高磷鲕状赤铁矿高效铁回收与脱磷工艺优化及矿物学机制研究

为解决高磷鲕状赤铁矿(HPOIO)因鲕状结构复杂、铁磷共生导致的常规选矿工艺效率低下问题，研究人员通过高温预处理-气基还原焙烧-磁选-酸浸联合工艺，获得铁品位63.90%、回收率93.19%、磷含量0.17%的优质铁精矿，为复杂难选铁矿资源高效利用提供新思路。

　　

钢铁工业的快速发展使得全球铁矿石需求持续攀升，但高品质铁矿资源日益枯竭。高磷鲕状赤铁矿(HPOIO)因其独特的鲕状结构、微细嵌布特性及铁磷共生现象，成为典型的难选铁矿资源。传统磁选、浮选等工艺难以实现铁的高效回收与深度脱磷，导致这类储量丰富的资源长期得不到有效利用。如何破解鲕状结构对矿物解离的制约，实现铁磷高效分离，成为铁矿资源开发领域的世界性难题。

针对这一挑战，中国国家自然科学基金（项目号U24A2093）和国家青年人才支持计划（项目号QNBJ-2023-03）资助的研究团队开展了系统性研究。通过矿物学分析发现，HPOIO中铁主要以磁铁矿、赤铁矿-褐铁矿形式存在，磷则以磷灰石和铁矿物固溶体形式分布。研究人员创新性地提出"高温预处理-气基还原焙烧-磁选-酸浸"联合工艺路线，借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和矿物解离分析(MLA)等技术，揭示了工艺参数与矿物相变、微观结构演化的内在关联。

关键技术方法包括：采用1050°C高温预处理破坏鲕状结构；在750°C、CO浓度35%、总气流量800 mL/min条件下进行气基还原焙烧；1070奥斯特(Oe)磁场强度磁选；最后通过硫酸(浓度15%，液固比4:1)酸浸实现深度脱磷。

主要研究结果

1. 矿物学特征：MLA分析显示原矿鲕状结构完整，赤铁矿与磷灰石紧密共生，证实常规物理选矿难以实现铁磷分离。
2. 高温预处理影响：750°C预处理后样品显微裂纹较少，而1050°C处理促使鲕状结构完全破裂，为后续还原反应创造有利条件。
3. 气基还原优化：在最佳焙烧条件下，弱磁性赤铁矿转化为强磁性磁铁矿，磁选精矿铁回收率达91.24%。
4. 酸浸脱磷机制：H₂SO₄可选择性溶解磷灰石，但对铁矿物固溶体磷的去除需依赖前期高温预处理产生的结构缺陷。

结论与意义
该研究通过多尺度表征阐明了HPOIO中铁磷赋存状态与迁移规律，建立的联合工艺在保持高铁回收率(93.19%)的同时，将磷含量降至0.17%，显著优于传统单一工艺。特别是发现高温预处理温度对鲕状结构破坏程度的关键作用——较低温度(750°C)下结构完整性会制约后续工序效率，这一发现为同类难选铁矿开发提供了重要理论依据。研究成果发表于《Journal of Environmental Chemical Engineering》，不仅为阿尔及利亚等地区HPOIO资源开发提供技术方案，更推动了复杂矿产资源高效利用的技术革新。