高磷铁矿开发技术路线之思考

2.鄂西高磷铁矿开发现状
在鄂西的宜昌、恩施两地区，正式注册成立的高磷铁矿开 发（试验）独立法人单位八家，已颁发水泥配料用铁矿矿 权证约20家，已批准设置水泥配料用铁矿约30家（大多 主要出售冶金用铁矿），另有一些偷盗采活动。这些单位 或个人除个别是在进行高磷铁矿选冶试验研究外，大多在 从事原矿采售，矿石销往涟钢、重庆和山西等地。品位在 50%以上的矿石，单吨毛利在200元左（2011年）。巨大 的铁矿需求和过高的铁矿价格，使得廉价的高磷铁矿作为 低磷高铁冶炼原料的配矿使用，冶炼企业和矿石开采者均 有利可图。
二是深选提铁降磷，获得TFe55%左右，P＜0.3%、铁回
收率70%左右（工业生产）的铁精矿，供钢铁冶炼使用。
北京矿冶研究总院邵广全教授等，对宜昌长阳火烧坪高磷 铁矿进行了实验室反浮选扩大试验研究，获得的铁精矿
TFe＞57%、P0.22%、铁回收率＞78%。该工艺矿石入
选粒度较粗（70%-0.075mm），并将磁铁矿选矿中精矿 细筛除杂工艺加以应用，所获铁精矿各项技术指标均较好。
这一技术已在长阳新首钢矿业有限公司50万吨规模工业
试验选厂得到较好应用。
中国地质科学院矿产综合利用研究所张裕书研究员等， 在实验室扩大试验条件下，采用脱泥—阴离子反浮选 脱磷—阳离子反浮选脱硅工艺（选矿综合成本为150 元/吨精矿左右），处理重庆巫山桃花高磷酸性富矿 （TFe50%左右），铁精矿TFe＞56%、P0.18%、回 收率＞80%；采用强磁选—反浮选脱磷脱硅工艺处理 巫山桃花酸性贫矿，扩大试验结果为铁精矿 TFe53.41%、P0.26%、回收率＞70%。这一成果获 得了业主重钢公司的认可，认为“工艺流程简单、环 保、经济、实用、易工业化”，为此，重钢公司在巫 山桃花矿区正在兴建年处理80万吨矿石工业试验选 厂。
表2 铁矿物 赤铁矿 褐铁矿（针铁 矿、水针铁矿 ） 菱铁矿 铁白云石 磁铁矿 鲕绿泥石 鄂西高磷铁矿矿物组成 磷矿物 硫矿物 脉石矿物 主要 次要 其他矿物
胶磷矿 磷灰石 (碳磷灰 石 氟磷灰 石）
黄铁矿
方解石 白云石 石 英 玉 髓 粘土矿物
白云母 电气石 绿帘石 海绿石 锆 石 蛋白石 绢云母 斜长石 金红石
表1
矿区名称 宜都松木坪 宜昌官庄 秭归杨柳池 长阳田家坪 长阳火烧坪 长阳青岗坪 长阳马鞍山 长阳石板坡 五峰谢家坪 五峰阮家河 五峰黄粮坪 五峰龙角坝 恩施铁厂坝 建始伍家河 建始太平口 建始十八格 建始尹家村 建始官店 巴东黑石板 巴东仙人岩 巴东瓦屋场 巴东龙坪 宣恩长潭河 TFe 45.95 38.72 38.32 37.80 37.85 43.70 39.44 40.61 37.77 43.19 47.53 40.95 42.83 40.11 41.33 45.26 33.23 45.11 38.37 39.84 38.17 43.40 41.95
鉴于我国严峻的铁矿供给形势、国家铁矿资源开 发战略与规划、和近些年高磷铁矿选冶技术的较 大突破，鄂西高磷铁矿已具备了较好的半工业乃 至工业开发试验条件。目前不规范的采售总量每 年也有数百万吨，说明该类铁矿可用、市场容量 较大、利润不菲。科学、规范、有序地开展鄂西 高磷铁矿开发利用工作，有利于资源保护和统筹 规划，便于加强资源管理、理顺矿权关系，将借 名开采和偷盗采等半非法与非法开采转为合法而 规范的明采。
这一开发技术路线中铁的利用率高、脱磷较为彻 底、产品附加值较高。但工业焙烧设备研制尚不 完善。考虑到成本控制因素，这一方案适合处理 TFe＞45%的矿石或选矿精矿。（还原铁用途广 泛，除作电炉炼钢、特别是冶炼优质钢原料外， 还可作过滤材料、粉末冶金材料、电焊条材料、 化工催化剂、贵金属及有色金属还原剂、钢材切 割辅材等。）我国还原铁大部分需进口，用鄂西 高磷铁矿生产还原铁是可行的和有市场潜力的。
黄铜矿 硬锰矿 菱锰矿
铁矿物组成并不简单，具有多个含铁矿物 相。其中最主要的是赤铁矿，其次是磁铁
矿、菱铁矿、鲕绿泥石和褐铁矿。部分矿
区岩矿鉴定和化学物相分析结果见表3。
表3
矿区名称 火烧坪 松木坪 阮家河 官 店 十八格 黑石板
部分矿区矿石矿物组成（岩矿方法定量）
矿 物 组 成 赤铁矿65%，方解石13.16%，白云石12.15%，胶磷矿5.33%，石英 3.47%，其他0.39% 赤铁矿40-55%，胶磷矿5%，石英3%，玉髓5-7%，海绿石、鲕绿泥石少 量，碳酸盐少见。 砂质鲕状赤铁矿石：赤铁矿45-50%，绿泥石20%，石英30%，褐铁矿 15-20%；菱铁矿质鲕绿泥石矿石：褐铁矿50-80%，石英5-40%，硬锰矿 10-15%，绿泥石10% 赤铁矿58%，石英24%，胶磷矿7%，方解石6%，白云石2%，绿泥石2%， 其他1% 赤铁矿65-75%，鲕绿泥石2-3%，石英5-7%，泥质物20% Fe4：鲕绿泥石20-90%，赤铁矿0-30%，菱铁矿0-35%，石英0-20%，玉 髓0-5%，粘土矿物0-40%，蛋白石0-5%，白云石0-5% Fe3：赤铁矿35-95%，菱铁矿0-60%，绿泥石0-60%，石英0-70%，方解 石0-30%，白云石0-40%，蛋白石0-5%，粘土矿物0-30%
高磷铁矿开发技术路线之思考
1.鄂西高磷铁矿资源现状
鄂西是我国高磷鲕状赤铁矿矿集区，已探明资源 量20亿吨，潜在资源量15亿吨以上。矿床规模大 而集中，在面积不大的宜昌、恩施两地区，有大 型铁矿4处、中型铁矿25处（部分经进一步勘查 可上升为大型）、小型铁矿23处。鄂西铁矿资源 总量堪比我国十大铁矿任一矿区的资源量，其资 源量占全国同类铁矿资源总量的53.6%，占湖北 省铁矿资源总量的68.2%，占湖北省铁矿保有储 量的80%以上，是湖北省乃至我国未来铁矿资源 的重要保障。因矿石中铁矿物嵌布粒度微细、磷 含量高，铁矿物与铝、硅、磷质脉石矿物呈鲕状、
图1 宜昌五峰县龙角坝磁性铁矿层（2011年3月）
图2宜昌五峰县西淌铁矿中自形半自形Hale Waihona Puke Baidu铁矿 光片（－）×130
基于矿石工艺性质特征、选冶技术进展、冶金产 品发展方向、业主投资意愿和市场需求状况，笔 者认为，鄂西高磷铁矿的开发技术路线有如下四 种：
一是直接作为冶炼配矿使用。对行TFe＞50%的 富矿，直接出售给钢铁冶炼厂，配进高铁低磷矿 一起冶炼。如此使用该类矿石，可避免选矿过程 中铁的流失，提高资源利用率。
为应对国内铁矿供应不足的瓶颈，我国加大了国 外矿权投资、整顿铁矿进口秩序等措施。但国外 投资环境复杂多变，勘查和开发的各项成本高， 故对国外铁矿依赖的程度不能太高，勘查和开发 国内铁矿资源是保障我国铁矿资源战略安全的基 础。因此要加强国内铁矿开发，大力推进鄂西高 磷铁矿开发利用，从而将这一铁矿战略资源转化 为反击国际铁矿寡头垄断、平抑国际铁矿价格的 战术资源。
20231 33700 40417
18155
22011 34900 42266
23143
26108 50900 58817
11149
14831 27295 32000
550
580 650 720
2008
2010 2011
47067
59733 63000
51306
62700 68300
82400
107200 132694
深选的目的是合理提高入炉铁品位，降低磷含量， 为炼铁炼钢创造条件。鄂西高磷铁矿中TFe＜ 45%的贫矿量最大，矿石中富铁鲕粒含铁多在 55%-65%，贫铁鲕粒含铁则在35%-55%；根据 对多个矿区贫铁矿石选矿产品的考查，精矿中鲕 状赤铁矿集合体含铁多为45%-60%。因此，对贫 高磷铁矿进行选矿，获得全铁品位为55%左右的 精矿是合理的，也是鄂西高磷铁矿开发利用的主 要方向。
主要矿区化学分析结果
P 0.99 0.42 0.94 0.77 0.90 0.85 1.44 0.82 0.56 0.80 0.66 0.80 0.50 0.57 0.82 0.76 0.90 0.93 0.94 0.79 0.75 0.87 1.10 S 0.03 0.11 0.043 0.18 0.069 0.026 0.047 0.081 0.067 0.035 0.14 0.025 0.02 0.22 0.053 0.015 0.026 0.014 0.25 0.13 0.043 0.04 化学成分% SiO2 13.95 11.62 22.72 13.40 9.12 10.83 17.78 15.10 17.66 17.5 12.26 22.62 17.31 16.46 12.09 25 12.44 16.13 20.19 13.49 CaO 5.51 Al2O3 8.87 MgO 1.07
三是加盐深度还原焙烧，生产TFe90%左右、P＜
0.1%(正在向双零努力）、铁回收率90%左右的直接还原 铁产品；研究结果还认为，采用该类工艺处理鄂西高磷铁 矿，磁选产生的尾矿为高铝高硅矿物微细粉体，因经过高 温焙烧，硅、铝质具有一定反应活性，其物化性质类似炼 钢厂细磨矿渣，经激发剂作用，可与水泥熟料矿物成分反 应，因此可作为水泥混凝土矿物掺合料使用，从而实现该 工艺的无固体废弃物排放。
44400
61900 68650
1700
1400 1500
3.开发鄂西高磷铁矿的意义
我国钢铁产量巨大，铁矿石自给率低，对进口铁 矿依赖程度高，致使近十年来国际铁矿价格一路 大幅上扬（参表1）。虽然进口优质铁矿提高了 钢铁冶炼原料品质，使高炉冶炼技术指标有较大 提升，但过高的铁矿价格冲兑了上述技术指标提 升带来的效益，导致全国钢企利润率极低。2011 年，我国一部分钢企出现亏损，全国大中型骨干 钢企平均利润率仅为2.4%。
4.鄂西高磷铁矿开发技术路线之探讨
采用何种工艺技术路线开发利用这一资源，则需根据不同 矿区矿石工艺特征和不同投资主体的目标意愿来确定。 鄂西高磷铁矿有其独特的矿石性质。一是铁矿物的微细粒 嵌布特征和矿石的鲕状构造，决定了这类矿石选矿的产品 （或选矿的目标）是铁矿物集合体而非解离了的单体铁矿 物，在保证回收率的前提下，机械选矿产品的全铁品位只 能达到55%～60%。二是矿原品位波动大，低者刚达到工 业品位，高者达55%以上；三是酸性至碱性矿石均存在。 四是不同矿区产出的矿石，铁矿物种类有异，一般而言， 大多数矿区的矿石以赤铁矿为主，而部分矿区或矿层则有 大量褐铁矿、菱铁矿、鲕绿泥石存在；最近中南冶金地质 研究所还在宜昌五峰县等地发现大量磁铁矿（图1、图 2）。
上述铁矿开采、销售有着很大的市场需求，与我 国近十年来铁矿价格不断大幅攀升、冶炼用矿石
供应较为紧张关系密切。表4是我国钢铁产量、
矿石供给量、价突增年分的统计结果。
中国钢铁生产部分指标
年份 （年） 1949 生铁 （万吨） 25 粗钢 （万吨） 18.5 国产铁矿石 （万吨） 59 进口铁矿石 （万吨） /
14.26 6.03 7.96 3.62
4.62
2.19 0.08 1.18 1.09
7.01 8.86
12.50
2.21 7.0 3.76 5.0 6.89
10.0
10.47 6.67 5.19 7.0 6.99
1.50
1.35 1.10 0.85 1.52
鄂西高磷铁矿的矿物组成也较复杂（见表2）。 组成矿石的矿物有20余种，可分为铁矿物（工业 利用矿物）,磷矿物、硫矿物（冶金有害矿物）， 脉石矿物及其他矿物。
豆状、肾状等复杂形式产出，机械选矿提铁脱磷 困难，精矿铁品位难于提高而磷难于完全脱除， 使得这一类铁矿资源一直不能满足我国钢铁企业 现有生产工艺的需求，未能大规模开发利用。 鄂西高磷铁矿的化学组成特点是贫铁、高磷、低 硫。主要矿区化学分析结果见表1（幻灯片中文 字和表格顺序与论文集中有变化，但不矛盾，下 同）。
表4
TFe65%铁精 矿价（元/吨） /
1980
1990 1997 2000
3802
6237 11511 13037
3712
6635 10891 12579
11258
18000 26861 24000
725
1434.2 5511 6997
/
/ 440 460
2002
2003 2005 2006
17074