從高爐瓦斯泥中浮選碳精礦的影響因素研究

聶軼苗，戴奇卉，牛福生

(河北聯合大學礦業工程學院，河北 唐山 063009)

從高爐瓦斯泥中浮選碳精礦的影響因素研究

聶軼苗，戴奇卉，牛福生

(河北聯合大學礦業工程學院，河北 唐山 063009)

文中采用單一浮選從高爐瓦斯泥中浮選碳精礦，通過對捕收劑用量、起泡劑用量、分散劑用量以及浮選濃度這幾個主要影響因素的研究，以粗選所得精礦的品位和回收率為指標，得到各種影響因素的最佳選別條件為：捕收劑選用柴油，用量為500g/t，起泡劑選用2號油，用量為25g/t，分散劑選用六偏磷酸鈉，用量為100g/t，選礦濃度為5%。在此條件下，進行一粗兩精的選礦工藝，可使碳品位從29.2%提高到65%以上，回收率達到66%。

浮選；瓦斯泥；碳精礦；影響因素

1 瓦斯泥的性質

瓦斯泥是高爐生產中排出的高爐煤氣，粒度細，表面粗糙、有空隙，屬于中等磁性礦物，主要礦物為鐵粉、焦粉和煤粉[1-2],這些有用礦物均可以回收利用。通過對本次實驗的瓦斯泥進行化學多元素分析、粒度組成測定以及物相組成研究，為其合理的利用提供基礎資料。

1.1 化學組成測試分析

對本次高爐瓦斯泥進行了化學多元素分析，其結果如表1所示。

原礦分析結果表明，唐鋼高爐瓦斯泥有用價值元素為鐵和碳，這也是含量相對較多的元素，鐵礦物含量為19.68%，碳含量為29.02%，主要有害成分為SiO2和CaO，并有少量的ZnO、SO3以及K2O等，這些有害雜質均無回收價值。

1.2 粒度篩析試驗研究

利用干篩法對試驗所用高爐瓦斯泥的粒度組成進行篩析，通過取樣、化驗得瓦斯泥的粒度組成，測定結果如表2所示。

從表2可以看出，該樣品粒度很細，+60目含量很低，主要分布在-60目到+360目之間，含量為92.27%，同時可以看出有價元素鐵和碳分布不均，主要分布在-100目到+200目之間。

1.3 物相分析研究

實驗所用高爐瓦斯泥中，主要為含鐵礦物和含碳礦物，其中鐵礦物主要是以磁鐵礦和赤鐵礦的形式存在，同時赤鐵礦含量相對較多，碳主要以焦炭的形式存在，呈不規則狀、條帶狀、片狀結構和粒狀嵌鑲結構，其中以顆粒鑲嵌結構為主；有的顆粒較均勻致密，有的呈蜂窩狀，顆粒大小不等，最大粒徑為0.7mm，最小為0.03mm，以0.04～0.2mm居多。

2 浮選試驗研究

粗選過程分別對捕收劑、起泡劑、選礦濃度以及分散劑的用量條件進行了試驗研究，捕收劑采用柴油，起泡劑選用2號油，分散劑采用六偏磷酸鈉。

2.1 捕收劑用量試驗

浮選試驗進行一次粗選，在選礦濃度為6%、起泡劑用量為25g/t、六偏磷酸鈉用量為100g/t時，捕收劑柴油用量為150g/t、300g/t、500g/t、650g/t、800g/t的條件下，進行了浮選粗選試驗，試驗流程如圖1所示，試驗結果見圖2。

圖1 捕收劑用量試驗

從試驗結果可以看出，捕收劑用量從150g/t到800g/t變化時，碳精礦品位在40%到45%之間變化，回收率呈增大趨勢，從65.37%增加到93.03%。捕收劑用量為500g/t時，碳精礦的品位最高，為43.45%，此時碳的回收率為90.03%。當捕收劑用量從500g/t變到800g/t時，碳的回收率有所增加，但此時的碳精礦品位都低于43.45%，由于增大與降低幅度不大，從藥劑用量、碳精礦品位及回收率各個因素考慮，試驗最終選擇捕收劑用量為500g/t可達到理想效果。

2.2 起泡劑用量試驗

在選礦濃度為6%、捕收劑用量為500g/t、六偏磷酸鈉用量為100g/t時，起泡劑用量為0g/t、10g/t、15g/t、25g/t、30g/t的條件下進行浮選試驗，浮選試驗進行一次粗選，其流程如圖1所示，試驗結果如圖3所示。

圖2 柴油用量與碳精礦品位和回收率的關系

圖3 起泡劑用量與碳精礦品位和回收率的關系

由圖3知，當起泡劑用量從0g/t變化到15g/t時，碳精礦品位先增大后減小，回收率一直呈增加趨勢，碳精礦品位最大值為44.7%，但此時的回收率相對較低。當起泡劑用量從15g/t變化到30g/t時，品位與回收率都是先增大后減少。當起泡劑用量為25g/t時，碳精礦品位可達43.43%，此時回收率達到91.82%，綜合考慮品位與回收率，選擇起泡劑用量為25g/t時最佳。

2.3 礦漿濃度試驗

柴油用量為500g/t、起泡劑用量為25g/t、六偏磷酸鈉用量為100g/t時，在選礦濃度分別為3%、5%、6%、9%、11%的條件下進行浮選試驗，浮選流程如圖1所示，其結果如圖4所示。

由試驗結果可知，當浮選濃度由3%到11%變化的過程中，碳精礦品位先增大后減小，碳回收率同樣也先增大后減小，當浮選濃度為5%時，碳精礦的品位與回收率同時達到最大點，因此，選用濃度為5%時浮選效果最好。

2.4 分散劑用量試驗

粗選過程捕收劑用量為500g/t，起泡劑為25g/t，浮選濃度為5%，在分散劑用量分別為40g/t、60g/t、80g/t、100g/t、120g/t的條件下進行浮選試驗，浮選流程如圖1所示，試驗結果如圖5所示。

圖4 浮選濃度與碳精礦品位和回收率的關系

圖5 分散劑用量與碳精礦品位和回收率的關系

由圖5可知，當分散劑六偏磷酸鈉用量從40g/t變化到100g/t的過程中，碳精礦品位逐漸增大，碳的回收率先減小后增大，繼續增加分散劑的用量，此時的碳精礦品位與回收率保持穩定的趨勢不再明顯增高，所以綜合考慮品位和回收率，調整劑用量為100g/t時效果最好。

3 浮選流程試驗

由以上各個單條件實驗研究可見，在各條件最佳工藝條件下，可得到碳精礦品位大于40%的精礦，在此基礎上，采用一粗兩精的選礦工藝流程，最終得到品位大于65%，回收率大于66%的碳精礦產品，結果如表3所示。

針對高爐瓦斯泥中的鐵元素，利用XCY-73型刻槽搖床，在沖程為14mm，沖次為310次/min，床面坡度為3°，給礦濃度為25%的條件下，進行二段重選回收，最終獲得品位為55.22%，產率為21.87%，回收率為61.36的鐵精礦。

實驗最終所得的碳精礦中固定碳含量66.36%，灰分15.77%，揮發分2.99%，水分0.45%，所得鐵精礦的TFe55.22%、CaO 1.29%、MgO 0.87%、SiO25.39%、Al2O32.03%、S 0.046%、P 0.037%，這兩個精礦均滿足選廠實際生產要求。

4 結論

1)通過對本次實驗所用高爐瓦斯泥進行原礦性質研究，其有用元素為碳和鐵，且有價元素鐵和碳分布不均勻，碳含量為24.78%。鐵礦物主要是以磁鐵礦和赤鐵礦的形式存在，同時赤鐵礦含量相對較多，碳主要以焦炭的形式存在，呈不規則狀、條帶狀、片狀結構和粒狀嵌鑲結構，顆粒以0.04～0.2mm居多。

2)通過對捕收劑用量、起泡劑用量、分散劑用量以及浮選濃度這幾個主要影響因素的研究，以粗選所得精礦的品位和回收率為指標，得到各種影響因素的最佳選別條件為：捕收劑選用柴油，用量為500g/t，起泡劑選用2#油，用量為25g/t，分散劑選用六偏磷酸鈉，用量為100g/t，選礦濃度為5%。

3)在各條件最佳工藝條件下，可得到碳精礦品位大于40%的精礦，在此基礎上，采用一粗兩精的選礦工藝流程，最終得到產率25.12%，品位66.36%，回收率66.99%的碳精礦產品。

[1] 于留春.從梅山高爐瓦斯泥中回收鐵精礦的研究[J].金屬礦山，2003(10)：65-68.

[2] 張晉霞，聶軼苗，徐之帥，等.從鋼鐵廠高爐瓦斯泥中提取碳、鐵的技術研究[J].礦山機械，2013(5):100-103.

Factors research on recovering carbon concentrate from blast furnace sludge by flotation

NIE Yi-miao，DAI Qi-hui，NIU Fu-sheng

(School of Mining Technology，Hebei United University，Tangshan 063009，China)

Recovering carbon concentrate from blast furnace sludge using the flotation method.Collectors agent dosage，foaming agent dosage，dosage of disperser and flotation concentration were studied using single flotation method.The optimal conditions were collector is diesel with 500g/t，disperser agent is sodium silicate with 100g/t，foaming agent is 2#oil with 25g/t，and flotation concentrations is 5%。 Laboratory test through a flotation flow-sheet of “one rough flotation and two-stage concentrate” at the optimal operating condition was performed.The grade of carbon can be improved from 29.2% to above 65%，and the recovery of 66% could be obtained.

flotation；blast furnace sludge；carbon concentrate；factors

2014-01-25

聶軼苗(1979-)，女，博士，副教授，主要從事礦物加工及礦物材料的教學與科研工作。E-mail：nieym168@163.com。

TF523;X757

A

1004-4051(2015)01-0128-03