高磷铁矿的脱磷技术——选矿法与湿法脱磷的比较

磷铁矿作为一种储量大的矿产资源，日渐体现其价值。我国的高磷铁矿石储量75亿t，约占全国铁矿总储量的15%，但真正可利用的高磷铁矿资源并不丰富。为实现高磷铁矿的综合利用，很多学者都对脱磷工艺进行了研究，包括选矿法、浸出法、冶炼法等。

高磷铁矿储量丰富，种类繁多。我国的高磷铁矿尽管成矿时间有所不同，但成矿机理却相似，最典型的代表是鄂西宁乡式高磷鲕状赤铁矿和宣龙式高磷鲕状赤铁矿。我国高磷铁矿大多产于早震旦世(宣龙式铁矿)和显生宙的中奥陶世、泥盆纪等地层，在沉积过程中，铁质不易溶于水体只能呈悬浮物(三价铁矿物)或胶体少量形成迁移和沉积，鲕粒的形成是由水体波动时的能量使铁质悬浮物或胶体围绕石英或其他矿物碎屑旋转，形成多层环带，为此鲕粒有核心或无核心之别。

高磷铁矿的矿物结构复杂，以鲕状高磷铁矿为主。铁氧化物一般以赤铁矿为主，另外可能还包括菱铁矿、磁铁矿、褐铁矿、针铁矿等。脉石矿物主要包括石英、磷矿物、绿泥石、碳酸盐等。

选矿法脱磷

选矿法脱磷是将矿石磨细，使铁矿物与磷矿物充分解离，再进行重选、浮选和磁选脱磷的方法，包括反浮选、选择性絮凝反浮选以及磁选—反浮选等联合工艺。其中通过常规选矿脱磷难以实现高效脱磷，脱磷后磷含量一般在0.2%以上，铁回收率50%～70%。脱磷率高一般表现为捕收剂对磷的捕收效果强，但是在选矿过程中被尾矿带出的铁多，导致铁回收率低。

1 重选法

重选法是根据矿物密度系数之差进行分选的方法，合理利用重选可以提铁降硅、降低磨矿成本和防止过磨。朱江采用重选法进行试验，脱磷后磷含量0.981%，且铁回收率较低。陈文祥采用重选—化学浸出法，得到了品位55.10%，铁回收率67.15%、磷含量0.092%的铁精矿。

2 浮选法

浮选法根据分选的有价组分不同分为正浮选与反浮选。正浮选用阴离子捕收剂正浮铁矿物，而反浮选用阳离子捕收剂反浮脉石。高磷铁矿脱磷的浮选工艺包括反浮选、选择性聚团—反浮选、选择性絮凝—脱泥—反浮选和磁选—反浮选等。

3 磁选法

磁选法是通过铁矿石中各相磁导率的差异而达到分离铁磷的方式，磁选法简单且成本较低，是脱磷的一个重要方法。但高磷鲕状赤铁矿中赤铁矿与磷灰石的磁导率差别较小，所以需要足够细磨，会大大增加磨矿成本，且单一的磁选法脱磷效果低。

湿法脱磷

湿法脱磷是指利用酸碱试剂或微生物选择溶解矿物分离铁磷的方法，主要包括了化学浸出法和微生物浸出法。酸浸是高磷铁矿脱磷最有效的方法之一，但脱磷的效果与含磷酸盐的溶解度有关，溶解度越高则脱磷效果越显著。微生物浸出的方法作用温和，脱磷率最高可达80%以上，但是浸出速率慢，高脱磷率往往需要较长的浸出周期。

1 化学浸出法

根据磷较氧化铁更易与酸作用的化学性质，化学浸出法采用硫酸、硝酸、盐酸将含磷矿物溶解，实现脱磷。酸浸法是一种非常有效的脱磷方法，流程简单，不需细磨就能溶解、脱除脉石中大部分的含磷酸盐，适用于处理磷含量高、含磷矿酸盐溶解度高的高磷铁矿。但酸浸法容易将矿石中的可溶性铁矿物溶解，导致铁回收率低、耗酸量大，并且大规模使用硫酸浸出会污染环境。

2 微生物浸出法

微生物湿法脱磷是指利用微生物代谢产酸使磷矿物溶解,微生物浸出脱磷采用硫杆菌浸矿，将矿石中的硫化物转化为硫酸从而与磷灰石反应脱磷。脱磷溶液可以回收，具有成本低，无环境污染的优点。但在实际生产中所需的细菌需要采集、分离、培养等程序，生产周期长。

3 冶炼法脱磷

冶炼法的原理是炼钢铁水中磷和碱性渣反应形成含磷渣，实现脱磷。冶炼法脱磷分为高炉出铁场脱磷、铁水预处理脱磷和转炉脱磷，但由于高炉冶炼对原料磷含量限制较严格(磷含量＜0.15%)，不能直接利用磷含量较高的高磷铁矿，存在成本高的劣势，而直接还原工艺对原料磷含量要求相对较低。

4 直接还原法脱磷

直接还原法脱磷是使用气体或固体还原剂，把矿石中的铁氧化物选择性地还原成金属铁，而磷酸盐不被还原进入铁相，通过磁选或熔分等工艺脱磷的方法。直接还原法分为气基直接还原法和煤基直接还原法。它符合钢铁行业追求绿色环保高效的特点，在处理复杂铁矿石上有着巨大潜力。采用直接还原法联合磁选或熔分的方法，脱磷后磷含量可降至0.1%左右，铁回收率较高，一般在80%以上。