1、鐵帽是各種金屬硫化物礦床在經(jīng)受比較徹底的氧化、風化淋蝕作用之后，形成以鐵、錳等為主的氧化物、次生硫酸鹽、各種礬類及粘土質混合物的堆積體，廣泛分布于硫化礦床上部或附近。鐵帽礦石富含鐵及其他有價金屬元素，屬于特殊類型的氧化礦石，具有重要的潛在開發(fā)價值。為開發(fā)利用鐵帽礦石資源，本論文以廣西某大型硫化礦鋅礦床鐵帽礦石為研究對象，圍繞礦石鋅鐵分離和綜合回收問題，借助XRD、SEM、EDS、AAS、ICP等現(xiàn)代儀器分析方法，運用元素地球化學、冶金原

2、理、實驗設計、熱力學、動力學等理論，研究了鐵帽礦石的礦物學性質，通過采用常規(guī)選礦、常規(guī)堿浸出、機械活化浸出、硫酸浸出、常規(guī)焙燒以及深度還原焙燒等工藝和技術處理礦石，系統(tǒng)研究了鐵帽礦石的選冶加工特性、產(chǎn)品特征以及過程中因素影響規(guī)律和過程機理。研究結果表明：
　　 (1)鐵帽礦石的主要礦物來源和性質與大多數(shù)氧化礦石不同，是導致鐵帽礦石難選難冶的根本原因。所研究鐵帽礦石中的鐵主要賦存在菱鐵礦和褐鐵礦兩種礦物中，其中菱鐵礦為硫化礦床早期

3、形成時沉積原生菱鐵礦；褐鐵礦為鐵帽形成過程中硫化礦床的黃鐵礦氧化和風化淋蝕的產(chǎn)物。鐵帽中的鋅主要賦存在菱鐵礦、褐鐵礦與菱鋅礦三種礦物中，其中，在原生沉積菱鐵礦形成過程，鋅以類質同象方式進入菱鐵礦中；在黃鐵礦氧化和風化淋蝕為褐鐵礦過程中，褐鐵礦吸附攔截遷移中的硫酸鋅，導致鐵帽中大量的鋅以吸附態(tài)形式賦存在褐鐵礦中。
　　 (2)由于研究鐵帽礦石中獨立鋅礦物少，鋅主要以類質同象形式存在于菱鐵礦中和以被吸附狀態(tài)存在于褐鐵礦中，因此，采用

4、常規(guī)選礦方法處理該鐵帽礦石，不僅粗精礦的品位指標與鐵帽礦石原礦接近，而且回收率低，證實了該鐵帽礦石為難選氧化礦石，物理選礦無法實現(xiàn)鋅鐵的有效分離。
　　 (3)由于研究鐵帽礦石中的鋅主要以類質同象形式存在于菱鐵礦中和以被吸附狀態(tài)存在于褐鐵礦中，少量鋅存在于菱鋅礦中，而這三種礦物在堿性溶液的溶解特性不同，菱鋅礦易溶，菱鐵礦和褐鐵礦難溶，因此，堿性浸出的實質是菱鋅礦被溶解破壞釋放鋅，褐鐵礦所吸附的鋅被解吸進入溶液，菱鐵礦不溶解性和褐

5、鐵礦中鋅解吸的非自發(fā)性和非徹底性是導致鐵帽礦石常規(guī)堿浸出工藝提鋅難的根本原因。采用堿性浸出方法處理該鐵帽礦石，單次浸出的鋅浸出率低，均低于50%，采用多次堿浸和機械活化堿浸可適當提高鋅的浸出率，最高達63%。
　　 (4)由于硫酸易于溶解破壞菱鋅礦和從褐鐵礦中解吸吸附鋅，并且在較高濃度和較長作用時間條件下可破壞菱鐵礦，因此，采用硫酸浸出比堿性浸出更容易浸出鐵帽礦石中的鋅，鋅浸出率可達到90%以上，但鐵也進入溶液，鐵浸出率大于50

6、%，將導致后續(xù)溶液鋅鐵分離難度大。
　　 (5)由于研究鐵帽礦石中的鋅鐵緊密復雜共生，在常規(guī)焙燒過程中容易生成穩(wěn)定難溶和無磁性的鐵酸鋅，因此，采用常規(guī)焙燒預處理該鐵帽礦石，致使焙燒產(chǎn)品的堿性浸鋅或磁選選鐵效果均不理想。
　　 (6)由于在高溫、強還原氣氛中鐵礦物容易較徹底地轉化為易于磁選回收的金屬鐵顆粒，而礦石中的鋅被轉化為低熔點的金屬鋅，再揮發(fā)轉化為氧化鋅進入氣相，因此，深度還原-磁選工藝是處理鋅鐵以類質同象和吸附關系

7、共存的該類型鐵帽礦石最適宜的工藝，可實現(xiàn)鋅鐵的高效分離和綜合回收。采用深度還原預處理該鐵帽礦石時，金屬化率達到92%以上，鋅揮發(fā)率達到97%以上，對深度還原產(chǎn)品進行磁選分離，所得鐵精礦鐵品位與鐵回收率均在90%以上。
　　 (7)采用響應面法分析浸出試驗數(shù)據(jù)，易于確定各因素的影響主次及交叉作用規(guī)律，并獲得形式簡潔和預測可靠性高的二次回歸方程。在堿性浸出中，各因素影響的主次順序是：浸出時間>浸出劑濃度>浸出溫度，浸出時間和浸出劑濃

8、度兩因素的交互作用影響明顯大于其他兩因素組合的交互作用影響。在硫酸浸出中，各因素影響的主次順序是：硫酸濃度>浸出時間>浸出溫度，與硫酸濃度配合的兩因素組合交互作用影響大小接近，且明顯大于無硫酸濃度參與的其他兩因素組合的交互作用影響。
　　 (8)鐵帽礦石的浸出過程動力學可以用收縮未反應芯擴散控制模型描述，模型參數(shù)與反應條件密切相關，且浸出過程的活化能較低，均小于30 kJ/mol。其中，堿性浸出動力學宜采用分段收縮未反應芯擴散控

9、制模型描述，且10～120 min時段的活化能低于120～360 min時段的活化能。根據(jù)模型擬合結果和活化能的分段特征，可以推斷在堿性浸出中，菱鋅礦溶解反應活化能低，屬于快反應過程，而褐鐵礦中鋅的解吸脫附活化能高，屬于慢反應過程，因此，堿性浸出的關鍵是褐鐵礦中鋅的解吸脫附。硫酸浸出動力學可采用整段收縮未反應芯擴散控制模型描述，且鋅浸出的活化能低于鐵浸出的活化能。根據(jù)模型擬合結果和活化能的特征，可以推斷在硫酸浸出中，菱鋅礦與菱鐵礦的溶解

10、反應活化能低，屬于快反應過程，而褐鐵礦中鋅的解吸脫附與褐鐵礦溶解的活化能高，屬于慢反應過程，因此，硫酸浸出過程中鋅浸出的關鍵仍然是褐鐵礦中鋅的解吸脫附。
　　 總之，本論文結合地質學、選礦學、冶金學等學科理論，通過試驗研究和現(xiàn)代分析測試相結合的方法，揭示了鐵帽形成機制與其礦石礦物形成和主要元素賦存狀態(tài)的內(nèi)在關系，探清了采用常規(guī)選冶技術處理該類型礦石存在的問題以及難于選冶分離和回收的原因，指出了該類型礦石礦物分離和綜合利用的新方向