鄂西某高磷铁矿中磷的赋存状态.pdf

l 瓦丽塑鱼堕￡至旦璺Q 堕璺塑呈坠sE N G | N E E R | N G d o i 1 0 ．3 9 6 9 8 ．i s s n ．2 0 9 5 - 1 7 4 4 ．2 0 1 4 ．0 2 ．0 1 3 鄂西某高磷铁矿中磷的赋存状态 瞄王树林黄志良杨超池汝安石和彬赵静黄志杰 武汉工程大学武汉4 3 0 0 7 4 摘要测定湖北某高磷铁矿的化学成分，分析各组分的赋存状态、含磷矿物的嵌布特征及其可实现的 单体解离度。结果表明，磷主要以胶磷矿存在。大部分胶磷矿呈微细的包裹体嵌布在菱铁矿集合体 中，少量沿菱铁矿和脉石之间分布，一般介于5 - 1 8t x m ，通过选矿方法获得低磷铁精矿的难度极大。 黄铁矿和磁铁矿中胶磷矿包裹体少可优先分选，菱铁矿和褐铁矿包裹较多的胶磷矿，很难单体解离， 可以连生体形式产出。 关键词高磷铁矿；胶磷矿；赋存状态 中图分类号T D 9 1 3文献标志码A 文章编号2 0 9 5 ．1 7 4 4 2 0 1 4 0 2 0 0 5 8 0 3 近十几年来，中国钢铁行业发展迅速，与之相对应的 炼铁所需铁矿石的进口量从1 9 9 3 年的0 ．3 3 亿t 增长到 2 0 1 2 年的7 ．4 3 亿t 。预计2 0 1 3 年我国铁矿石进口量将进 一步增加6 ．7 ％至7 ．7 8 亿t ，相当于全球铁矿石出口量的 6 5 ％。然而，国内大量的高磷铁矿石，由于磷含量高【I - 2 ] ，尚 未得到充分利用。目前无论国内还是国外，提出很多降磷 方法，如磁选[ 3 ] 、酸浸[ 4 ] 、浮选圈、微生物浸出[ 6 - 7 ] 、铁水预处理 除磷[ 8 ] 、直接还原等，但效果都不太理想。为弄清高磷铁矿 中降磷难的原因，研究高磷铁矿中磷的赋存状态，对具有 不同赋存特征的磷提出相应的除磷思路，解决高磷铁矿 的利用问题。 1 矿石化学成分 矿样的化学成分如表1 所示。从表1 可以看出，可供 选矿回收的主要组分为铁f 锰可综合利用 ，品位为 2 7 ．1 6 ％。如果除去较难利用的硅酸盐中铁，则可利用品位 为2 3 ．9 4 ％。碱性系数较低，为0 ．0 9 8 2 。需要选矿排除的造 渣组分以S i O 为主，含量为5 2 ．1 5 ％。其他有害杂质磷和 硫的含量都较高，磷含量在1 ％左右。综合化学成分特点， 可以认为矿区内矿石属高硫高磷含磁铁矿的酸性碳酸铁 矿石。 表1 矿石的多元素分析结果 ／％ 成分 A sI T eF e 2 0 3M g OF e OK 2 0T i 0 2 N 1 t 2 0 食薰o ．0 2 22 7 ．1 6 1 4 ．6 8 1 ．鹳2 1 ．7 3 0 ．1 2O ．1 41 ．9 9 x 1 0 1 成分 SA 1 2 0 3C a OM n OP S i 0 2 灼失碱性系数 含量i ．J 幸0 j3 3 63 ．5 7 2 ．0 91 ．0 25 2 ，1 51 6 ．1 9 0 ．0 9 8 2 2 矿石的矿物组成 肉眼下矿石多显灰白色一灰黑色，具致密块状、条带状 或角砾状构造。经镜下鉴定和x 射线衍射分析 见图1 ，在 矿石中，铁矿物以菱铁矿为主，次为磁铁矿和黄铁矿。脉 石矿物主要是石英和硅酸盐矿物，硅酸盐矿物 以下统称 硅酸盐矿物 以绿泥石 含铁 居多，其他硅酸盐矿物微量， 如绢云母、石榴石 含铁 、角闪石 含铁 和长石等。 基金项目国家“十二五”科技支撑计划项目 2 0 1 3 B A B 0 7 8 0 1 1 ； 国家重点基础研究发展计划 9 7 3 计划 预研项目 2 0 11 C B 4 11 9 0 1 ； 湖北省自然科学基金重点资助项目 2 0 1 1 C D A 0 5 0 教育部长江学者与创新团队项目 I R T 9 7 4 收稿日期2 0 1 3 0 5 3 0 作者简介王树林 1 9 7 8 一 ，男，湖北洪湖市人，讲师，硕士，主要 从事矿物材料等方面的研究。 联系人黄志良 1 9 6 4 一 ，男，安徽望江县人，教授，博士，主要 从事矿物材料等方面的研究。 5 8有色金属工程2 0 1 4 年第4 卷第2 期 万方数据 ● 一 一★一黄铁W k、在砌。。w甲、I疋wI不j1．舢，毛．j【恕7cj帅．。．夭强、一h。峭I车，二。上二二≥；，一H一m，，，，。。。。。。 一 州 2 0 ／l j J 图1 矿样X R D 图谱 含磷矿物主要为细晶磷灰石，根据其原生沉积风化 地质特征，与胶磷矿相类似，因此可将含磷矿物统称为胶 磷矿。含锰单矿物主要为软锰矿，少量以类质同象分布在 菱铁矿中，见图2 。 x 射线尤于能量／k e V 图2 菱铁矿的X 射线能谱成分 3 主要组分物相分析 3 ．1 矿物单体成分 根据所选的磨矿粒级和在偏光显微镜镜下矿物分析 结果，把被包裹物的最小粒度确定为1 0L L m ，然后用化学 方法分析能被单体解离出的矿物成分含量。 胶磷矿，P 2 0 s 4 1 ．3 6 ％ 含磷1 8 ．0 6 ％ ，C a O5 6 ．3 8 ％。磁 铁矿，F e O3 0 ．0 7 ％，F e 2 0 36 8 ．2 8 ％，P 2 0 ，含量较少。黄铁矿， F e4 5 ．7 2 ％ F e O5 8 ．8 2 ％ ，S5 2 ．6 4 ％，含P 2 0 5 较少。菱铁矿， F e O5 7 ．4 0 ％，M n O2 ．3 6 ％，M g O0 ．5 9 ％，C a OI ．0 1 ％，S i 0 2 2 ．6 5 ％，P 2 0 ， 粒度大于1 0 斗m ，含磷矿物不能解离时，P 0 ， 2 ．1 2 ％；粒度小于1 0I x m ，部分含磷矿物能单体解离时， P 2 0 5 0 ．1 2 ％ 。赤 褐 铁矿，F e 2 0 38 4 ．2 7 ％，S i 0 21 ．2 8 ％，A 1 2 0 3 1 ．2 0 ％，P O ， 粒度大于1 0I x m ，含磷矿物不能解离时，P O ， 2 ．5 2 ％；粒度小于1 0 仙m ，部分含磷矿物能单体解离时， P 2 0 z0 ．1 2 啪。软锰矿，M n O9 9 ．5 6 ％，含P 2 0 5 较少。石英， S i 0 29 9 ．8 2 ％，含P 2 0 5 较少。硅酸盐矿物，S i 0 26 6 ．9 7 ％， F e 07 ．1 9 ％，F e ，O ，2 1 ．5 5 ％，M n O2 ．5 0 ％。 3 ．2 主要组分在各矿物中的分布 通过单矿物成分数据，结合矿物在矿石中的平均含 量，查清矿样中主要成分在各矿物中的赋存状态，结果如 表2 所示。 表2 主要组分在各矿物中分布／％ 总的来看，F e O 主要集中在菱铁矿中，占7 7 ．8 8 ％，部分 的F e O 分布在磁铁矿、黄铁矿中，共占1 2 ．7 5 ％。少量的 F e O 作为硅酸盐矿物的组分，占9 ．4 2 ％。F e 2 0 ，主要集中在 硅酸盐矿物、赤 褐 铁矿、磁铁矿等矿物中，分别占 4 3 ．8 8 ％，3 0 ．9 5 ％和2 5 ．1 7 ％。磷主要集中在胶磷矿中，占 9 7 ．8 3 ％。S i O 主要集中在石英矿物中，占5 0 ．5 4 ％，其余分 散在硅酸盐矿物中，占4 7 ．3 6 ％，少量被包裹于赤 褐 铁矿、 菱铁矿中。硫集中在黄铁矿中，占1 0 0 ％。 4 含磷矿物和含铁矿物的嵌布关系 扫描电镜分析表明，在矿石中大部分胶磷矿呈微细的 包裹体嵌布在菱铁矿集合体中，见图3 ，少量沿菱铁矿和脉 石之间分布，见图4 ，粒度粗者可至2 5 “m 左右，细小者小 于1I x m ，一般介于5 ～1 8I x m 。在部分磁铁矿集合体内部见 微细的胶磷矿的包裹体分布，见图5 。 有色金属工程2 0 1 4 年第4 卷第2 期5 9 万方数据 青色企屈工程N O N F E R R O u SM E T A L sE N G I N EE R l N G a 背敞剁电J 二像； b 铁而扫捕； c 磷面扫舶； d 一硅而j ㈨ 图3 微细的胶磷矿呈包裹体嵌布在菱铁矿 集合体中x 1 6 0 0 a 一7 f 散射电r 像 b 一铁Ⅲ扫批 c 卜一磷而} 俐I l d 广硅而十I - h f i 图4 胶磷矿呈环带状集合体沿菱铁矿和脉石 黑色 之间分布x 5 0 0 a ，一背散射电子像 b 一铁面扫描； c 一磷面扫描 图5 胶磷矿与多子L 状磁铁矿交生x 1 2 0 0 5 胶磷矿的嵌布粒度分析 采用过尺线测法在显微镜下对胶磷矿的嵌布粒度进 行统计，结果如表3 所示。胶磷矿的嵌布粒度较小，其中 1 0 ～1 8 “m 占4 1 ．5 3 ％，6 ～1 0i x m 占4 6 ．8 2 ％，属极细粒级嵌 布。单纯从嵌布粒度来看，欲使5 3 ％左右的胶磷矿呈单体 产出，对矿石要选择一1 0 “m 的磨矿细度，欲使1 0 0 ％左右 的胶磷矿呈单体产出，对矿石要选择一6t x m 的磨矿细度。 矿石中磷的赋存状态极为复杂，或因磷矿物粒度过 于细小、与铁矿物镶嵌关系十分密切，或是包裹或呈吸附 态分布在铁矿物中，因此欲通过选矿方法获得低磷铁精 矿的难度极大。根据磷的赋存特征，可将黄铁矿和磁铁矿 分步分选，因为其中胶磷矿包裹体少。包裹较多胶磷矿的 菱铁矿和褐铁矿，胶磷矿很难单体解离，但可以以连生体 形式产出。因此，在选择选矿药剂时可考虑药剂对胶磷矿 与菱铁矿及褐铁矿的连生体的表面敏感性。 表3 胶磷矿的嵌布粒度统计结果 粒度／I m a 比粒径线测颗粒数含量比分布／％累计含量腻 - 2 5 1 8 2 22 04 4 01 1 ．6 51 1 ．6 5 1 8 1 0 1 4 1 1 2l5 6 8 4 1 ．5 3 5 3 ．1 8 1 0 682 2 1l7 6 84 6 ．8 21 0 0 ．0 共计 37 7 61 0 0 ．0 6 结论 高磷铁矿中可供选矿回收的主要组分均为铁 锰可 综合利用1 ，品位为2 7 ．1 6 ％。如果除去较难利用的硅酸盐 中铁，则品位为2 3 ．9 4 ％。碱性系数较低，为0 ．0 9 8 2 。需要 选矿排除的造渣组分以S i O 为主，其他有害杂质磷和硫 的含量都较高，磷含量在1 ％左右。矿样中，大部分胶磷矿 呈微细的包裹体嵌布在菱铁矿集合体中，少量沿菱铁矿 和脉石之间分布。胶磷矿嵌布粒度较小，属极细粒级嵌 布。黄铁矿和磁铁矿中胶磷矿包裹体少可优先分选，菱铁 矿和褐铁矿包裹较多的胶磷矿，很难单体解离，可以连生 体形式产出。 参考文献 [ 1 ] 毕学工，周进东，黄治成，等．高磷铁矿脱磷工艺研究现状[ J ] ． 河南冶金，2 0 0 7 ，1 5 6 3 - 7 ，2 2 ． [ 2 ] 艾光华，李晓波，周 源．高磷铁矿石脱磷技术研究现状及发 展趋势[ J ] ．有色金属科学与工程，2 0 11 ，2 4 5 3 5 8 ． [ 3 ] 衣德强，刘安平，尤六亿．梅山选矿降磷工艺研究及应用[ J ] ．宝 钢技术，2 0 0 3 1 1 3 1 7 ． [ 4 】皮科武，龚文琪，李育彪．鄂西某高磷铁矿石浸出脱磷试验研 究【J 】．中国矿业，2 0 1 0 ，1 9 9 4 8 5 2 ． [ 5 ] 孙克己，李逸群．弱磁性铁矿石脱磷选矿试验研究[ J ] ．中国矿 业，1 9 9 9 ，8 6 6 1 - 6 4 ． [ 6 ] 李槐华，沈慧庭，伍垂志，等．某高磷铁矿生物浸出除磷试验研 究[ J 】．矿冶工程，2 0 1 2 ，3 2 z 1 6 1 - 6 4 ． [ 7 】姜涛，金勇士，李骞，等．氧化亚铁硫杆菌浸出铁矿石脱磷 技术【J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 7 ，1 7 1 0 1 7 1 8 - 1 7 2 2 ． [ 8 】成宽，王勇，李中金，等．铁水脱磷技术的发展[ J ] ．炼钢， 2 0 0 2 ，1 8 6 4 6 5 0 ． 纛鎏_；一一珏。．一一一 万方数据