从硫铁矿烧渣中回收铁的试验研究

刘佳宇 曲明辉

【摘要】为了综合利用硫铁矿烧渣，通过试验研究确定回收铁的工艺为磁化焙烧、磁选流程，所生产的铁精矿产率为60%，品位为61.10%，回收率为75.29%，其含硫为0.35%，符合工业高炉炼铁的标准。

【关键词】硫铁矿烧渣；回收铁

我国自20世纪50年代開始利用烧渣从中回收铜、铅、锌、钴、金、银等有色金属和稀贵金属，生产化工原料、建材制品、选铁矿粉和炼铁原料等。这样不仅提高了资源的利用率，还减少了硫铁矿烧渣对环境的污染。

一、慨况

硫铁矿烧渣（又称硫酸渣）是生产硫酸时焙烧硫铁矿产生的废渣。烧渣一般采用堆填处置，占用土地，对堆存地周围土壤、水体和大气均产生严重污染。而烧渣中含有铁20%～60%，少量铜、锌和微量金、银等有价值元素，它是一种二次资源。由于硫铁矿烧渣是硫铁矿在900℃左右焙烧后的产物，已不再是天然矿物，其物化性质有了很大改变。而且不同产地的硫酸渣，其矿物组成、物化性质也不相同。烧渣中磁铁矿和赤铁矿与脉石之间多以连生体形式存在，磁铁矿、赤铁矿呈浸染状、蜂窝状，被细小的脉石充填以及磁铁矿、赤铁矿呈皮壳状包裹着脉石，烧渣中矿物这种复杂的连生结构严重影响选别精矿品位的提高。我国硫铁矿烧渣的利用率还较低，开展烧渣综合利用研究，从中提取有价金属，使其变废为宝，对提高企业效益，防止环境污染，有很大的经济意义和现实意义。为此，本试验以某磷化工企业的硫铁矿烧渣为原料，进行了回收铁的工艺研究。

二、试样及工艺矿物学研究

（一）试样

本次试验矿样为某厂提供，试样中干矿样TFe品位48.55%，试样里面还含有可溶物质，把试样溶入水，清洗后烘干，测得原试样铁品位为49.52%。本烧渣因含铁品位低、含硫高，不能直接利用。如要变成合格的铁精矿，必须对其进行富集处理。本文对试样进行了化学多元素分析和铁的物相分析。

（二）工艺矿物学研究

经显微镜下鉴定和射线衍射分析查明，残存的硫化物呈磁黄铁矿特性，其次为假象赤铁矿，非金属矿物主要为石英和石膏。对试样进行粒级筛析，了解试样粒度组成及铁的分布情况。对各种矿物的赋存状态进行了鉴定，磁铁矿常呈不规则粒状，部分为圆粒状，镜下反射色较天然磁铁矿略为暗淡。根据集合体形态和与其他矿物嵌连关系大致可将样品中磁铁矿分为3种产出形式。一是单体粒状，粒度普遍较为细小，大多在0.01～0.1mm。二是与脉石矿物混杂交生构成极为复杂的镶嵌关系，其中最主要的表现特征是磁铁矿围绕脉石矿物边缘形成镶边结构，而集合体中磁铁矿分布杂乱，粒度细小者仅为0.002mm左右。少数脉石边缘镶嵌的磁铁矿宽度仅0.005～0.01mm，从而构成皮壳状交生关系。三是呈细小的包裹体嵌布在脉石矿物中，粒度一般0.01～0.05mm。假象赤铁矿和赤褐铁矿的产出形式和粒度变化范围与磁铁矿大致相同，在大多数赤铁矿颗粒中可常见微粒磁铁矿分布。由于部分磁铁矿与脉石矿物镶嵌，因此样品中呈单体产出的铁矿物（包括磁铁矿、假象赤铁矿和赤褐铁矿）仅占2/3～3/4，连生体现象普遍呈现。样品中脉石矿物部分呈单体出现，部分与磁铁矿交生，粒度一般0.03～0.15mm。综合分析试样的矿相研究结果，可以判断此次硫铁矿烧渣样品中的主要金属矿物为磁铁矿、假象赤铁矿和赤褐铁矿，其次为少量硅酸铁、硫酸铁和硫化铁。样品中非金属成分以石英为主，其次为透辉石和石膏。试样中的矿物组成成分较多，矿物颗粒细小，连生体占30%以上，各矿物颗粒间相嵌关系极为复杂。以磁铁矿为例，单体磁铁矿颗粒细小，与其他矿物相嵌产出形成有3种之多，而分布于脉石颗粒边缘的磁铁矿如不采用细磨，则难以使之单体解离。在显微镜下观察，试样的单体解离度约为-0.074mm，粒级占95%。假象赤铁矿和赤褐铁矿中含有微细粒的磁铁矿。此试样属难选物料，考虑到各组成矿物天然物理化学性质经焙烧后进一步发生变化，因此，需要考虑采用多种选矿方法组合的联合流程，才能使之有效分离。

三、试验研究

第一，常规选矿方法回收铁的研究。通过对硫铁矿烧渣进行重选、浮选、磁选条件试验的研究，均未能获得指标合格的铁精矿。硫铁矿烧渣是硫铁矿在900℃左右焙烧后的产物，已不再是天然矿物，其物化性质有了很大改变。烧渣中铁矿物密度较天然铁矿物密度低，铁矿物多呈蜂窝状结构，其与脉石矿物的密度差较小，使重选工艺分选效果很差。应用阳离子反浮选工艺虽可以取得一定的分选效果，但被铁矿物呈皮壳状包裹着的脉石很难上浮，仍不能获得理想的分选指标。采用磁选工艺提取磁铁矿时，由于烧渣中磁铁矿的疏松结构使之形成强烈的磁团聚，使脉石夹杂现象严重，大量脉石进入磁选精矿中。

第二，磁化焙烧、磁选。从硫铁矿烧渣多元素分析可知，烧渣中弱磁性铁占有很大的比例，直接磁选难以获得高品位铁精粉。将硫铁矿烧渣在马弗炉内加热至一定温度并与还原剂作用，使渣中弱磁性Fe2O3转变成磁性较强的Fe3O4，然后磁选可得到高品位铁精矿，还原剂一般选用焦炭粉或煤，焦炭粉还原速度较慢，但带入杂质少，煤还原速度较快，但硫含量较高。

常规的选矿方法难以获得质量合格的铁精矿，将硫铁矿烧渣进行磁化焙烧、球磨、磁选选别，可以获得产率为60%，品位为61.10%，回收率为75.29%的铁精矿，其含硫为0.35%，符合工业高炉炼铁的标准。

参考文献

[1]彭玉林.永平铜矿硫精矿烧渣制备铁精矿的工艺与实践[J].有色金属科学与工程，2012（02）.

[2]常苗.硫铁矿烧渣的综合利用探析[J].硫磷设计与粉体工程，2013（03）.