摘要：我国铁矿资源中，复杂多金属矿和低品位矿等难选难冶铁矿占比例很大，含锡锌铁矿是其中十分常见的一种。本文主要从矿物学性和综合利用新技术两个方面对含锡锌铁矿进行研究。
关键词：锡；锌；铁矿；矿物学性
前言
含锡锌铁矿是一种复杂多金属铁矿，在我国铁矿资源储量中占比很大，主要集中分布在云南、湖南、内蒙古、广西、广东等省份。含锡锌铁矿冶炼难度很大，采用常规的分选工艺无法获得锡、锌含量达标的合格铁矿[1-2]。因此通过研究锡锌铁矿的矿物学性，针对其矿物学性研究有效的复杂铁矿选矿工艺具有重要意义。
1.含锡锌铁矿的矿物学性
1.1物化特性
①粒径分布：选取含锡锌铁矿样本，将其混匀后采取四分法将其缩分，保留缩分后的样本并进行实验。实验方法为干、湿筛相结合测定方法，实验显示铁精矿的颗粒直径较粗，而0.074mm粒径以下的铁矿精矿质量分数只有54.35%。②多元素分析：使用化学法、X线荧光分析机对铁精矿质量分数进行观察研究，两种分析方法得出的数据基本一致，X线荧光分析的质量分数值略高，在化学分析法中，铁精矿的TFe质量分数为64.32%，伴生元素Zn和Sn含量分别为0.192%和0.231%，两种质量分数均比入路原料的高炉冶炼标准高。精铁矿的FeO质量分数为26.19%，w（TFe）/w（Fe0）<2.70，由此可知该铁精矿类型为原生磁铁矿。③不同粒径铁矿中主要金属分布：应用X线荧光分析法对不同粒径级别铁精矿的主要金属元素进行测定，分析结果显示，TFe含量随着铁矿粒径的减小而增加，Si含量则相反，随铁矿粒径减小而减少，由此可见铁矿粒度愈小，磁铁矿和脉石SiO2成分的解离程度就愈高，TFe含量也愈高。Sn含量则随着铁矿粒径减小而降低，但是降低幅度较小，铁矿粒径在0.044mm以下时，Sn含量降至0.203%，当铁矿仅仅在0.250mm以上时，Sn质量分数为0.315%；而Zn含量并没有因铁矿粒径变化而发生规律性的明显变化，铁矿粒径在0.044mm以下时Zn质量分数为0.191%，求含量并没有降低。因此单纯采用磨矿分选工艺并不能有效地将铁精矿伴生的Sn、Zn金属成分脱除。
1.2工艺矿物学性
①主要组成矿物成分和含量：应用光学显微镜、电子探针、扫描电镜和X线衍射等分析技术进行含锡锌铁矿的主要组成矿物成分及其含量的分析，通过X线衍射分析可知铁精矿主要组成的金属矿物为脉石矿物（以萤石、白云石、石英和石榴石为主）、磁铁矿，再结合扫描电镜和光学显微镜检测结果可知铁金矿矿物组成成分比较复杂，除了磁铁矿金属矿物之外，还含有少量的毒砂、闪锌矿和锡石，部分还含有褐铁矿、黄铜矿等其他矿物，脉石矿物主要包括角闪石、白云石、石榴石、石英和云母等，主要矿物的含量见表1。②主要金属元的赋存状态：含锡锌复杂铁矿中主要金属元素为铁、锡、锌，通过光学显微镜观察其赋存状态。铁元素的赋存状态：铁精矿含有的主要载铁矿物是磁铁矿，其次是铁硫化物（主要包括磁黄铁矿、黄铁矿和砷黄铁矿等）和铁的氧化物（主要包括褐铁矿、赤铁矿等），通过扫描电镜分析结果得出，脉石矿物如石榴子石、角闪石、石英等也含有较少量的铁元素，砷黝铜矿、锡石和闪锌矿中同样含少量铁元素，因为矿石中上述金属矿物含量较少，并且铁元素含量不高，因此未成为铁的主要矿石载体。通过化学物相选择溶解方法对铁精矿的铁的化学物相和质量分数进行测定，测定结果为磁铁矿中Fe总含量为96.46%。锡元素赋存状态：独立存在铁精矿中的锡矿物只有锡石，通过显微镜观察并没有发现其他较为常见的锡矿物，例如水锡矿、黝锡矿和黄锡矿等。以单体锡石的形式赋存于铁精矿中的锡质量分数为0.126%，在磁铁矿中为0.095%，其他矿物中只有3.91%，具体见表2。应用电子探针对磁铁矿含锡量作进一步的测定，经测定分析得出，呈类质同像的锡含量只有0.017%，由此可知磁铁矿含有的锡80.00%以上是锡石微细胞立体，因此很难通过单纯磨选工艺将其分离出来。锌元素赋存状态：经光学显微镜检测发现，闪锌矿是铁精矿中主要的型的独立矿物，菱锌矿和铁闪锌矿含量较少，经扫描电镜能谱分析结果可是，磁铁矿是含锌量较高的金属矿物，其他金属矿物、脉石矿物（黑云母、角闪石等）含有的锌元素均比较少。铁精矿中的锌有88.95%赋存与硫化矿物中，7.89%赋存与菱锌矿中。③金属矿物嵌布特征：采取X线能谱分析、扫描电镜和光学显微镜等几乎进行含锡锌铁矿主要金属矿物嵌布特征分析。磁铁矿：在反射光照射下，天然磁铁矿光片呈现钢灰色，属于均质体，不存在内反射，晶形粒状粒度在0.01～0.31mm范围，粒度不均匀，多呈粒状或者无规则形状。单体磁铁矿解离度为93.4 2%，其他磁铁矿则是以不同形态同金属硫化物、脉石和锡石伴生或者包裹。锡石：铁精矿中含有的锡石主要产出形式有3种，第一种是微细粒包裹体嵌布形式，粒度在0.005～0.021mm之间；第二种是不规则形单体粒状嵌布形式，大多数粒度较小，通常在0.01～0.031mm之间；第三种是沿磁铁矿边缘呈不规则形状嵌布形式，粒度在0.005～0.052mm之间。由此可将铁精矿中锡石是锡元素的主要赋存金属矿物，同磁铁矿有较为复杂的共生关系，前部粒度较细。闪锌矿：该金属矿物为均质体，主要有两种嵌布形式，第一种是呈不规则形态同毒砂磁铁矿和其他矿物共生，第二种是呈不规则形状的单体粒状嵌布，粒度在0.03～0.22mm之间。.png)
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2.含锡锌铁矿的综合利用新技术
大量矿物学工艺显示，锡、锌和铁元素的化合物具有复杂的嵌布关系和紧密共生关系[3-4]。因此采取单一磨选矿分离工艺无法有效地将锡、锌和铁分离开来，需要进一步优化改进选矿分离工艺，采取化学分离技术，将铁、锡和锌之间的紧密共生关系破坏掉，进而实现三者的分离。①球团预氧化-弱还原焙烧技术：在920℃条件下对铁精矿进行12分钟的预热、氧化，这一过程球团内含有的SnO2不会发生化学反应，而是继续保持SnO2的形式，而其余部分锌的硫化物则会产生氧化反应，因此预热后球团中86.00%的锌转化为ZnO，硫化物中含锌量明显减少，为后续焙烧、还原挥发锌化合物提供了重要的基础条件。在这一过程需要孔氏好还原气氛，如果还原气氛太弱，就不能充分地还原、挥发锌氧化物，过强又极易将锡、铁氧化物还原成锡和金属铁，而且在高温条件下，锡和金属铁之间具有极强的亲和力，极易形成合成金，而合成金的分离难度极大。②磁浮联合选矿工艺：利用含细锌铁矿的浮性进行选矿，在选矿过程中可天界黄包心活性剂、固体磁选分散剂等药剂增强选矿的活化效果，最大限度地回收锡、锌成分，从而避免金属元素的浪费。③氯化焙烧技术：首先在含细锌复杂铁矿冶炼炉中添加氯化剂溶液，然后再研磨、成球并进行干燥处理，接着将球团放入回转炉并加入碳质还原剂，在1000℃左右温度中焙烧，球团在焙烧过程中锡、锌以及其他有色金属成分就会以氯化物的形态逐渐挥发，最后留下铁存留在焙球内，采取氯化焙烧技术锌、锡等金属元素挥发率达到了96.00%以上。
3.结语
含锡锌铁矿中的锡、锌含量均明显高于高炉冶炼的标准，并且采取常规的磨选工艺无法有效地将锡、锌金属元素从铁矿中脱除分离。因此需进一步地了解含锡锌铁矿的矿物学性，结合物化特性、工艺矿物学性等有关特征对选矿工艺进行改进。预氧化-弱还原焙烧新技术等综合利用技术是适用于含锡锌复杂铁矿的选矿工艺技术，能够将含锡锌复杂铁矿中的锡和锌元素分离出来，提高高炉冶炼效率和质量。
参考文献：
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论文作者:李银和
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/9/27
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