褐鐵礦選冶技術進展概述

邢 軼 ，楊吉春 ，胡繼文

（1內蒙古科技大學 內蒙古 包頭 014010）

（2包頭鋼鐵（集團）有限責任公司 內蒙 古包頭 014010）

1 引言

隨著我國鋼鐵工業的高速發展，高品位且易選別的鐵礦石資源瀕臨枯竭，合理開發利用復雜難選別的鐵礦石資源可以緩解我國鐵礦石的供求矛盾，促進我國鋼鐵工業發展具有現實意義。由于近年來鐵礦資源的日益緊缺，褐鐵礦的選別受到越來越多的重視。

2 褐鐵礦的礦物學結構及其特性

褐鐵礦為無定形的鐵的氧化物和氫氧化物，以針鐵礦(α-FeOOH)、水針鐵礦(α-FeOOH?nH2O)為主，還含有數量不等的纖鐵礦(γ-FeOOH)、水纖鐵礦(γ-FeOOH?nH2O)，多呈土狀、膠狀(腎狀、鐘乳狀等)、非晶質或隱晶質，常發育于赤鐵礦-針鐵礦裂隙和晶洞中，充填交代和膠結，弱至中磁性。

褐鐵礦礦物種類大約有26種之多，基本可分為兩大類：矽卡巖型褐鐵礦和高硅型褐鐵礦。其中矽卡巖褐鐵礦主要由褐鐵礦、赤鐵礦和石英組成，占總儲量的66%，而高硅型褐鐵礦主要由褐鐵礦、赤鐵礦、針鐵礦和石英組成，占總儲量的34%。

3 褐鐵礦選冶技術進展

目前，對于褐鐵礦資源的選礦工藝有很多的研究，其選礦技術主要分為以下兩大類：單一選別流程和聯合選別流程[1]。單一選別流程包括重選、磁選、浮選(正、反浮選)。其中，單一重選工藝，由于褐鐵礦礦物密度變化大而導致鐵回收率低、資源浪費嚴重；單一濕式強磁選工藝，對于細粒級礦泥選別效果較差；單一浮選工藝，包括正浮選和反浮選，主要是解決細粒礦泥的影響；而選擇性絮凝浮選，借助淀粉、腐殖酸鹽等對褐鐵礦的選擇性絮凝作用，再通過脫泥或反浮選除去硅酸鹽礦物。隨著褐鐵礦選礦工藝研究的發展，出現了很多類型的聯合選別流程，包括選擇性絮凝浮選、絮凝—強磁選、強磁選—正浮選—強磁選、強磁選—正(反)浮選、還原焙燒—磁選、還原焙燒—弱磁選—反浮選、還原焙燒—磁選—浸出、鈉化焙燒—浸出—浮選等。

其中，單一選別流程中，利用重選工藝處理褐鐵礦，工藝簡單，但回收率低。主要工藝為：螺旋溜槽預先富集后用搖床進行精選，也可采用離心機分選細粒褐鐵礦。而利用單一浮選法，鐵精礦品位可提高到高55%以上，鐵的回收率較重選提高很多，王毓華等[2]針對性質較簡單的褐鐵礦，采用陰陽離子捕收劑反浮選褐鐵礦，脫泥后經粗選和掃選，獲得鐵精礦品位為57%，回收率達到70%。

通過大量試驗說明，褐鐵礦選別流程以聯合流程較好，對粗、細粒級褐鐵礦能兼顧回收。但對不同性質的礦石，宜采用不同的選別工藝。聯合選別流程中，“強磁選-浮選”聯合工藝應用較為廣范，對于褐鐵礦強磁選后尾礦中的粗粒級品位低的狀況，也可以預先拋尾，來提高下一作業入選品位和減少入選量，然后進行“強磁選-正浮選”、“強磁選—反浮選”、“強磁選—反浮選—反浮選尾礦再磨再選”工藝，均能取得比較好的指標。

相比之下，“磁化焙燒—磁選”在選礦方式上能夠快速達到選礦效果。“磁化焙燒一磁選”工藝是處理難選別鐵礦石比較有效的方法之一，采用熱化學處理方法，將弱磁性鐵礦物變成強磁性鐵礦物，然后用磁選方法回收。王中明等[3]對某俄羅斯褐鐵礦進行了一系列的選礦試驗，采用“磁化焙燒—磁選”工藝流程所獲試驗指標最好。焙燒后的產品細磨到粒度為-0.074mm（占90%）進行磁選（磁感應強度0.20T），可獲得精礦品位為64.65%，鐵回收率為86.05%。

褐鐵礦焙燒后因燒損較大會大幅度提高鐵精礦品位，因此褐鐵礦的高效選礦技術已逐漸成為研究的主要方向。李廣濤等針對四川某高磷鮞狀赤、褐鐵礦，采用了還原焙燒-弱磁選-反浮選工藝對其處理，實現了鐵礦與方解石、綠泥石、磷灰石等的分離，最終可得到鐵品位為60.92%，含磷量為0.225%，鐵回收率達到72.74%的合格精礦。繼而開發的“還原焙燒-磁選-浸出”流程解決了褐鐵礦的綜合利用問題。

除了上述工藝之外，還有學者提出了“風選一焙燒一磁選”工藝。舒偉等[4]對某低品位褐鐵礦，采用“破碎-風選-強磁選-焙燒-弱磁選”工藝流程，在原鐵品位為38%的情況下，可獲得精礦品位59.7%、回收率69%的指標。

在還原焙燒基礎上，研究人員還開發了“鈉化焙燒-浸出”和“鈉化焙燒-磁選”工藝，舒聰偉[5]采用“鈉鹽焙燒-酸浸”工藝處理某高鋁硅極難選褐鐵礦，發現在磨礦粒度為-200目占90.36%、碳酸鈉用量15%、焙燒溫度950℃、焙燒時間30min的焙燒條件和硫酸濃度7%、液固比為15∶1、酸浸溫度60℃、酸浸時間15min的浸出條件下，可獲得TFe品位60.21%、回收率93.49%、SiO2和Al2O3含量分別為3.28%和6.81%的鐵精礦。唐立靖[6]針對某高鋁高硅難選褐鐵礦(Al2O3含量為26.11%、SiO2含量為13.88%)進行了“鈉化焙燒-磁選”試驗，研究結果表明，在焙燒溫度1050℃、焙燒時間40min、Na2CO3用量12%、煤粉用量20%的焙燒條件和磨礦細度-0.038mm占98.86%、磁場強度200kA/m的磁選條件下，可獲得鐵精礦的鐵品位為57.91%、鐵回收率為97.50%。鈉化焙燒后產品經階磨階選后，可得到鐵品位62.04%、鐵回收率60.90%的鐵精礦。

褐鐵礦選別工藝中以還原焙燒為基礎的聯合工藝，雖然可以有效地利用褐鐵礦資源，但是這些工藝方法能耗較高，工藝過程復雜，建設投資較大，因此一直未能在工業生產中大規模應用。

在眾多的褐鐵礦選礦工藝中，聯合選別技術已經取得顯著進展。特別是“還原焙燒—磁選”技術在提高鐵品位及回收率方面凸顯優勢，在選礦利用上能夠很快的滿足選礦工藝的需要。

4 結語

針對褐鐵礦礦產資源特點，首先對褐鐵礦礦產資源進行較系統的分類，然后研究開發出對特定類型褐鐵礦資源的有效選礦技術，是解決褐鐵礦選礦難題的有效途徑。我國有一定的褐鐵礦儲量，但利用率不高，相關研究機構對褐鐵礦進行了大量的研究工作，開發了許多工藝流程，在選礦技術方面已取得重大突破。但長期生產實踐證明，這些工藝仍存在一些亟待解決的技術問題。

[1] 印萬忠，丁亞卓.鐵礦選礦新技術與新設備[M].冶金工業出版社，2008.

[2] 王毓華，陳興華，黃傳兵,等.褐鐵礦反浮選脫硅新工藝試驗研究[J].金屬礦山，2005(7)：37-39.

[3] 王中明，楊仕勇.俄羅斯某鐵礦的選礦工藝研究[J].國外金屬礦選礦，2005(9)：30-33.

[4] 霍杰,李名鳳,舒偉,等.低品位鱺狀褐鐵礦風選試驗研究.金屬礦山，2009(7)：50-52.

[5] 舒聰偉，唐云，王在謙.鈉鹽焙燒-酸浸處理高鋁高硅極難選褐鐵礦研究[J].礦冶工程，2012，32(6)：62-65，70.

[6] 唐立靖，唐云，梁居明.高鋁高硅褐鐵礦鈉化焙燒-磁選試驗研究[J].礦冶工程，2015，35(2)：117-119，123.