难选铁尾矿在磁化焙烧过程中,硫及重金属向精矿迁移,导致铁精矿中硫、重金属含量超标。本研究提出“前浮选-磁化焙烧-后浮选-磁选”联合工艺,系统探究硫及重金属迁移规律,最终获得符合GB/T 36704-2018和DZ/T 0200-2020标准的铁精矿。主要研究结果如下: (1)本研究探究了前浮选脱硫的最优工艺条件,并分析了前浮选过程中及重金属的迁移规律。通过优化磨矿(-75μm占比73.7%)、矿浆p H(p H=5)、捕收剂(乙基黄药120g·t^-1)、调整剂(Cu SO₄/淀粉/水玻璃=20/500/500g·t^-1)等浮选条件,前浮选硫去除率达84.21%,沉积物(PFS)中S含量降至0.58%,Cu、Zn、Pb去除率仅12.65%、16.64%、19.55%。BCR分析、偏光显微镜、X射线衍射等表征结果表明:硫以黄铁矿形式存在,经过磨矿后解离而与浮选药剂作用,迁移至硫精矿中;而Cu、Zn主要以同晶替代的方式赋存于褐铁矿,Pb以水磷铁铅石、砷铅铁矿等含铁矿物与褐铁矿形成微小连生,物理分选难以解离,大部分与褐铁矿留在沉积物中。 (2)本研究探究了硫及重金属在磁化焙烧中转化机制及后分选迁移机制。采用15%~30%市政污泥在800℃下与前浮选沉积物共热进行磁化焙烧并进行后浮选-磁选。对硫而言,部分黄铁矿分解生成H₂S/COS气体,部分含硫气体与重金属反应生成相应硫化矿,15%污泥添加量下硫去除率34.66%;后浮选进一步脱硫74.15%,后浮选硫精矿POFSC中Cu、Zn、Pb富集倍率分别达1.39、1.91、3.39倍。重金属在磁化焙烧-后分选过程中发生转化迁移:Cu随褐铁矿还原向磁铁矿迁移(F2占比由9.27%升至15.86%);Zn向脉石相迁移(F4占比63.92%),与石英反应生成硅酸锌。Pb转化为Pb O并还原为金属态(F2占比由16.91%升至36.96%)。此外探究了还原气氛对硫及重金属转化的影响:污泥添加量增至30%,硫去除率升至49.91%,促进硫化矿的分解;过还原促进Cu向铁相迁移,而Zn、Pb则向脉石相迁移。磁化焙烧后产生磁铁矿-铁橄榄石复合体,还原气氛较弱时(污泥添加量<25%)复合体磁性较强而磁选时留在铁精矿,还原气氛较强时(添加量≥25%)复合体磁性较弱而进入磁选尾渣。 (3)本研究优化了工艺流程,对铁精矿指标进行了验证。采用“前浮选(一粗二扫)-磁化焙烧-磁选-后浮选”闭路工艺,最终铁精矿Fe品位62.47%,S、Cu、Zn、Pb含量分别为0.37%、0.195%、0.096%、0.077%,满足铁精矿国标C60及行业标准中要求Fe>60.0%、S<0.5%,Cu<0.2%、Zn<0.1%、Pb<0.1%。 本研究通过前浮选优先脱硫,磁化焙烧调控重金属赋存形态,最后利用后浮选-磁选协同分离,得到优质铁精矿的同时,通过表征揭示了硫及重金属在多相转化中的路径。工艺联用解决了复杂铁尾矿资源化难题,为工业化应用提供了理论依据。