几内亚某铁矿床磷赋存情况及降磷方法探究.pdf

第2 1卷第5期2023年10 月矿业工程Mining Engineering17几内亚某铁矿床磷赋存情况及降磷方法探究马嘉伟，齐贺，张斌（中钢设备有限公司，北京10 0 0 8 0）摘要：根据几内亚某地区的铁矿地质勘探资料，对该地区某高磷铁矿石中磷元素在各类矿物中的赋存情况进行研究。为满足国际市场对进口铁矿石的磷元素的要求（P0.07%），结合磷在铁矿石中以胶体状态存在的现象，探究一种以露天采矿机采矿湿筛脱泥的降磷方法。关键词：红土型铁矿；降磷方法；脱泥；露天采矿机；湿筛中图分类号：TD11文献标识码：A文章编号：16 7 1-8 550（2 0 2 3）0 5-0 0 17-0 4大概形成于第三纪中期，遭受了长期强烈的热0引言带风化作用。铁矿石主要包括三种矿化形式，近些年随着世界上几大铁矿石生产企业，分别为风化矿化、赤铁一针铁矿矿化和硅质矿如淡水河谷、力拓、必和必拓、FMG等公司的化。不断地压低生产成本，提高矿石产量，其市场1）风化矿化。该矿床顶部为风化矿化，分占有率已大幅地提升，国际市场对铁矿石品质为风化壳（CAP）和过渡带（TRN）。风化壳的要求也基本以它们的标准为主，其基本要求（C A P）从地表向下延伸，厚度变化很大（通常为 TFe=62%、Si 0,4.0%、A l,0,2.5%、P1040 m），在地表附近变成角砾。断裂和空隙0.07%、S0.0 5%1。因此要想更好地与世被黏土和三水铝石充填，由于高度的针铁矿胶界级的几大矿山生产企业分享市场的占有量就结，基底损失显著。风化壳（CAP）物质一般必须提高铁矿石的品质，降低铁矿石中有害杂以含有高浓度的三氧化二铝和磷有害元素为特质的含量。征（三氧化二铝5.2 8%，磷0.153%）。过渡带西非几内亚某区是世界著名的优质铁矿石（T R N），偶尔会直接出现在地表，裂隙充填程待开发地区，主要以TFe品位6 5%以上的赤铁度和针铁矿胶结程度都比CAP较低。一般来看，矿、针铁矿矿床为主，预计资源量在10 0 亿t以它是一个中等硬度、易碎区，铝和磷的品位中上，但该地区储量最大的一个矿区的磷含量却等（三氧化二铝2.44%，磷0.12 7%）。超出了世界对铁矿石品质P0.07%的要求，为2）赤铁针铁矿矿化。该矿床风化矿化带此如何降低有害元素磷的含量以及利用合理、以下为赤铁一针铁矿矿化，也是该矿床的最主简单的采矿选矿手段提高资源的利用率和出产要矿化类型。该矿化主要由易碎的赤铁针铁矿石的质量成为研究的主要方向。矿（HCF）物质组成，厚度达40 0 m以上，铁1几内亚某矿区铁矿石中磷的赋存品位高，磷含量不高。状态研究3）硅质矿化。矿床底部为硅质矿化，由上至下主要分为易碎的富铁英岩（IRF），中等品1.1石矿床地质特征该地区成矿带为西非古侵蚀面的一部分，收稿日期：2 0 2 2-10-19作者简介：马嘉伟（19 8 7），男（汉族），山东临沂人，中钢设备有限公司工程师。位变质铁英岩（IPF），低品位致密磁铁石英岩（I PC），铁、磷的品位都逐渐下降。1.2矿床中各矿层磷及其他主要化学成分变化特征表1是该区某针铁矿赤铁矿矿床5个自18上而下的主要矿带和1个围岩带的主要化学成分平均含量及各矿带占总矿岩量百分比的统计表，是根据该矿区6 8 2 个钻孔所统计出来的。通过数据统计可看出各矿带的磷、铝元素分布表1几内亚该矿区某针铁矿赤铁矿矿床主要矿带平均化学成本表矿带名称代码占总矿岩量百分比Fe风化铁帽CAP过渡带TRN易碎针铁矿一赤铁矿HCF易碎高品位铁英岩IRF致密低品位铁英岩IPC极软弱千枚岩（围岩）PHV注：表中仅列出占矿岩总量9 5.8 6%的6 个矿带的数据1.3各主要矿层的矿物组成矿业工程为越靠近顶部风化层含量越高，越靠近矿床底部的硅质矿化层磷、铝元素越低。高于进口铁矿石磷指标0.0 7%的矿带都在风化层的红土型铁矿内。%SiO,Al,0;5.7860.1227.2763.8747.3665.374.2258.333.4339.347.8019.68第2 1卷第5期PS1.165.280.922.441.761.4911.881.4939.291.0637.7622.09LOI0.1530.0170.1270.0110.0690.0070.0620.0060.0460.0140.0610.0126.804.792.912.791.707.53表2 几内亚该矿区某针铁矿赤铁矿矿床主要矿带矿物构成表风化铁帽易碎针铁矿-易碎高品位致密低品位矿物名称矿物代码高岭土CLA三水铝石-铝针铁矿GIB褐铁矿GOL易碎假象赤铁矿-针铁矿MCF中等硬度假象赤铁矿-针铁矿MGM易碎假象赤铁矿M2F中等硬度假象赤铁矿M2M易碎铁英岩-针铁矿IGF致密铁英岩-针铁矿ICC易碎铁英岩-赤铁矿IHF致密铁英岩-赤铁矿IHC易碎铁英岩-磁铁矿ITF致密铁英岩-磁铁矿ITC石英SIL根据该地区钻孔数据，表2 列出了5个主要矿带的不同矿物深度构成表。通过矿物组成数据及各矿带的分布可知，越靠近顶部风化层，矿层中矿物三水铝石Al（O H)3、褐铁矿FeO（O H）nH,O、针铁矿Fe O（O H）含量越多，即矿物中铝、铁的氢氧化物及（OH）-越多，越容易形成铝、铁的羟基胶体；越靠近底部硅质矿化层矿物中铁的氧化物越多，越容易形成硅、铁的氧化物晶体。%过渡带CAPTRN3.071.8966.6153.6518.6325.826.8911.913.783.040.112.230.040.270.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.011.4磷在该矿床中的赋存状态根据该地区的地质报告及矿物组成可知，该地区不存在独立的磷矿物，但根据表2 的铁矿石中矿物构成可知，该铁矿床含有大量的三水铝石、褐铁矿、针铁矿及少部分其他粘土类矿物，磷的分布与这些矿层中的（OH）-含量成正相关，而这正与粘土矿物中磷吸附与其羟基释放量呈极显著正相关2 一致。根据磷元素对粘土类矿物有很强的专性化赤铁矿HGF铁英岩IRF1.630.5318.460.7826.365.5734.5413.001.140.3816.2268.170.503.350.010.270.010.160.014.710.041.320.000.380.000.170.130.74铁英岩IPC0.060.171.960.620.073.460.540.583.317.4350.591.6128.330.012023年第5期学吸附能力3 及胶体表面化学特征，最终可推定该矿床高磷铁矿石中的磷主要存于铝、铁氢氧化物的粘土、红土类矿物中，即红土矿物中带有正电性的铝、铁氢氧化物胶体吸附了PO阴离子，因此造成该矿床上部磷含量高于进口铁矿石的正常值P0.07%的要求。同样在储量占绝对多数的易碎针铁矿赤铁矿矿层中，也存在大量含羟基的铝、铁化合物，也造成了其磷含量几乎接近了进口铁矿石标准对磷的要求。1.5不同粒级矿石中磷的含量由于该矿床的磷赋存是以吸附形式存在的，因此决定吸附能力的是矿物的存在形态。胶体型的铝、铁（氢）氧化物要比结晶的铝、铁氧化物吸附能力强2 ，也就是说以胶体状态极细粒级存在的铝、铁（氢）氧化物要比结晶型粗粒级的铝、铁（氢）氧化物对磷元素的吸附能力强。根据一些学者对澳大利亚某地与几内亚类似的赤铁矿针铁矿（褐铁矿）高磷铁矿石的研究表明，赤铁矿针铁矿矿床的矿石粒度与磷平均含量的关系为粒度 0.0 7 4mm时，P=0.067%；粒度 0.0 7 4 0.0 43 mm 时，P=0.10%；粒度0.0 43 0.0 30 mm 时，P=0.13%；粒度 0.0 7 4mm时，磷已经降到0.067%，鉴于几内亚该区矿石与此澳大利亚矿石并不一定完全相同，为确保磷元素更有效地去除，因此选择洗矿粒径为0.5mm。选择0.5mm作为洗矿粒径还有几点原因：简单筛洗设备限制：0.5mm是直线筛、水平筛等常规处理量大的筛型最小筛分粒径，再小将变为湿筛、高频细筛，单台处理量变小，投资将大幅上升；0.5mm的矿石可直接用胶带机输送，便于输送；减少了0.5mm以下的19该矿床的磷是以胶体吸附形式存在的，因此传统方法中唯一有效方法就是焙烧酸浸5，因为只有这种方法可将原矿中的羟基胶体转化成氧化物晶体，再通过酸浸甚至浸泡就可实现脱磷。但焙烧酸浸法投资高、成本高、处理能力有限、铁回收率低，最主要是对环境的污染，因此对资源储量巨大的几内亚该矿区来说这种方法基本难以实现。2.2几内亚地区矿石降磷的方法探究铝、铁胶体对磷有极强化学吸附，要想降低以这种形式存在的磷，就应该想办法将胶体除去，也就除去了多余的磷。一种方法是使胶体变为晶体，如焙烧，但焙烧成本高，而另一种就是直接将胶体从矿石中脱离，常用的方法就是洗矿脱泥，因为胶体就是泥中1 10 0 0 nm的粒子。洗矿脱泥不仅可降低磷的含量，当然也会降低铝的含量，同时也会提高脱泥后精矿的铁品位，世界第四大铁矿石供应商FMG公司的57%58%的低品位矿就是通过脱泥工序实现了提铁降杂目的4。2.3洗矿脱泥工艺的脱泥粒径设置胶体是110 0 0 nm的粒子，因此矿石、矿泥越细其含量就越多，这也正和一些学者对澳大利亚某地赤铁矿针铁矿（褐铁矿）的研究一致，即越细的矿石粒度中胶体粒子的占比越大，吸附的磷越多。不过洗矿脱泥的目的不是完全脱磷，而是将磷的含量降低到规定的范围以内，因此也就不必将所有的胶体粒子都除掉，而是选择合适的粒径进行洗矿，以减少铁元素20矿石可将最终成品矿水分含量降到10%以下，以便海运；最重要的是如果粒径选择过大铁损失将增加，过小则可能达不到降磷效果。当然最终脱泥粒径还需要试验最终确定。2.4合理控制采矿粒级以减少不必要的资源流失1009080%/早谐8504030201001图1几内亚该矿区某铁矿（爆破采矿）原矿粒度曲线图1是几内亚该矿区某铁矿在爆破采矿工艺下的原矿粒度曲线，从图中可以看出采用爆破工艺表层易碎的红土型矿物将有6 0%以上的原矿小于2 mm，这意味着洗矿可能会处理掉30%以上的原矿，这将会带来很大的矿石损失。因此采用更好的采矿方法以减少矿石过粉碎是必须的。100908070605040302010F01图2 西澳大利亚FMG公司某铁矿（露天采矿机采矿）原矿粒度曲线FMG公司采用了露天采矿机进行铁矿采矿操作，见图2 4，经露天采矿机采矿后矿石的粒径分布则相当适合洗矿，只有2 0%多的易碎矿石大于1mm，也就是说以0.5mm洗矿仅需要处理不到2 0%矿石。FMG公司也正是通过这套“露天采矿机采矿洗矿”工艺将本来的被定义为废石的低品位矿石提升到所谓的“火箭粉”，成为世界第四大铁矿石供应商。2.5露天采矿机原理露天采矿机能更好的减少细粉生成5 以及更有效去除胶体的原因可通过图3的露天采矿矿业工程机采矿示意图寻找。破碎后的材料连续切削精确的切削深度+易碎矿石图3露天采矿机采矿示意图一较硬矿石露天采矿机的采矿原理为多个“凿子”对地面进行凿击来破碎矿石，凿击所产生的能量低而10粒度/mm100易碎矿石中等硬度矿石一一较硬矿石10100粒度/mm第2 1卷第5期直接装载整洁、平整且稳定的切削面1000有效，这种破坏都是沿着最松散的地方出现，也就是矿石中作用力最小的那部分，对于含有胶体的矿石则更多地产生在胶体间或胶体与晶体间。因此露天采矿机采矿一定能产生相对较少的细小颗粒，出现更多的胶体在矿石表面。3结语1）几内亚该矿区磷含量为越靠近地表风化层越高，矿层中铝、铁的氢氧化物也越高，磷含量与铝、铁的氢氧化物的羟基含量呈正相关，羟基含量又与胶体含量呈正相关，再者由于该矿床未发现磷的独立矿物，因此判断该矿床磷的赋存状态为胶体吸附赋存。2）降低该矿床中磷的有效方法与常规降磷的方法不同，主要采用洗矿脱泥工艺降低矿石中胶体含量，同时达到降磷、降铝，提高铁品1000位的目的。3）采用露天采矿机采矿代替传统的爆破采矿可大幅减少低于0.5mm细粉的产生，也能更多的将胶体暴露于表面。这不仅有利于去除胶体，降磷、降铝，也能使成品矿的平均含水量大幅降低，确保海运安全与降低海运成本。参考文献：1F/DCEI001-2013.大连商品交易所铁矿石交割质量标准S.2袁东海，高士祥，景丽洁，等几种粘土矿物和粘土对溶液中磷的吸附效果J农村生态环境，2 0 0 4，2 0（4）：6 0-63,72.3袁东海，张孟群，高士祥，等。几种粘土矿物和粘粒土壤吸附净化磷素的性能和机理J环境化学，2 0 0 5，2 4（1）：7-11.4焦玉书中国企业境外投资铁矿项目新工艺新设备展示C2 0 13中国冶金矿山科技大会会刊，2 0 13.5张艺露天采矿机以实际应用说话【J矿业装备，2 0 11(3):44-45.(下转第36 页）36施工做出了明确要求，但未对闭库后的管理做出明确要求。一是应急管理部门只对尾矿库建设、运行过程进行监管；二是尾矿库闭库后涉及到回采、制砖、光伏发电等综合利用途径，但现有规范仅对回采提出了具体要求。需要根据尾矿库闭库综合利用途径，制定科学合理的管理政策，既实现了资源综合利用，又能确保坝体安全。3结语尾矿库安全是一个从规划选址到闭库，甚矿业工程至到闭库后相当长时间的过程管理，随着矿产资源开发利用的往前推进，越来越多的尾矿库将达到服务期满，实施闭库。尾矿库闭库是一个系统的工程，涉及到勘察、安全评价、设计、区域规划打造、综合利用等诸多事宜，国家及地方政府也在积极更新和完善闭库安全监管规章、规范及标准，马家田尾矿库闭库实施过程中，涉及到的相关问题及提出的类似工程解决措施，具有一定的借鉴意义，值得同行学习借鉴。第2 1卷第5期Issues regarding Closure of a Tailings StorageFacility and Corresponding SolutionsYU Daming,YANG Zhenghua,WANG Tiejun,LIU Bo(Beneficiation Branch of Pangang Group Mining Co.,Ltd.,Panzhihua 617063,China)Abstract:In the actual cases of closure of tailings storage facilities,issues often occur such as non-compliance with currentconstruction procedures,insufficient flood carrying capacity,unreasonable closure survey,insufficient bearing capacity of the tailingsstorage facility during closure construction,and unclear safety management requirements for tailings storage facility after closure.Themanagement experience in the closure of Majiatian tailings storage facility of Panzhihua Iron and Steel Group Mining Co.,Ltd.issummarized in this paper,issues relating to closure of upstream type tailings storage facility are elaborated and corresponding solutionsare put forward.Key words:tailings storage facility;closure of tailings storage facility;upstream type;safety management(上接第2 0 页)Study on Occurrence of Phosphorus and Phosphorus ReductionMethod in an Iron Ore Deposit in GuineaMA Jiawei,QI He,ZHANG Bin(SINOSTEEL MECC,Beijing 100080,China)Abstract:According to the geological exploration data of iron ore in a region of Guinea,the occurrence of phosphorus element ina high phosphorus iron ore in various minerals was studied.In order to meet the requirements of the international market on thephosphorus element of imported iron ore(P0.07%),and combined with the phenomenon that phosphorus exists in colloidal statein iron ore,a method of phosphorus reduction using open-pit mining machine-wet screening desliming was explored.Key words:laterite iron ore;phosphorus reduction method;desliming;open-pit mining machine;wet screening