從硫鐵礦燒渣中回收鐵的試驗研究

劉佳宇 曲明輝

【摘要】為了綜合利用硫鐵礦燒渣，通過試驗研究確定回收鐵的工藝為磁化焙燒、磁選流程，所生產的鐵精礦產率為60%，品位為61.10%，回收率為75.29%，其含硫為0.35%，符合工業高爐煉鐵的標準。

【關鍵詞】硫鐵礦燒渣；回收鐵

我國自20世紀50年代開始利用燒渣從中回收銅、鉛、鋅、鈷、金、銀等有色金屬和稀貴金屬，生產化工原料、建材制品、選鐵礦粉和煉鐵原料等。這樣不僅提高了資源的利用率，還減少了硫鐵礦燒渣對環境的污染。

一、慨況

硫鐵礦燒渣（又稱硫酸渣）是生產硫酸時焙燒硫鐵礦產生的廢渣。燒渣一般采用堆填處置，占用土地，對堆存地周圍土壤、水體和大氣均產生嚴重污染。而燒渣中含有鐵20%～60%，少量銅、鋅和微量金、銀等有價值元素，它是一種二次資源。由于硫鐵礦燒渣是硫鐵礦在900℃左右焙燒后的產物，已不再是天然礦物，其物化性質有了很大改變。而且不同產地的硫酸渣，其礦物組成、物化性質也不相同。燒渣中磁鐵礦和赤鐵礦與脈石之間多以連生體形式存在，磁鐵礦、赤鐵礦呈浸染狀、蜂窩狀，被細小的脈石充填以及磁鐵礦、赤鐵礦呈皮殼狀包裹著脈石，燒渣中礦物這種復雜的連生結構嚴重影響選別精礦品位的提高。我國硫鐵礦燒渣的利用率還較低，開展燒渣綜合利用研究，從中提取有價金屬，使其變廢為寶，對提高企業效益，防止環境污染，有很大的經濟意義和現實意義。為此，本試驗以某磷化工企業的硫鐵礦燒渣為原料，進行了回收鐵的工藝研究。

二、試樣及工藝礦物學研究

（一）試樣

本次試驗礦樣為某廠提供，試樣中干礦樣TFe品位48.55%，試樣里面還含有可溶物質，把試樣溶入水，清洗后烘干，測得原試樣鐵品位為49.52%。本燒渣因含鐵品位低、含硫高，不能直接利用。如要變成合格的鐵精礦，必須對其進行富集處理。本文對試樣進行了化學多元素分析和鐵的物相分析。

（二）工藝礦物學研究

經顯微鏡下鑒定和射線衍射分析查明，殘存的硫化物呈磁黃鐵礦特性，其次為假象赤鐵礦，非金屬礦物主要為石英和石膏。對試樣進行粒級篩析，了解試樣粒度組成及鐵的分布情況。對各種礦物的賦存狀態進行了鑒定，磁鐵礦常呈不規則粒狀，部分為圓粒狀，鏡下反射色較天然磁鐵礦略為暗淡。根據集合體形態和與其他礦物嵌連關系大致可將樣品中磁鐵礦分為3種產出形式。一是單體粒狀，粒度普遍較為細小，大多在0.01～0.1mm。二是與脈石礦物混雜交生構成極為復雜的鑲嵌關系，其中最主要的表現特征是磁鐵礦圍繞脈石礦物邊緣形成鑲邊結構，而集合體中磁鐵礦分布雜亂，粒度細小者僅為0.002mm左右。少數脈石邊緣鑲嵌的磁鐵礦寬度僅0.005～0.01mm，從而構成皮殼狀交生關系。三是呈細小的包裹體嵌布在脈石礦物中，粒度一般0.01～0.05mm。假象赤鐵礦和赤褐鐵礦的產出形式和粒度變化范圍與磁鐵礦大致相同，在大多數赤鐵礦顆粒中可常見微粒磁鐵礦分布。由于部分磁鐵礦與脈石礦物鑲嵌，因此樣品中呈單體產出的鐵礦物（包括磁鐵礦、假象赤鐵礦和赤褐鐵礦）僅占2/3～3/4，連生體現象普遍呈現。樣品中脈石礦物部分呈單體出現，部分與磁鐵礦交生，粒度一般0.03～0.15mm。綜合分析試樣的礦相研究結果，可以判斷此次硫鐵礦燒渣樣品中的主要金屬礦物為磁鐵礦、假象赤鐵礦和赤褐鐵礦，其次為少量硅酸鐵、硫酸鐵和硫化鐵。樣品中非金屬成分以石英為主，其次為透輝石和石膏。試樣中的礦物組成成分較多，礦物顆粒細小，連生體占30%以上，各礦物顆粒間相嵌關系極為復雜。以磁鐵礦為例，單體磁鐵礦顆粒細小，與其他礦物相嵌產出形成有3種之多，而分布于脈石顆粒邊緣的磁鐵礦如不采用細磨，則難以使之單體解離。在顯微鏡下觀察，試樣的單體解離度約為-0.074mm，粒級占95%。假象赤鐵礦和赤褐鐵礦中含有微細粒的磁鐵礦。此試樣屬難選物料，考慮到各組成礦物天然物理化學性質經焙燒后進一步發生變化，因此，需要考慮采用多種選礦方法組合的聯合流程，才能使之有效分離。

三、試驗研究

第一，常規選礦方法回收鐵的研究。通過對硫鐵礦燒渣進行重選、浮選、磁選條件試驗的研究，均未能獲得指標合格的鐵精礦。硫鐵礦燒渣是硫鐵礦在900℃左右焙燒后的產物，已不再是天然礦物，其物化性質有了很大改變。燒渣中鐵礦物密度較天然鐵礦物密度低，鐵礦物多呈蜂窩狀結構，其與脈石礦物的密度差較小，使重選工藝分選效果很差。應用陽離子反浮選工藝雖可以取得一定的分選效果，但被鐵礦物呈皮殼狀包裹著的脈石很難上浮，仍不能獲得理想的分選指標。采用磁選工藝提取磁鐵礦時，由于燒渣中磁鐵礦的疏松結構使之形成強烈的磁團聚，使脈石夾雜現象嚴重，大量脈石進入磁選精礦中。

第二，磁化焙燒、磁選。從硫鐵礦燒渣多元素分析可知，燒渣中弱磁性鐵占有很大的比例，直接磁選難以獲得高品位鐵精粉。將硫鐵礦燒渣在馬弗爐內加熱至一定溫度并與還原劑作用，使渣中弱磁性Fe2O3轉變成磁性較強的Fe3O4，然后磁選可得到高品位鐵精礦，還原劑一般選用焦炭粉或煤，焦炭粉還原速度較慢，但帶入雜質少，煤還原速度較快，但硫含量較高。

常規的選礦方法難以獲得質量合格的鐵精礦，將硫鐵礦燒渣進行磁化焙燒、球磨、磁選選別，可以獲得產率為60%，品位為61.10%，回收率為75.29%的鐵精礦，其含硫為0.35%，符合工業高爐煉鐵的標準。

參考文獻

[1]彭玉林.永平銅礦硫精礦燒渣制備鐵精礦的工藝與實踐[J].有色金屬科學與工程，2012（02）.

[2]常苗.硫鐵礦燒渣的綜合利用探析[J].硫磷設計與粉體工程，2013（03）.