浸出试验工艺条件对制备低磷铁精矿品位的影响

2010-01-22张晓刚张桂芳张宗华陈晓鸣

中国矿业 2010年4期

张晓刚，张桂芳，张宗华，陈晓鸣

(1.昆明理工大学国土与资源工程学院，云南昆明 650093；2.昆明理工大学应用技术学院，云南昆明 650093)

目前，我国还有占总储量14.86%的高磷铁矿石没有开发利用。所以，研究高磷铁矿石降磷的工艺，对保障我国钢铁工业原料的供应具有十分重要的意义。近年来，国内外针对不同的矿石性质，进行了较为深入的铁矿石脱磷工艺研究。主要工艺有：反浮选、选择性聚团分选、酸浸、高梯度磁选、氯化焙烧-酸浸、微生物脱磷等。本研究所用云南某高磷赤褐铁矿，磷品位大于1%，磷主要以类质同象形式存在，少量以胶磷矿形式存在。该类矿石的选别难度较大，一直是选矿界的难题之一。该矿经过还原焙烧-磁选后，铁精矿铁品位为56.06%，铁回收率87.81%，磷品位1.26%。为了提高铁的品位，降低磷的品位，本研究的工艺关键是磷的浸出，同时要保证铁的回收率。本文以还原焙烧磁选所富集的铁精矿为原料，研究了不同浸出试验条件对该矿进行降磷的影响。

1 研究方法

1.1 试样性质

试样是云南某高磷赤褐铁矿，试样光谱分析见表1，试样化学成分分析见表2，试样铁物相分析见表3。

表1 试样光谱分析结果/%

表2 试样化学成分分析结果

表3 试样铁物相分析结果/%

从表1、表2及表3可以看出，该矿中铁主要以赤褐铁矿形式存在，占总铁的98.56%。有害元素硫、砷的含量较低，对该矿石影响不大。经化学分析，矿石磷超标严重。

经过矿石赋存状态研究，矿石中的铁主要以褐铁矿形式产出。脉石矿物主要为石英，另有少量的长石、绢云母和高岭石等。石英和长石容易从褐铁矿中选别出。经电子探针成分分析，褐铁矿中主要含MnO、SiO2和P2O5等杂质。矿石中的磷含量为0.88%，其中85.9%的磷以类质同象的形式分布于褐铁矿中，这部分磷不能用机械选矿的方法和褐铁矿分离。另有14.1%的磷以胶磷矿形式产出，但胶磷矿也是以浸染状或极细的机械混入物的形式分布于褐铁矿中，这部分磷也难用机械选矿的方法和褐铁矿分离。

1.2 试验方案

采用还原焙烧磁选的方法得出56.06%的铁精矿后，根据铁矿的性质，以及磷的赋存状态，采用浸出降磷试验工艺方案，分别进行了硫酸、盐酸的浸出试验。对最佳浸出酸进行了酸浓度、浸出温度、液固比、浸出时间等因素的试验研究。

2 研究结果与讨论

2.1 浸出酸的种类试验

浸出酸有硫酸、盐酸，试验结果见图1与图2。此试验浸出温度为常温状态，浸出时间为10min，浸出液固比为2∶1。

图1 盐酸浸出试验结果

图2 硫酸浸出试验结果

试验结果表明，经过酸浸处理后，铁的品位明显提高，磷的品位明显降低。盐酸浸出精矿中磷的品位有所降低，但仍然较高，都在0.4%以上。酸浓度相同的条件下，硫酸浸出的磷品位明显低于盐酸浸出，故采用硫酸做浸出较为合适。

2.2 酸液浓度及浸出温度的试验

由于酸液浓度是决定浸出效果的主要因素之一，且酸液用量与浸出温度密切相关，同时浸出温度又影响浸出反应的进行。为了同时考察酸液浓度与浸出温度对浸出结果的影响，进行了系统的试验，分别进行了40℃、60℃、80℃时的酸浓度浸出试验，试验结果见图3、图4和图5。此试验浸出时间为10min，浸出液固比为2∶1。

图3 40℃酸液浓度试验结果

图4 60℃酸液浓度试验结果

图5 80℃酸液浓度试验结果

由图3、图4及图5常温状态浸出试验结果可以看到，精矿中磷品位随着酸浓度的增加而逐渐降低。当浸出温度为常温时，硫酸浓度要到12.50%才能使精矿磷品位降到0.3%以下，消耗酸量较大；浸出温度为80℃时，使精矿磷品位降到0.3%以下,需要酸液浓度达到10.00%，且比相同酸浓度条件下的 40℃与60℃浸出所得铁精矿品位要低；40℃与60℃条件下，酸液浓度达到8.33%,即可使精矿磷品位降到0.3%以下。综合比较，60℃条件下浸出所得铁精矿指标更优。因此，本试验最终采用浸出温度为60℃，此时所用酸液浓度为8.33%。