国外某镜铁矿提纯试验研究

梁 磊 钱有军 汪 军 胡 斐

（1.中国冶金科技成果转化有限公司；2.中钢天源股份有限公司；3.中钢天源安徽智能装备股份有限公司）

镜铁矿作为一种储量丰富的铁矿资源，因其具有磁性较弱、矿物组成复杂、嵌布粒度偏细的特点，一直是较难提纯利用的矿种［1］。对于镜铁矿的分选，多采用磁化焙烧—阶段磨矿—磁选工艺［2-3］，但该工艺的适应性较弱，生产过程中指标波动较大。近些年，也有利用阶段磨矿—重选—强磁—反浮选［4-5］的联合工艺，有效提高了选别指标，促进了镜铁矿资源的高效开发利用技术。

国外某镜铁矿主要杂质仅有少量的硅、铝矿物，拟通过进一步提纯，将该矿石资源加工为高端材料的原料，但传统的磁选、浮选手段很难达到要求，故借鉴湿法冶金的方法，利用硅、铝矿物与酸碱反应机理，探究不同方法的除杂效果，为高质量利用该镜铁矿资源提供理论依据及实践参考。

1 试 样

试样来自非洲某矿区，对其进行化学成分分析和工艺矿物学分析，化学多元素分析结果见表1，铁物相分析结果见表2，硅、铝元素分析结果见表3、表4。

由表1、表2 可知，试样中全铁含量68.04%，主要杂质SiO2、Al2O3含量分别为1.33%和0.726%，其他杂质含量较少；铁元素中赤褐铁矿占比最高，达98.18%，其次为磁性铁和硅酸铁，占比分别为1.23%和0.50%；该铁矿石属于高品质镜铁矿，有用于制备高端铁红的可能，但后续需关注Si、Al杂质的去除。

由表3、表4 可知，元素硅主要赋存在石英中，分布率为31.75%，其次赋存在云母、黏土矿物中，分布率分别为23.81%、20.64%，少量赋存在钠长石、镜铁矿、褐铁矿中，其他矿物中分布较少；元素铝主要赋存在黏土矿物和云母中，分布率分别为33.33%和30.56%，其次赋存在镜铁矿中，分布率为25.00%，少量赋存在褐铁矿、钠长石中，其他矿物中分布较少。

2 试验结果及讨论

铁氧体磁器件对铁红中硅、铝含量要求较为严苛，因该试样有害杂质主要分布在石英、云母和黏土矿物中，结合矿物之间的特性差异，拟分别采用浮选法、碱浸和酸浸方法探索对试样中杂质的去除效果。

2.1 浮选除杂磨矿细度试验

利用试验室PE100×60 颚式破碎机将物料破碎至-3 mm，然后利用φ305 mm×305 mm 干式球磨机磨矿。碳酸钠作调整剂、用量1 000 g/t，淀粉作抑制剂、用量800 g/t，十二按作捕收剂、用量150 g/t，浮选矿量300 g，利用试验室1 L 挂槽浮选机进行浮选分离，探索不同磨矿细度下的浮选指标，试验结果见表5。

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由表5 可知，当磨矿细度-0.025 mm 含量由81.41%增加到91.36%时，精矿中硅、铝含量均有所增加，即磨矿细度增加后，药剂对目的矿物的捕收能力略有降低，不利于硅、铝的去除；故磨矿细度为-0.025 mm81.41%时，可获得产率59.00%、TFe 含量68.54%、SiO2含量1.01%、Al2O3含量0.41%的浮选精矿。

2.2 碱浸除杂试验

2.2.1 碱浸磨矿细度试验

根据硅、铝氧化物的化学特性，探索NaOH 对杂质含量的去除效果。固定试验矿量100 g，NaOH用量1 000 kg/t，浸出反应温度90 ℃，浸出时间6 h，探索磨矿细度分别为-0.003 mm 含量13%和50%的除杂效果。试验以浸出后产品中的SiO2、Al2O3含量以及SiO2、Al2O3去除率和铁损失率来表征浸出效果（下同），试验结果见表6。

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由表6 可知，增加浸出细度可改善碱浸效果，随着磨矿细度的增加，浸出产物中的SiO2、Al2O3含量下降，铁损失率增加；故选择磨矿细度为-0.003 mm50%，此时浸出产品中的SiO2含量0.495%、去除率为69.24%，Al2O3含量0.229%、去除率达78.44%，铁损失率为4.92%。

2.2.2 碱浸NaOH用量条件试验

固定试验矿量100 g，磨矿细度-0.003 mm50%，反应温度90 ℃，浸出时间6 h，考察NaOH 用量对浸出效果的影响，试验结果见表7。

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由表7 可知，增加NaOH 用量，对SiO2、Al2O3的浸出效果改善不明显，且铁损失率明显增加；综合考虑，NaOH 用量选择1 000 kg/t，此时浸出产品中的SiO2含量0.495%、去除率69.24%，Al2O3含量0.229%、去除率78.44%，铁损失率为4.92%。

2.2.3 碱浸时间条件试验

固定试验矿量100 g，磨矿细度-0.003 mm50%，NaOH 用量1 000 kg/t，反应温度90 ℃，考察浸出时间对浸出效果的影响，试验结果见表8。

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由表8可知，延长浸出时间，对SiO2、Al2O3的浸出效果有所改善，且铁损失率略有增加；故选择浸出时间为12 h，此时浸出产品中的SiO2含量0.467%、去除率72.32%，Al2O3含量0.213%、去除率80.88%，铁损失率为9.33%。

2.3 酸浸除杂试验

2.3.1 酸浸磨矿细度试验

结合硅、铝氧化物的特点，用氢氟酸作浸出剂，探索不同浸出细度下的除杂效果。固定试验矿量100 g，氢氟酸（质量浓度40%）用量220 kg/t，浸出温度80 ℃，浸出时间6 h，考察浸出细度对试验结果的影响，试验结果见表9。

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由表9 可知，随着浸出细度的增加，硅去除率增加，铝去除率先增加后降低，铁损失率增大；综合考虑，浸出细度为-0.025 mm81.41%时，酸浸效果较好。

2.3.2 酸浸用量条件试验

固定试验矿量100 g，磨矿细度- 0.025 mm81.41%，浸出温度80 ℃，浸出时间6 h，考察氢氟酸用量对试验结果的影响，试验结果见表10。

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由表10可知，随着氢氟酸用量的增加，浸出产品中的SiO2含量总体呈降低趋势，Al2O3含量波动变化，铁损失率增加；当氢氟酸用量为370 kg/t 时，浸出产品中的SiO2含量0.387%、去除率77.24%，Al2O3含量0.173%、去除率84.58%，铁损失率10.00%；继续增加氢氟酸用量，浸出产品中的SiO2含量趋于稳定，Al2O3含量却有上升趋势，铁损失率却快速增加；因此，氢氟酸用量选择370 kg/t。

2.3.3 酸浸时间条件试验

固定试验矿量100 g，磨矿细度-0.025 mm81.41%，氢氟酸用量370 kg/t，浸出温度80℃，考察浸出时间对浸出效果的影响，试验结果见表11。

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由表11可知，随着浸出时间的延长，浸出产品中的SiO2、Al2O3含量降低，铁损失率增加；当浸出时间为6 h 时，浸出产品中的SiO2含量0.276%、去除率85.57%，Al2O3含量0.182%、去除率85.58%，铁损失率20.00%；继续延长浸出时间，浸出产品中的SiO2含量下降不明显，铁损失率增加；综合考虑，浸出时间选择6 h。

3 结 论

（1）国外某镜铁矿资源全铁含量68.04%，主要杂质SiO2、Al2O3含量分别为1.33%和0.726%，其他杂质含量较少。矿物学分析表明，主要杂质元素集中富集在黏土矿物和云母矿物中，是后期除杂需要重点关注的矿物。

（2）浮选除杂试验结果表明，磨矿细度的增加导致捕收剂选择性降低，不利于杂质矿物的去除；在磨矿细度为-0.025 mm81.41% 时，可获得全铁品位68.54%、SiO2含量1.01%、Al2O3含量0.41%的浮选精矿，硅、铝杂质含量仍较高。

（3）碱浸试验结果表明，浸出细度和温度的提高，有利于杂质的去除；在浸出细度-0.003 mm50%，NaOH 用量1 000 kg/t，浸出时间12 h 时，浸出产品中的SiO2含 量0.467%、去 除 率72.32%，Al2O3含 量0.213%、去除率达80.88%，铁损失率9.33%。

（4）酸浸试验结果表明，随着浸出细度、HF 用量和浸出时间的增加，可提高浸出杂质去除率，但同时也增加了铁元素的损失率。在浸出磨矿细度-0.025 mm81.41%、氢氟酸用量370 kg/t、浸出时间6 h的条件下，硅、铝相对去除率为85.57%、85.58%，铁损失率为20.00%。此时，产品中硅、铝含量分别降至0.276%、0.182%，可获得高品质镜铁矿产品。