据矿山复垦指数的等级,以及水因子指数、土壤因子指数、植被因子指数的等级,及时制定、实施提高矿山复垦效果的规划和措施,以提升矿山复垦的整体效果。

参　考　文　献
[1]　周连碧.矿山复垦与生态恢复[J ].有色金属工业,2004(6):
19221.
[2]　潘明才.中国土地复垦概况及发展趋势与对策[J ].土地资源,
2000(7):527.
[3]　董志明.排土场的复垦作业与评价[J ].煤炭技术,2007,26
(7):1322133.
[4]　陈龙乾.土地复垦评估浅析[J ].矿业世界,1996(1):124.[5]　王英辉,陈学军.金属矿山废弃地生态恢复技术[J ].金属矿
山,2007(6):428.
[6]　陶知翔,成先雄,赵美珍.矿山环境问题与防治对策[J ].金属
矿山,2008(1):1032106.
[7]　何书金,苏光全.矿区废弃土地复垦潜力评价方法与应用实例
研究[J ].地理研究,2000,19(2):1652171.
[8]　张全景.平原地区采煤塌陷地资源调查与农业复垦评价研
究———以山东省济宁市为例[J ].国土与自然资源研究,2000
(2):46248.
[9]　黄敬军,李向前,王　浩.江苏露采矿山占用破坏土地资源特
征及复垦评价[J ].江苏地质,2005,29(4):2072210.
[10]　杨上广,丁金宏,刘振宇.中国产业结构的空间差异研究[J ].
开发研究,2004(3):91294.
[11]　詹　巍,徐福留,赵臻彦.区域生态系统景观结构演化定量评
价方法[J ].生态学报,2004,24(10):226322268.
[12]　徐福留,赵珊珊,张　颖,等.经济发展可持续性状态与趋势
定量评价方法研究[J ].环境科学学报,2005,25(6):7112720.
(收稿日期　2009209207)
(上接第53页
)
图10　焙烧磁选精矿浸出试验流程
表6　850℃焙烧磁选—酸浸试验结果 %
产品名称产　率
品 位
回收率
Fe P Fe P 磁选精矿
34.65
60.520.2951.2634.03磁选尾矿56.1426.590.1936.5036.13酸浸滤液9.2112.2429.84原　矿
100.00
40.90
0.30
100.00
100.00
从表6可见,当酸浸时间为180m in 时,铁精矿
中铁品位为60.52%,铁回收率51.26%,含磷为0.29%,达到铁精矿铁品位大于60%,含磷小于0.30%的指标。

3　结　论
(1)矿石中有用元素Fe 的含量为37.71%,另
外矿石中杂质P 的含量为0.27%。

矿石褐铁矿中
铁占矿石中总铁的73.55%,有约16.85%的铁赋存于赤铁矿中,磁铁矿和黄铁矿中铁的含量都极少,矿石中有9.05%的铁赋存于硅酸盐中。

磷有99.26%
的磷赋存于褐铁矿中,只有0.74%的磷是以独立矿
物磷灰石的形式嵌布。

这种磷的赋存状态决定了该矿石中磷的走向将绝大部分随褐铁矿,而褐铁矿是该矿石选矿回收的主要对象,随着运用选矿手段对褐铁矿的富集,在最后铁精矿中磷也会有所富集,该矿石的脱磷工作是极其困难的。

(2)选用焙烧温度为700℃、焙烧时间为80m in,焙烧矿为煤比例为100∶10作为焙烧条件,焙烧
产品磨至74%-0.074mm 进行磁选,磁选精矿再磨至90%-0.028mm ,用10%浓度的盐酸浸出,浸出时间为180m in,最终铁精矿产率为48.61%,铁品位55.62%,铁回收率71.83%,含磷0.30%。

(3)选用焙烧温度为850℃、焙烧时间为80m in,焙烧矿为煤比例为100∶10作为焙烧条件,焙烧
产品磨至-0.074mm 占74%进行磁选,磁选精矿用10%浓度的盐酸浸出,浸出时间为180m in,最终铁精矿产率为34.65%,铁品位60.52%,铁回收率51.26%,含磷0.29%。

参　考　文　献
[1]　北京矿冶研究总院.苏丹某赤铁矿选矿工艺技术小型试验研
究报告[R ].北京:北京矿冶研究总院,2008.
(收稿日期　2009209208)
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561・ 李福来等:基于三角图法的矿山复垦评价研究 2009年第11期。