一种高磷赤铁矿中磷元素和铁元素物理解离的方法

摘要

本发明属于有价资源低碳分离提取技术领域，特别涉及一种高磷赤铁矿中磷元素和铁元素物理解离的方法。其特征是高磷赤铁矿粗磨、筛分、烘干后使用高速气流磨技术进行超细磨，将普通粒度80～200目的高磷赤铁矿细磨至平均粒度为2μm的超细粒度，细磨后的高磷赤铁矿粒径分布范围是10

说明书

技术领域

本发明属于有价资源低碳分离提取技术领域，特别涉及一种高磷赤铁矿中磷元素和铁元素不经熔化的物理解离方法。

背景技术

在我国的湖北、云南、河南等地区拥有丰富的赤铁矿资源，然而因为这些铁矿资源中磷含量非常高，有的甚至超过1.0％，这些赤铁矿未能有效的使用。按我国钢铁企业现行的生产技术水平要求，赤铁矿中含磷低于0.2％～0.3％，才具有合理的工业应用价值。近年来，国内高磷赤铁矿的开发利用已有许多研究成果，如纪军采用分散-选择性聚团脱泥-反浮选脱磷工艺、鲁军采用脱泥-选择性聚团-反浮选工艺处理高磷赤铁矿。这些研究结果表明，由于矿中铁元素、磷元素解离不充分，所以铁精矿中铁品位富集有限。中国专利公开的“一种高磷赤铁矿的选矿工艺及装置”(公开号：CN 101524665A)使用200～500目矿粉经旋风分离器风选分离获得品位63％以上、磷含量小于0.15％的铁精矿、铁回收率大于78％，该工艺限制条件是铁、磷化合物的解离程度、矿粉粒度分布情况。总而言之，现有各种方法，不论是浮选反浮选法、磁选法，均存在铁、磷化合物解离不充分、磨后矿粉粒度不均匀的问题，高磷赤铁矿的分选效果不佳。

发明内容

本发明目的是为了解决高磷赤铁矿中的铁、磷化合物解离不充分、磨后矿粉粒度不均匀的问题。

一种高磷赤铁矿中磷元素和铁元素物理解离的方法，其特征是高磷赤铁矿粗磨、筛分、烘干后使用高速气流磨技术进行超细磨，将普通粒度80～200目的高磷赤铁矿细磨至平均粒度为2μm的超细粒度，粒径分布范围是10²nm～10⁴nm，以实现高磷赤铁矿中磷元素、铁元素的物理解离。工艺过程为：

干燥后矿粉采用高速气流磨技术进行超细磨，矿粉超细磨过程中，参数控制如下：

(1)研磨气体压力：＞0.6MPa；

(2)分选机转速：5000～5500r/min；

(3)分选完毕后清洗设备，清洗时分选机转速为500～550r/min。

矿粉经进料阀送入磨机，研磨气体通过对置设置的喷嘴加速，气体喷射后达到高速而带动粉料运动。矿粉高速运动互相碰撞，形成流化床，物料在流化床内碰撞而变细，直至被分选出。破碎后的粉料随气流向出口处流动，通过分选轮，一台变频器控制分选电机带动分选轮旋转，细粉末被分离出，粗颗粒由壁上滑回研磨区继续研磨。气流和粉体的混合物在分离器中旋转而产生离心力，将物料甩出，超细矿粉随同气体经出风口流出。基于富铁物料与富磷物料密度的不同：Fe₂O₃的密度为4.90～5.30g/cm³，而磷灰石(Ca₅[PO₄]₃(F，OH))的密度为3.16～3.22g/cm³，两者相差1.55～1.65倍，以供后续工艺采用流态化方法实现富铁物质和富磷物质的分离和分别富集。

本发明基于对典型的高磷赤铁矿进行的化学分析，得知恩施地区高磷赤铁矿中TFe＝42.8％，P＝0.85％，即使最极端的情况——矿中的磷元素全部与铁元素化学结合，铁元素和磷元素的摩尔比为1∶1，折合质量比为56∶31＝1.8∶1.0；即与0.86％的磷元素以化合物形态存在的铁元素仅为1.5％，矿中仍有41％以上的铁元素单独存在，进而由扫描电镜观察和能谱分析，得知矿中磷元素、铁元素并未以互相化合存在，若能进行超细磨，有望予以分离。据之提出若将高磷赤铁矿细磨到一定程度，就有可能实现高磷赤铁矿中磷元素、铁元素的物理解离的推理设想。

本发明优点是采用超细磨高磷赤铁矿的方法实现高磷赤铁矿中磷元素、铁元素的物理解离，有利于后步实现高品位富铁物质和富磷物质的分别富集，分别获得富铁物质和富磷物质。

附图说明

图1为高速气流磨工艺设备示意图，

图中1自动给料机，2压缩空气，3研磨机，4旋风分离器，5粉料出口，6压缩空气，7细粉出口，8过滤器，9压缩机，10循环水，11补充氮气。

图2为超细磨后高磷赤铁矿的粒度分布情况(平均粒径：2.924μm)，

图中q为粒度分布；Q为累积分布。

具体实施内容

按照本发明将湖北恩施某高磷赤铁矿粗磨、筛分、烘干后采用高速气流磨技术对其进行超细磨，细磨过程中研磨气体压力控制在＞0.6MPa、分选机转速控制在5000～5500r/min；而后分别使用激光衍射散射式粒度分布测定仪和电镜激光衍射分析对超细磨后的高磷赤铁矿粉的粒度以及不同矿粉颗粒中铁元素、磷元素含量进行测定，结果表明：采用高速气流磨技术对高磷赤铁矿进行超细磨，获得了平均粒度为2μm，粒径分布范围是102nm～104nm的超细铁矿粉，其中磷元素、铁元素解离程度较高，分别如表1及附图2所示。

表1为超细磨后高磷赤铁矿粉磷元素、铁元素的解离情况

由表1可以看出，仅颗粒1、2、3、6检测到磷含量，最高为11.83％，对应铁含量为16.73％；其余颗粒未检测到磷含量，说明高磷赤铁矿超细磨后磷元素、铁元素解离程度较高，可分别用于生产富磷及富铁物质。