昆钢包子铺铁矿105万t/a选矿厂已投产一年多，采用磁重联合流程的生产指标为铁精矿产率29.15％，品位TFe55.05％、PO.576%，SiO2 10.22%，理论回收率仅50.87%，精矿铁品位和回收率偏低，磷、硅含量偏高，与设计指标差距较大。其主要原因是原设计人选矿石比例为赤铁矿占70%，褐铁矿占30%，而实际上包子铺铁矿床褐铁矿覆盖在赤铁矿之上，开采1224万t赤铁矿需要采出3000万t褐铁矿，生产中赤铁矿仅占29%，褐铁矿却占了71%。为高效利用包子铺铁矿资源，研究开发包子铺褐铁矿的合理方案成为关键，本文将在包子铺褐铁矿选矿试验做一些探索和思考。
一、矿石性质
包子铺褐铁矿的铁矿物以褐铁矿为主，其嵌布粒度一般介于0.005～0.2mm之间，且褐铁矿的集合体粒度不甚均匀，与脉石矿物的镶嵌关系较为紧密；脉石矿物主要为石英，次为绢云母、长石和高岭石等硅酸盐类矿物，石英粒度较其他脉石矿物粗，多介于0.02～0.4mm之间，绢云母等硅酸盐矿物粒度较细小，呈细鳞片状或微粒状集合体，粒度大小多在0.01～0.1mm之间。矿石中以独立磷矿物－磷灰石出现的磷很少，磷主要是以离子吸附状态的形式较均匀地赋存在褐铁矿中，占P总量的91.95%，磷的这种嵌布特征会造成采用机械选矿方法时不仅不能使铁精矿中磷的含量有所降低，而且随着铁矿物的富集磷的含量将略有增高的趋势。矿石中主要矿物含量见表1，矿石的化学成分见表2。矿石的TFe/Fe0比为296.1，碱性系数为0.01。磷的化学物相分析结果见表3。
表1 矿石中主要矿物的含量（质量分数）／%
褐铁矿 | 赤铁矿 | 金红石、锐钛矿 | 软锰矿 硬锰矿 | 金属硫化物 | 石英 | 绢云母 | 长石等硅酸盐 | 其他 |
54.5 | 3.2 | 0.3 | 3.2 | 微 | 28.7 | 5.8 | 3.3 | 1.0 |
表2 矿石的化学成分（质量分数）/％
TFe | FeO | Fe2O3 | WO3 | Sn | Pb | Zn | Co | SiO2 | TiO2 |
35.53 | 0.12 | 50.66 | 0.027 | 0.13 | 0.011 | 0.130 | 0.024 | 29.36 | 0.23 |
Al2O3 | CaO | MgO | MnO | K2O | Na2O | P | S | As | Ig |
2.32 | 0.15 | 0.18 | 3.35 | 0.70 | 0.043 | 0.87 | 0.014 | 0.04 | 9.87 |
表3 矿石中磷物相分析结果
磷相 | 含量/% | 分布率/% |
磷灰石中磷 | 0.062 | 7.13 |
铁矿物中磷 | 0.80 | 91.95 |
硅酸盐中磷 | 0.008 | 0.92 |
合 计 | 0.87 | 100.00 |
二、包子铺褐铁矿机械选矿试验结果
多年来不少研究院所对包子铺铁矿的开发利用进行了试验研究，随着时间的推移和选矿技术的进步，利用重、磁、浮及其联合流程等机械选矿方案选别包子铺铁矿的指标有进步，但很难把褐铁矿的铁精矿质量提起来，主要表现在精矿品位低，精矿中磷、硅含量偏高川。表4为历年来包子铺选矿探索试验结果，表5和表6分别为1980年昆明冶金研究所赤、褐、混合矿选矿试验指标和精矿化学成分分析结果。
表4 历年来包子铺选矿探索试验结果
时间 | 研究所 | 试验方法 | 试验结果 | 选矿方案 |
1960 | 东川矿务局 试验所 | 重、浮 联合流程 | 精矿Fe品位 46.1%～50.20% | 重选设备：摇床、螺溜槽 浮选：正浮选、反浮选 |
1977 | 东川矿务局 试验所 | 重、弱磁、浮 联合流程 | 精矿Fe品位55.01% 回收率64.26% | 重选设备：摇床、螺溜槽 浮选：正浮选、反浮选 磁选场强：0.05T |
1980 | 昆明冶金 研究所 | 强磁、浮选 联合流程 | 精矿Fe品位50.23% 含SiO25.31% 含P0.94% 回收率79.68% | 赤、褐、混合矿 选矿试验 |
2005 | 马鞍山矿山 研究院 | 强磁、浮选 联合流程 | 精矿Fe品位58.31% 精矿含P0.368% 回收率55.31% | 赤铁矿为主的选矿试验 |
2007 | 昆明理工 大学 | 磁、重选 联合流程 | 精矿Fe品位59.01% 含SiO29.49% 含P0.34% 回收率61.06% | 赤铁矿占70%的选矿试验 |
表5 1980年昆明冶金研究所赤、褐、混合矿选矿试验指标
矿样 | 试验流程 | 原矿品位/% | 精矿产率/% | 精矿品位/% | 回收率/% | 杂质含量/% | 烧后Fe 品位/% | |
SiO2 | P | |||||||
褐铁矿 | 强磁选 | 34.72 | 55.08 | 50.23 | 79.68 | 5.31 | 0.94 | 57.32 |
赤铁矿 | 强磁选 | 37.76 | 55.40 | 53.97 | 79.19 | 12.04 | 0.74 | 56.25 |
强磁－浮选 | 37.73 | 46.11 | 58.63 | 71.64 | 6.30 | 0.43 | 61.68 | |
混合矿 | 强磁选 | 36.07 | 54.35 | 52.45 | 79.03 | 8.60 | 0.91 | 57.76 |
表6 1980年昆明冶金研究所褐铁矿最终产品多元素分析结果（质量分数）/％
元素 | Fe | SiO2 | Al2O3 | CaO | MgO | Mn | P | Co | 烧失量 | 烧后Fe |
精矿 | 50.23 | 5.31 | 2.28 | 0.58 | 0.22 | 3.08 | 0.94 | 0.013 | 12.92 | 57.32 |
尾矿 | 15.71 | 64.43 | 3.80 | 1.01 | 0.27 | 1.08 | 0.36 | 0.0056 |
三、包子铺褐铁矿化学选矿试验研究
（一）闪速磁化焙烧－磁选工艺
闪速磁化焙烧－磁选新工艺已解决了该工艺用于处理难选复合氧化铁矿石的关键技术问题。在许多以褐铁矿、菱铁矿等为主的复合氧化铁矿选矿中，都获得了良好的分选技术指标。
焙烧试验在500 kg/h的闪速磁化焙烧中试装置上进行，反应炉温度控制在850～900℃左右，反应炉CO含量控制在2%～3%左右，经过1h的连续试验，每15min取一次焙烧矿，焙烧矿经磨矿至－0.075mm占94.56%（－0.045mm粒级占77.43%），控制磁场强度为160 kA/m，在磁选管中进行焙烧产品检查试验，试验结果说明，经闪速磁化焙烧后的包子铺褐铁矿，可得到较好的选矿指标。闪速磁化焙烧－磁选流程试验结果见图1。
图1 闪速磁化焙烧－磁选数质量流程
采用闪速磁化焙烧－磁选工艺可以获得铁精矿产率55.27%，铁品位59.47%，铁回收率92.86%的指标。
（二）氯化离析－弱磁选工艺
根据目前国内外难选铁矿提铁降磷的工艺研究，由昆明晶石矿冶有限公司申请的氯化离析－弱磁选工艺专利，尤其针对高磷铁矿石的选矿极为有效。采用氯化离析－弱磁选工艺对包子铺褐铁矿进行了实验室探索实验，试验结果见图2。采用氯化离析－弱磁选工艺可获得铁精矿产率36.26%，铁品位77.24%，含P0.22%，铁回收率80.20％的指标。但该工艺中氯化剂的回收利用有待进一步研究。且工艺成本较高，还需研究解决许多工程化的关键技术。
图2 氯化离析－弱磁选工艺数质量流程
四、结语
（一）包子铺褐铁矿属于低铁高磷、高硅酸性氧化难选铁矿石。矿石中磷主要以离子吸附状态较均匀地赋存于褐铁矿中。包子铺褐铁矿用一般的机械选矿方法很难达到铁精矿品位57%以上、磷小于0.4%、硅小于5％的产品。
（二）磁化焙烧－磁选是包子铺褐铁矿提高铁精矿品位较理想的工艺。采用该工艺可以得到铁精矿产率55.27%，铁品位59.47%，铁回收率92.86%的良好指标。
（三）在包子铺褐铁矿选矿中进行了氯化离析－弱磁选工艺探索，实验室试验可以得到铁精矿产率36.26%，铁品位77.24%、含P 0.22%，铁回收率80.20%的指标，铁精矿品位高，磷的降幅达60%。但氯化剂的回收利用有待进一步研究，且成本较高，还需研究解决许多工程化的关键技术。
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