中国铁矿资源丰而不富,钢铁工业持续高速的增长造成国内铁矿石供求矛盾日益突出。目前,我国钢铁工业所需的铁矿石自给率远不足50%。国内铁矿石资源严重短缺,必须扩大开发利用新的铁矿资源。在此背景下,我国储量近100亿t的高磷难选铁矿石的开发利用被提上日程。本论文以惠民原生矿石为原料,在系统的矿石工艺矿物学研究和大量试验研究的基础之上创造性地提出了“反浮选脱硫磷—钠盐催化还原焙烧—磁絮凝强化分选”的选冶联合新工艺,并获得良好的技术指标。该高效选冶技术的应用将对我国类似铁矿石的开发和利用具有一定的指导意义。矿石工艺矿物学研究结果表明,原矿铁品位30%左右,含磷约1%,含硫约1.4%。铁主要以菱铁矿的形式存在,其中含少量的磁铁矿,但有23.40%的铁以硅酸盐的形式存在；矿石中有害元素磷主要以胶磷矿的形式存在,硫主要以黄铁矿的形式存在。该矿石中矿物组成复杂、铁品位低、铁矿物嵌布粒度细、磷、硫含量高,这给高效回收利用该铁矿资源带来相当大的难度。在矿石工艺矿物学研究的基础上,首先进行了矿石可选性试验。结果表明,单一的选矿或单一的冶金方法都不是处理该矿石的有效方法,而有效地脱除硫磷杂质是开发利用该矿石的关键。为此,本论文创造性地提出了反浮选脱硫磷的新工艺。通过大量的试验研究,反浮选脱硫磷工艺在小型试验中获得含磷仅为0.27%、含硫0.34%、铁回收率为80.93%的分选指标。随后进行了1t/d规模的连选试验,并取得了与小型试验结果基本上一致的工艺指标。反浮选脱硫磷的新工艺虽能获得令人满意的工艺指标,但浮选系统中的药剂种类多,用量偏大。为简化反浮选脱硫磷工艺的药剂制度,进行了优化试验研究。脱磷优化试验研究结果表明,通过降低19.71个百分点的脱磷率,能大幅度地减少脱磷药剂的用量（矿浆pH调整剂用量由9000g/t减少到2500g/t、淀粉用量减少25.68%、捕收剂用量减少54.08%）,同时节省了调整剂SIS和水玻璃。针对优化试验中脱硫—脱磷联合流程中药剂的相互干扰,提出了“碱法优先脱硫的异步脱硫磷流程”,实现了单一脱硫流程和单一脱磷流程的有机联合,并获得了含磷0.48%、含硫0.38%、铁回收率为80.06%的分选指标。还原焙烧过程中的物相演变规律试验研究中考察了试验过程中各种工艺参数对铁精矿指标的影响。其优选的工艺参数为：还原温度1050℃,还原时间150min,M煤：M矿样为1：5、MNa2CO3：M矿为1：20,并采用XRD技术分析了还原温度和还原时间对铁矿物相变的影响。分析结果表明,菱铁矿的还原过程为菱铁矿-磁铁矿-金属铁的逐级还原过程,并伴有铁橄榄石的生成,提高还原温度及延长还原时间有利于金属铁矿相的增强。钠盐催化还原矿的磁选特性研究表明,当磨矿细度为-45μm粒级含量占90.45%、磁场强度为232kA/m时,磁选管分选的精矿品位为65.85%,含磷0.21%,铁回收率74.21%；鼓形湿式弱磁选机分选的铁回收率仅为68.55%。因此,如何有效地强化细粒级及微细粒级磁性矿物的回收将是改善弱磁选工艺指标的关键。还原焙烧及钠盐催化的理论研究中,进行了还原焙烧热力学计算和冶金动力学分析。热力学计算结果表明,菱铁矿磁化还原焙烧为吸热过程,1050℃时,其等压热效应为68856.67J/mol。采用SEM和EDAX技术分析了钠盐催化还原矿石的外观形貌和成分。分析结果表明,Na2CO3的添加能促进金属铁的重建和发育,铁粒的粒径随Na2CO3的添加量的增加而粗化。钠盐催化还原矿石的XRD分析结果表明,添加适量的Na2CO3 （MNa2co3:M矿为1：20-1：10）能强化菱磁铁矿的还原,还原矿中金属铁（Fe）衍射峰值明显增强,铁橄榄石（Fe2Si04）的峰值明显降低,但不添加Na2CO3或添加过量的Na2CO3将不利于菱铁矿的还原。同时,通过焙烧过程中胶磷矿形态变化的热力学计算表明,钠盐催化还原矿石中的胶磷矿并没有被还原成P2,提高磁性铁矿物与胶磷矿的解离度是制备合格铁精矿的有效途径。针对常规磁选设备不利于细粒级及微细粒级磁性铁矿物回收的问题,本论文提出了“磁絮凝强化分选”的新工艺。在自制的磁絮凝分选柱中考察了分选过程中各种工艺参数对铁精矿指标的影响。在最佳工艺参数下（磨矿细度-45μm占88.7%、切向水流量3L/min,搅拌强度250r/min）,一次磁絮凝分选所获得的铁精矿品位为66.32%、含磷0.21%、含硫0.28%、铁回收率74.26%。与鼓形湿式弱磁选机分选指标相比,铁回收率提高近6个百分点。磁絮凝分选有效地强化了细粒级及微细粒级磁性铁矿物的回收。针对惠民高磷、高硫、含铁贫的原生矿石,采用了全新的“反浮选脱硫磷—钠盐催化还原焙烧—磁絮凝强化分选”的选冶联合新工艺进行处理,所研发的新工艺的最终指标为：铁品位67%左右、含磷0.21%、含硫0.28%,综合回收率为60%,从而为下一步惠民原生矿石资源的开发利用奠定了重要的理论与试验基础。
