貧磁鐵礦陽離子反浮選降硅試驗

張漢泉，閆學磊，路漫漫，汪鳳玲

（武漢工程大學環境與城市建設學院，湖北 武漢 430073）

鄖西鐵礦石中鐵含量較低，原礦中全鐵（TFe）含量約15%左右，屬于貧磁鐵礦。鐵礦物的嵌布粒度較細，通過三磨三磁選流程，得到精礦品位為50%，產率16%左右，即單一弱磁選很難得到全鐵品位超過60%的鐵精礦。有害組分硫、磷含量較低，SiO2為要分選排除的主要脈石礦物，Al2O3含量達6.15%，也應在選礦過程中進一步降低。陽離子反浮選藥劑制度簡單，生產實踐表明，與陰離子反浮選相比，鐵精礦采用陽離子反浮選具有如下優點：①藥劑制度簡單。磁選精礦反浮選采用GE-609作捕收劑、淀粉作抑制劑，藥劑制度相對簡單。②節能。GE-609具有耐低溫的特點，要求最低浮選溫度為8℃，完全符合常溫浮選的要求。而陰離子反浮選一般要求礦漿溫度達到30℃左右，必須加溫。因此，采用GE-609作為陽離子反浮選的捕收劑具有明顯的節能效果。③弱堿性介質浮選，水路不結垢。鐵礦陰離子反浮選通常要求礦漿pH值在11左右，同時要添加CaO作活化劑，而陽離子反浮選在中性或弱堿性條件下浮選，不加CaO，環水的結垢性不會增強。④對脈石的適應性強，脫硅效果好。GE-609對脈石的適應性強，脫硅效果好［1－4］。

1 礦石性質

隕西貧磁鐵礦石原礦經過多次磁選仍不能得到較好分選效果，弱磁選粗精礦品位為51.76%，硅含量高達15.33%，粒度為－0.038mm 占80.62%。弱磁選粗精礦多元素分析結果見表1。由表1可知，鐵礦石磁性率（FeO/TFe）為38.81%，屬于原生磁鐵礦，易磁選。四元堿度（CaO＋MgO）/（SiO2＋Al2O3）＝0.18，為典型的酸性氧化礦。因此，考慮用反浮選工藝脫除鐵礦中的硅等雜質。

表1 弱磁選粗精礦多元素分析/%

2 條件試驗

本次試驗針對該礦原礦主要脈石礦物為含量SiO2的特點，進行了陰離子和陽離子捕收劑反浮選提鐵降硅的研究［5］。陰離子反浮選藥劑的選擇性高，可以用浮選方法直接丟棄合格尾礦，但是選藥劑制度復雜，藥劑費用高，精礦較難過濾［6－8］，特別是對礦漿溫度條件（30℃～35℃）要求高，山區選廠生產中難以滿足。本研究選用的陽離子捕收劑GE-609，是目前市場上耐低溫捕收劑之一。陽離子捕收劑單因素條件試驗，主要是對抑制劑淀粉用量和捕收劑用量進行探索，本次試驗所用的陽離子捕收劑是GE-609。

2.1 淀粉用量試驗

在GE-609用量為0.20kg/t的條件下進行浮選，未采取加溫措施，礦漿溫度為10℃。試驗結果見表2。隨著淀粉用量的增加，精礦品位呈下降趨勢，回收率有上升趨勢，但在用量較小的情況下波動不大，選礦效率較高，變化也不大。從選礦效果和選礦成本方面綜合考慮，選取0.10kg/t為淀粉的最佳用量。

表2 淀粉用量試驗結果

2.2 捕收劑用量試驗

在低溫下（10℃）確定淀粉用量為0.10kg/t，改變捕收劑用量進行試驗，試驗結果見表3。從表3結果可以看出，隨著捕收劑用量的增大，精礦品位逐步升高，最高可達64.95%，相應的精礦回收率不斷下降。綜合考慮，捕收劑用量為0.20kg/t時浮選效率最高，所以確定捕收劑GE-609的最佳用量為0.20kg/t。

表3 捕收劑用量試驗結果

2.3 分段加藥試驗

根據文獻報道［9］，分段加藥可改善浮選效果，并減少捕收劑用量，因此考慮分段加藥，故在捕收劑為0.15kg/t和0.20kg/t的用量下，進行了粗選和精選分段加藥試驗，結果見表4。比較表4中一次性加藥0.15kg/t和0.20kg/t的結果得知，分段加藥沒有明顯改善浮選效果。所以，在后續試驗中捕收劑還是一次性加入。

表4 捕收劑分段加藥試驗結果

2.4 掃Ⅰ階段淀粉用量試驗

為了降低尾礦品位，提高精礦回收率，在一次粗選的基礎上，進行了掃選試驗。粗選淀粉用量為0.10kg/t，捕收劑用量為0.16kg/t，試驗結果見表5。從以上結果可以看出，增加一次掃選后，尾礦品位得到了下降，減少捕收劑用量精礦的回收率有明顯的上升。但是精礦品位下降明顯，故捕收劑用量應增加。掃Ⅰ的定粉用量為0.20kg/t效果較好，但未達到理想的指標，且淀粉用量過大時，所以準備進行第二次掃選作業。

表5 掃Ⅰ淀粉用量試驗結果

2.5 掃Ⅱ階段淀粉用量試驗

由于一次掃選效果不理想，故進行第二次掃選試驗。粗選淀粉用量為0.10kg/t，捕收劑用量為0.20kg/t，第一次掃選淀粉用量為0.20kg/t。試驗流程見圖1，試驗結果見表6。從表6可以看出，隨著淀粉用量的增大，尾礦品位明顯降低，在淀粉用量為0.30kg/t時，浮選效果最佳，故確定0.30kg/t為掃Ⅱ的淀粉最佳用量。

2.6 溫度條件試驗

根據文獻報道，GE-609對低溫有較強的適應性，故在上述條件試驗得到的最佳條件下進行溫度探索試驗，最低溫度為5℃。試驗結果見表7。從表7可以看出，在該藥劑制度下，低溫浮選得到的精礦品位明顯比高溫浮選得到的精礦品位高，在5℃條件下，精礦品位最高為63.44%，回收率為63.12%；在20℃條件下，精礦品位為61.91%，回收率為69.79%。可見，GE-609在該藥劑制度條件下，對低溫有較強的適應性。

圖1 掃Ⅱ階段淀粉用量試驗流程圖

表6 掃Ⅱ階段淀粉用量試驗結果

表7 礦漿溫度試驗結果

3 閉路試驗

為提高精礦回收率，在開路的基礎上進行了閉路試驗流程試驗。入浮原礦經一次粗選得到最終精礦，粗選泡沫產品經兩次掃選后，得到最終尾礦。第一次掃選的精礦返回到粗選，尾礦進行第二次掃選。第二次掃選尾礦為最終尾礦，精礦返回到第一次掃選。試驗結果表明，在該藥劑制度下，返回中礦量大且品位低嚴重惡化原礦，導致最終精礦產率高，品位低回收率低。因此，考慮在該流程基礎上，增加一次精選即入浮原礦經一次粗選和一次精選得到最終精礦。精選的尾礦和第一次掃選的精礦返回到粗選，第二次掃選的精礦返回第一次掃選，閉路試驗浮選流程工藝見圖2。

4 產品分析

浮選精礦多元素分析見表8。由表8可以看出，陽離子反浮選最終鐵精礦中鐵品位達64.19%，SiO2的脫除率達到了50.36%。有害元素硫、磷都較低，Al2O3、CaO、MgO的含量都能滿足高爐冶煉的要求，是優質鐵精礦。通過對鐵精礦產品多元素分析表明，四元堿度（CaO＋MgO）/（SiO2＋Al2O3）為0.32，堿度比原礦增加。屬于典型酸性礦石，可用于生產燒結礦或氧化球團礦。

圖2 隕西鐵礦石反浮選閉路試驗數質量流程

表8 最終精礦多元素分析

5 結論

1）隕西鐵礦石原礦通過三段磁選，可以拋棄大量尾礦，但是精礦品位僅為51.76%，硅含量高達15.33%，Al2O3含量達6.15%，需通過其他工藝流程來提高精礦品位。

2）由陽離子反浮選條件試驗可知，在合理的藥劑制度下，進行一粗一精兩掃開路反浮選小型閉路流程試驗，最終獲得較好指標：精礦產率為63.10%，精礦品位為64.19%，回收率為78.32%，Al2O3、SiO2含量大幅度降低，符合高爐冶煉要求。

3）反浮選尾礦如果返回磨礦磁選系統形成閉路，回收率會大幅度提高，本文未做詳細介紹。陽離子反浮選藥劑制度簡單，受溫度條件影響小，對低溫有較強的適應性，易于組織生產。

［1］葛英勇，陳達，余永富.耐低溫陽離子捕收劑G-601反浮選磁鐵礦的研究［J］.金屬礦山，2004（4）：32-34.

［2］王春梅，葛英勇，王凱金，等.GE-609捕收劑對齊大山赤鐵礦反浮選的初探［J］.有色金屬：選礦部分，2006（4）：41-43.

［3］陳達.陽離子捕收劑分離磁鐵礦和石英的研究［D］.武漢：武漢理工大學，2004，12.

［4］唐曉玲，陳毅琳，高澤賓，等.酒鋼選礦廠焙燒磁選鐵精礦陽離子反浮選生產實踐［J］.金屬礦山，2008（11）：43-46.

［5］劉動.反浮選應用于鐵精礦提鐵降硅的現狀及展望［J］.金屬礦山，2003（2）：38-42.

［6］張漢泉，汪鳳玲，李浩.鮞狀赤鐵礦磁化焙燒－磁選－反浮選降磷試驗［J］.武漢工程大學學報，2011，33（3）：29-32.

［7］宋仁峰，李維兵，劉華艷，等.我國鐵礦石反浮選技術發展綜合評述［J］.金屬礦山，2009（9）：13-19.

［8］張漢泉，汪鳳玲.貧磁鐵礦反浮選硅磷試驗［J］.武漢工程大學學報，2012，34（2）：50-53.

［9］葛英勇，余永富，陳達，等.脫硅耐低溫捕收劑GE-609的浮選性能研究［J］.武漢理工大學學報，2005，27（8）：17-19.