浮選柱在磁赤混合鐵礦反浮選中的試驗研究

王偉之，陳麗平，趙劉備，李富平

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實驗室，河北 唐山 063009)

我國鐵礦資源多為浸染狀構(gòu)造，需磨到很細才能達到單體解離，而且大多數(shù)礦為赤鐵礦與磁鐵礦伴生的混合鐵礦，當磨到很細時，礦泥覆蓋或夾雜在礦粒表面，影響磁選精礦的品位，需要經(jīng)過浮選才能使精礦品位達到60%以上。目前大多數(shù)選廠采用重選-磁選-反浮選工藝來回收鐵礦物，其中浮選多采用浮選機，流程結(jié)構(gòu)多為一次粗選、一次精選及兩次掃選或三次掃選[1-3]，流程結(jié)構(gòu)較長，且分選效率較低。

浮選柱相對浮選機對微細粒的回收具有明顯優(yōu)勢[4]。本文即針對某赤鐵礦選廠生產(chǎn)現(xiàn)場“階段磨礦、粗細分級、重選、弱磁-強磁-陰離子反浮選”流程中的浮選給礦，進行逆流微泡接觸式浮選柱的反浮選試驗，確定出浮選柱適宜的操作條件及藥劑制度，以實現(xiàn)縮短浮選流程、提高精礦品位的目的。

1 礦石性質(zhì)

試驗所用礦樣取自生產(chǎn)現(xiàn)場浮選流程中的浮選給礦，即混磁精礦(強磁精和弱磁精的混合精礦)，其主要金屬礦物為磁鐵礦及部分赤鐵礦(含假象、半假象赤鐵礦)；脈石礦物主要為石英，其次為角閃石類及綠泥石類礦物。試驗礦樣的鐵物相分析和粒度分析結(jié)果見表1、表2。

由分析結(jié)果可知，物料粒度較細，其中-0.0308mm產(chǎn)率為 64.08%，而且-0.0308mm粒級中鐵的分布率占到87.04%，即金屬鐵主要分布在微細粒級中。而鏡下觀察磁鐵礦顆粒和赤鐵礦顆粒多呈半自形～自形晶粒狀結(jié)構(gòu)，多與石英毗鄰或鑲嵌。

表1 試驗礦樣鐵物相分析結(jié)果/%

表2 試驗礦樣粒度分析結(jié)果/%

2 選礦試驗研究

2.1 微泡逆流接觸式浮選柱操作條件試驗

采用Φ50mm×2000mm的微泡逆流接觸式浮選柱對試驗礦樣進行反浮選試驗，浮選柱的基本結(jié)構(gòu)見圖1。該試驗浮選柱采用噴槍式微泡發(fā)生器，氣泡細小均勻、表面積大，在逆流條件下與礦粒的接觸機會更多。

圖1 浮選柱結(jié)構(gòu)示意圖

試驗中浮選柱的初始操作條件確定為給礦濃度為30%，充氣量4.0m3/h，泡沫層高度為30cm，排礦為自動控制。試驗流程見圖2。所用浮選藥劑為生產(chǎn)現(xiàn)場提供，其中NaOH為pH值調(diào)整劑，調(diào)整礦漿pH>11.5；淀粉為鐵礦物的抑制劑，CaO為活化劑；GK-58為脈石的捕收劑，浮選礦漿溫度為40℃。

2.1.1 浮選柱給礦速度條件試驗

浮選柱給礦設(shè)備為蠕動泵，其最大流量為1280mL/min。蠕動泵將礦漿打入到浮選柱最上部，再靠重力作用由給礦管在浮選柱的中上部給礦，因此當給礦速度即給礦量過低時，就會使給礦困難；但當給礦量過高時又會造成排尾困難甚至堵塞,因此要選擇合適的給礦量。

浮選柱給礦速度條件試驗結(jié)果見圖3。

圖2 浮選柱操作條件試驗流程

圖3 浮選柱給礦速度試驗結(jié)果

由圖3可得，給礦速度加快，精礦品位升高，回收率下降；但當給礦速度大于847.0mL/min時，精礦品位開始下降，而回收率幾乎沒有變化，因此，確定給礦速度為847.0mL/min。

2.1.2 浮選柱給礦濃度條件試驗

給礦濃度除會影響處理量外，對浮選柱的充氣條件也有明顯影響，過高的給礦濃度會使充氣條件變壞[4]。給礦濃度條件試驗結(jié)果見圖4。

圖4 浮選柱給礦濃度試驗結(jié)果

由圖4可知，隨著給礦濃度的增加，精礦品位逐漸增加，回收率逐漸下降，但濃度增至35%后，品位開始下降；綜合考慮品位及回收率，確定給礦濃度為35%。

2.1.3 浮選柱泡沫層高度條件試驗

泡沫層的厚度對精礦品位和回收率有著直接影響[5]。由于是反浮選，泡沫層厚可以降低尾礦品位，但是泡沫層過厚會使泡沫自身太重而破裂使精礦質(zhì)量變差。泡沫層高度條件試驗結(jié)果見圖5。

圖5 浮選柱泡沫層高度試驗結(jié)果

由圖5可知，隨著泡沫層高度的升高，精礦品位先是增加，當泡沫層高度升至25mm時，精礦品位開始下降；而回收率的變化正好相反。綜合考慮回收率和精礦品位，選擇泡沫層高度為30cm。

2.1.4 浮選柱充氣量條件試驗

浮選柱充氣量過大會導(dǎo)致礦漿在柱體內(nèi)翻滾，泡沫層受到破壞甚至消失；充氣量太小，氣泡少，又形不成泡沫層。因此，選擇合適的充氣量，是獲得良好精礦品位的關(guān)鍵。充氣量條件試驗結(jié)果見圖6。

圖6 浮選柱充氣量試驗結(jié)果

由試驗現(xiàn)象和結(jié)果可知，大小均勻且數(shù)量較多的氣泡可以提高精礦品位，但充氣量過大，氣泡變大表面積變小，精礦品位下降。因此，確定充氣量為4.0m3/min。

2.2 微泡逆流接觸式浮選柱藥劑制度試驗

通過上述試驗，確定浮選柱的操作條件為：給礦速度為847mL/min，給礦濃度為35%，充氣量4.0m3/h，，泡沫層高度30mm。在該操作條件下，進行了浮選柱的藥劑制度條件試驗。

2.2.1 抑制劑用量試驗

根據(jù)選廠提供藥劑制度，抑制劑為苛化后的有機淀粉，濃度為6%，在使用進水浴加熱至60℃左右。抑制劑用量試驗結(jié)果見圖7。

圖7 浮選柱抑制劑用量試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可知，抑制劑用量為1200～1300g/t 時，精礦品位幾乎沒有變化，可回收率降低，因此，選擇抑制劑用量為1200g/t。

2.2.2 活化劑用量試驗

在赤鐵礦反浮選中，石灰高效價廉，因此，多數(shù)選廠采用CaO粉末為石英的活化劑。活化劑用量試驗結(jié)果見圖8。

圖8 浮選柱活化劑用量試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可見，隨著活化劑用量的增加精礦品位不斷上升，當活化劑的用量為600g/t時，精礦品位開始下降，回收率變化規(guī)律相反。為保證一次粗選得到合格的精礦，確定氧化鈣的用量為600g/t。

2.2.3 捕收劑用量試驗

捕收劑GK-58在使用時亦水浴加熱至60℃左右，捕收劑用量試驗結(jié)果見圖9。

圖9 浮選柱捕收劑用量試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可得，隨著捕收劑用量的增加精礦品位先是增加，而回收率先是下降；當捕收劑用量超過600g/t后精礦品位開始下降，回收率開始增加。因此，為保證精礦品位及降低藥劑成本，確定捕收劑用量為650g/t。

2.3 浮選柱粗選試驗

通過以上試驗確定浮選柱的操作條件為給礦速度847mL/min，給礦濃度35%，泡沫層高度30cm,充氣量4.0m3/min時；藥劑用量分別為：NaOH 1250g/t，淀粉 1200g/t，活化劑CaO 600g/t，捕收劑GK-58 650g/t。該條件下進行的浮選柱粗選試驗結(jié)果見表3。

由試驗結(jié)果知，逆流微泡接觸式浮選柱可以應(yīng)用于磁赤鐵礦的反浮選，經(jīng)過一次粗選即可得到合格的鐵精礦，可以縮短浮選的流程。粗選尾礦可經(jīng)掃選后拋尾。

表3 浮選柱粗選試驗結(jié)果/%

3 結(jié)論

1)該試驗礦石為某赤鐵礦選廠生產(chǎn)現(xiàn)場浮選流程中的浮選給礦。礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦和赤鐵礦(含假象、半假象赤鐵礦)，脈石礦物主要為石英。

2)以回收微細粒級為主要特點的微泡逆流接觸式浮選柱應(yīng)用于磁赤鐵礦的反浮選中，在優(yōu)化的操作條件下進行一次粗選即能得到精礦品位65.82%，回收率62.79%的選別指標，即經(jīng)過一次粗選作業(yè)即得到了合格精礦，縮短了浮選流程。試驗數(shù)據(jù)可為赤鐵礦浮選流程中浮選柱的應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。

[1] 邱俊,呂憲俊,等.鐵礦選礦技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009：142-144.

[2] 王資.浮游選礦技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[3] 王運敏,田嘉印，王化軍，等.中國黑色金屬礦選礦實踐[M].北京：科學(xué)出版社,2008.

[4] 趙昱東.浮選設(shè)備的新進展[J].礦山機械，2010，38(16)：1-2.

[5] 張海軍,劉炯天,王永田.礦用旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的分選原理及參數(shù)控制[J].中國礦業(yè),2006,15(6):71-72.