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  • 常见铁矿石及铁矿石物相分析流程的选矿工艺技术
  • 来源: 作者: 时间:2018-10-17 浏览次数:481
  • 铁物相分析(phase analysis)即对物质中各组成成分的存在的状态、形态、价态进行确定的分析方法。利用物理原理的方法有比重法、磁选法、X射线结构分析法等。或利用不同溶剂,将物质及其组分的各种不同的相进行选择性分离,然后再用物理或化学分析方法,确定其组成或结构。此外,还有价态分析。结晶基本成分分析和晶态结构分析等均属物相分析。物相分析主要用于金属与合金,岩石、矿物及其加工产物等领域。 铁矿石中,铁主要以氧化物(赤铁矿、磁铁矿和镜铁矿)、氢氧化物(褐铁矿和针铁矿)和碳酸盐(菱铁矿)等状态存在。有时伴生有硫化矿物(黄铁矿和磁黄铁矿)。其脉石矿物以硅酸盐为多见。 铁矿的物相分析虽有研究,但还不够系统和完善,多半在特定的矿区内制定分析流程。因此本节所述方法还应根据矿区特点,结合岩矿鉴定工作和地质的需要,进行具体分析和应用。


    一、一般铁矿石所采用的分析流程为:


    1、磁性铁(磁铁矿、磁黄铁矿)的测定: 称取0.5——1克试样,置于400毫升烧杯中,加50——60毫升水,用包有铜套的条形磁铁在烧杯中来回移动。将磁铁上吸附的磁性矿物移入另一烧杯中,取下铜套,用水冲洗铜套上的磁性矿物于烧杯中。重复操作直至试样中的磁性矿物全部选净为止。继而在盛有磁性矿物的第二个烧杯中进行磁选,将磁性矿物移入第三个烧杯中,直至第二个烧杯中的磁性矿物全部选净。合并第一、二个烧杯中的非磁性矿物。 将第三个烧杯中的磁性矿物,加热浓缩至小体积,加15毫升盐酸在低温下分解试样,用氯化亚锡还原后,以重铬酸钾容量法测定铁。


    2、菱铁矿的测定: 将非磁性部分试样移入250毫升烧杯中,加2N乙酸100毫升。在水浴上浸取1——2小时,用玻棒时加搅动取下,过滤。用水洗6——7次,滤液中加1∶1硫酸5毫升,在电热板上蒸发至硫酸冒烟。滴加几滴过氧化氢除去有机物,加入盐酸10毫升,低温加热至盐类溶解。用氯化亚锡还原,以重铬酸钾容量法测定铁。


    3、赤铁矿、褐铁矿的测定: 将浸取菱铁矿的残渣移入原烧杯中,加入含3克氯化亚锡的4N盐酸100毫升。在水浴上浸取1——2小时,用玻棒经常搅动,取下,过滤。用5%盐酸溶液洗涤6——7次,滤液浓缩至50毫升左右,用10%高锰酸钾溶液氧化至出现粉红色。煮沸破坏过量的高锰酸根,氧化后的铁再用氯化亚锡还原,以重铬酸钾容量法测定铁。


    4、硫化铁的测定: 浸取赤铁矿、褐铁矿后的不溶残渣,放入瓷坩埚中灰化。沉淀移入原烧杯中,加王水15毫升,加热使试样完全分解。取下过滤,滤液用100毫升容量瓶承接。分取部分溶液,用磺基水杨酸比色法测定铁。


    5、硅酸铁的测定: 浸取硫化铁后的不溶残渣连同滤纸放入刚玉坩埚中。灰化后,加入过氧化钠,在700°熔融,冷却。用水浸取,盐酸酸化。以氯化亚锡还原,用重铬酸钾容量法测定铁。


    6、硫酸铁的测定: 硫酸铁有时出现在硫化矿床的氧化带,经常以FeSO4?7H2O形式存在。此矿物很不稳定,在空气中氧化并失水即形成盐基性硫酸铁。硫酸铁极易溶于水中。通常是把试样溶解在只含有几滴稀硫酸的水中,过滤后,滤液进行铁的测定,为硫酸铁中铁的含量。


    7、金属铁的测定: 铁矿石中金属铁很少存在,有时在试样加工过程中混入少量金属铁,需要对金属铁进行测定。 用硫酸铜(或氯化汞,三氯化铁)溶液使金属铁成为亚铁而转入溶液中(Fe+Cu2+→Fe2++Cu),过滤,加铝片除铜后用重铬酸钾容量法测定铁。 1.试剂 硫酸铜溶液 10% 溶解中性不含铁的无水硫酸铜100克(或CuSO4?5H2O160克)于1000毫升水中。如果不能确定硫酸铜是否为中性而且不含铁,应将硫酸铜溶于900毫升水中,然后加入碱式碳酸铜3CuCO3胲3Cu(OH)2胲H2O(20毫升水中含铜4克),连续搅拌,放置澄清。用致密滤纸过滤并用水稀释至1000毫升。 2.分析步骤 称取1克试样,置于250毫升锥瓶中,加入硫酸铜溶液20毫升、水40毫升,加热微沸15——20分钟。稍冷后用定性滤纸过滤,滤液以250毫升锥瓶承接,用水洗锥瓶及滤纸各4——5次,滤液体积不超过100毫升。加入1∶4硫酸15毫升,放入纯铝片几块(约0.5——1克),加热使铜全部沉析到铝片上。在流水槽中迅速冷却,过滤、用冷水洗数次。加二苯胺磺酸钠指示剂2滴,用重铬酸钾标准溶液滴定至溶液呈蓝紫色。若金属铁的含量很低,则改用磺基水杨酸比色法测定铁。


    选矿工艺流程是指开采的矿石经过各个作业后得到符合冶炼要求的精矿的生产过程。


    选矿工艺流程主要包括:矿石破碎与筛分、球磨机磨矿与分级机分级、矿物分选(重选、浮选与磁选等)、矿物质脱水(浓缩、过滤、干燥等)。


    选矿设备包括给料机、破碎机、球磨机、分级机、振动筛、摇床、磁选机、搅拌筒、浮选机等设备。


    铁矿石有很多种类,不同铁矿石工艺技术也是截然不同的,选矿工艺就是根据不同矿石的性质选择不同的选矿方式,达到最好的选矿效果。


    二、常见的铁矿石的选矿工艺技术:


    1、磁选矿石


    (1)、单一磁铁矿石


    单一磁铁矿石中铁矿物绝大部分是磁铁矿,此类矿石选矿生产历史最长,由于矿石组成简单,常采用弱磁选方法。


    对于大中型磁选厂,当磨矿粒度大于0.2毫米时,常采用一段磨矿磁选;小于0.2毫米时,则采用两段磨矿磁选。若在粗磨能分出合格尾矿时,则采用阶段磨矿磁选。


    缺水地区,则采用干式磨矿干式磁选,被贫化了富磁铁矿石或贫磁铁矿石,一般用干式磁选剔除脉石,前者得到块状富矿石;后都经磨矿磁选获得精矿。


    为了获得高品位精矿,可将磁铁矿精矿用反浮选或击震细筛等方法处理。为了提高回收率,可考虑尾矿再选等工艺进一步回收。


    (2)、含多金属磁铁矿石


    含多金属磁铁矿石脉石中含有硅酸盐或碳酸盐矿物,常伴生蓼铁历、钴黄铁矿或黄铜矿以及磷灰石等。此类矿石也有较多的选矿生产实践,一般采用弱磁选与浮选联合流程,即用弱磁选回收铁,浮选回收硫化物或磷灰石等。


    原则流程分为弱磁选-浮选和浮选-弱磁选两种,这两种流程的磁铁矿与硫化物的连生体去向不同,前一流程,连生体主要进入铁精矿中;后一流程,主要进入硫化物精矿中,所以,在同样磨矿粒度下,先浮后磁流程可以得到含硫化物较低的铁精矿和回收率较高的硫化物精矿。


    此类矿石常有自熔性的,应该注意保持精矿的自熔性。还有的含镁较高,镁有的呈类质同像赋存于磁铁矿中,难以用机械选矿方法与铁分离。


    2、弱磁性铁矿石


    (1)单一弱磁性铁矿石


    包括沉积变质型、沉积型、热液型和风化型矿床的赤铁矿石、菱铁矿石、褐铁矿石和赤铁(镜铁)-菱铁矿石等。此类矿石选矿生产实践较少,由于矿物种类多,嵌布粒度范围广。


    选矿方法较多,常用的方法可分两种,第一种是焙烧磁选,焙烧磁选是选别细粒到微粒(<0.02毫米)弱磁性铁矿石的有效方法之一。当矿石中矿物复杂,用其他方法难以得到良好指标时,应该用磁化焙烧磁选法。75——20毫米的块矿用竖炉还原焙烧已有长期生产经验;20毫米以下的粉矿的磁化焙烧炉生产实践较少。目前,粉矿常用强磁选、重选、浮选行方法或联合流程进行选别。二是重选、浮选、强磁选或其联合流程。浮选是选别细粒到微粒弱磁性铁矿石的常用方法之一。有正浮选和反浮选两种原则流程。前者适用于不含易浮脉石的石英质赤铁矿石,后者适用于脉石易浮的矿石,均有生产实践。重选和强磁选主要用于选别粗粒(20——2毫米)和中粒弱磁性铁矿石,粗粒和极粗粒(>20毫米)矿石的重选常用重介质或跳汰选矿;中到细粒矿石则用螺旋选矿机、摇床、扇形溜槽和离心选矿机等流膜重选方法,粗、中粒矿石的强磁选常用干式感应辊式强磁选机;细粒矿石常用温式感应介质强磁选机。目前,由于细粒矿石的强磁选精矿品位不高,而重选单位处理能力较低,所以常组成强磁-重选联合流程,用强磁选丢弃大量合格尾矿,然后重选进一步处理强磁精矿,以提高品位。


    (2)含多金属弱磁性铁矿石


    主要是热液型和沉积型含磷或硫化硪的赤铁矿石或菱铁矿石。此类矿石一般用重选、浮选、强磁选或其联合流程回收铁矿物,用浮选回收磷或硫化物。


    热液型含磷灰石赤铁矿石和含铜硫菱铁矿石可以用浮选方法。


    沉积型含磷鲕状赤铁矿石,虽然可以用浮选法与铁分离,但往往难于富集成磷精矿,并且铁回收率降低甚多。可以考虑剔除大粒度脉石后,冶炼高磷生铁,再回收钢渣磷肥。


    风化矿床的铁帽含有有色金属的褐铁矿石,常伴有铜、砷、锡等伴生成分无单独矿物,难以用选矿方法与铁分离,正在研究氯化焙烧等方法处理。红土型含镍铬钴褐铁矿中石,伴生成分也没有单独矿物,焙烧氨浸和离析磁选等方法正在研究中。


    (3)磁铁-赤(菱)铁矿石,第一种是单一磁铁-赤(菱)铁矿石,矿石中铁矿物有磁铁矿和赤铁矿或菱铁矿,多呈细粒嵌布;脉石主要是石英,有的含有较多的硅酸铁。磁铁在矿石中的比例是变化的,从矿床地表向深部逐渐增加。此类矿石常用的方法有两种:弱磁选与重选、浮选、强磁选联合。弱磁选回收磁铁矿,用重选、浮选或强磁选回收弱磁性铁矿物的串联流程,近年来用得较多。这种流程中,弱磁选-浮选、浮选-弱磁选和弱磁选-重选已用于生产;弱磁选-强磁选和弱磁选-强磁选-重选也正在建厂。通过生产实践,对弱磁选-浮选流程,趋向于把浮选放在弱磁选之前,生产更为稳定,便于操作管理;对弱磁选-重选流程,趋向于改成弱磁选-强磁选或弱磁选-强磁选-重选流程。磁化焙烧磁选法或与其它方法的并联流程。与单一弱磁性铁矿石的磁化焙烧磁选相似,但在磁化焙烧磁选与其它选矿方法的并联流程中,粉矿采用的是弱磁选与其他方法联合。这种并联流程已有生产实践。此外,也研究了焙烧磁选与其他方法的串联流程,即焙烧磁选的精矿再用浮选、重选或旋转磁场磁选等方法精选,进一步提高精矿品位,目前还没有用于生产。


    (4)含多金属磁铁-赤(菱)铁矿石


    此类矿石中铁矿物主要是磁铁矿和赤铁矿或菱铁矿,中到细粒嵌布;脉石矿物有硅酸盐和碳酸盐矿物或莹石等;伴生成分有磷灰石、黄铁矿、黄铜矿和稀土矿物等。


    此类矿石的选矿方法是铁矿石中最复杂的,一般采用弱磁与其他方法的联合流程,即用弱磁选回收磁铁矿;用重选、浮选或强磁选回收弱磁性铁矿物和用浮选回收伴生成分。

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