提高新疆和靜鐵礦精礦質(zhì)量選礦試驗

常慕遠(yuǎn) 李增華 林俊領(lǐng) 衛(wèi) 陽

(1.新疆寶地礦業(yè)有限責(zé)任公司；2.新疆地礦局第一地質(zhì)大隊)

相較于國外鋼鐵資源，我國鐵礦石品位較低、嵌布粒度較細(xì)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜、礦物種類繁多，極大的增加了選別難度與成本[1]，鐵精礦產(chǎn)品中的硫、磷、硅等雜質(zhì)含量超標(biāo)，將無法滿足冶煉要求。

新疆和靜縣鐵礦硫含量較高，且主要賦存形式為磁黃鐵礦，磁選作業(yè)無法有效脫除，鐵精礦含硫量高達1.07%，遠(yuǎn)超鐵精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.2%～0.4%[2]。因此，對該礦進行了浮選降硫試驗研究，以達到提高鐵精礦質(zhì)量的目的。提高鐵精礦質(zhì)量，在我國對外鐵礦石依賴日益嚴(yán)重的今天具有重要的價值和意義。

1 試驗研究

1.1 試樣性質(zhì)

試驗礦樣為新疆和靜縣備戰(zhàn)鐵礦選廠弱磁選精礦產(chǎn)品，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 試樣多元素分析結(jié)果 %

由表1可知，試樣中主要有害元素為S，其次含有較高的MgO、SiO2、Al2O3。經(jīng)工藝礦物學(xué)研究查明，試樣礦物賦存形式復(fù)雜、種類繁多，主要礦物組成為磁鐵礦、石英、磁黃鐵礦，含有少量的赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦、硅灰石、透輝石，微量礦物為閃鋅礦、黃銅礦、軟錳礦、長石等。

通過鐵物相研究結(jié)果表明，硫主要賦存形式為磁黃鐵礦，其次少量以黃鐵礦形式存在。對其進行單體解離度測定研究結(jié)果表明，磁黃鐵礦、黃鐵礦單體解離良好，連生體含量較低。

1.2 試驗設(shè)備及試劑

磨礦及選礦試驗采用XMQ-240mm×90mm型球磨機、XFG、XFD型系列浮選機。試驗用調(diào)整劑硫酸銅、硫酸、CS-01、AO、ACD為分析純，捕收劑丁基黃藥、異丁基黃藥、戊黃藥為工業(yè)純，起泡劑2#油為工業(yè)純，試驗用水為自來水，試驗溫度為室溫，單元試驗礦樣質(zhì)量1kg。

1.3 試驗方案

鐵礦石脫硫常見選礦工藝有階段磨礦階段脫硫工藝[3]、磁選脫硫工藝[4]、浮選脫硫工藝[5]、焙燒脫硫工藝[6]、浸出脫硫工藝[7]等。鑒于試樣中的硫主要賦存狀態(tài)為磁黃鐵礦，且單體解離良好，因此試驗采用浮選脫硫工藝。而磁黃鐵礦天然可浮性較差，較難浮選，需對其活化后進行浮選[8]。因此，試驗需對活化劑種類及用量進行詳細(xì)考察。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 捕收劑種類試驗

黃藥是常用的硫化礦捕收劑，因具有良好的捕收能力，在鐵礦脫硫浮選中被廣泛使用 。試驗選取了3種黃藥類捕收劑，分別為丁基黃藥、異丁基黃藥和戊黃藥。試驗固定黃藥用量均為200g/t，CS-01用量為2 000g/t，2#油用量為30g/t，考察捕收劑種類對浮選脫硫指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果見表2。

表2 捕收劑種類對浮選脫硫指標(biāo)的影響 %

由表2可見， 從鐵精礦中硫品位來看，脫硫指標(biāo)依次為異丁基黃藥<丁基黃藥<戊黃藥，使用異丁基黃藥時脫硫效果最好，但3種捕收劑的脫硫能力相當(dāng)；從鐵精礦產(chǎn)率來看，依次為丁基黃藥>異丁基黃藥>戊黃藥，使用丁基黃藥時鐵精礦的損失最小，異丁基黃藥其次；綜合考慮，確定異丁基黃藥為浮選脫硫捕收劑。

2.2 捕收劑用量試驗

捕收劑的用量會直接影響試驗指標(biāo)，為考察捕收劑用量對浮選脫硫指標(biāo)的影響，固定CS-01用量為2 000g/t、2#油用量為30g/t進行捕收劑用量試驗，試驗結(jié)果見圖1。

圖1 捕收劑用量對浮選脫硫指標(biāo)的影響

由圖1可見，隨著捕收劑異丁基黃藥用量的增加，鐵精礦中硫品位降低；當(dāng)捕收劑用量大于200g/t后，鐵精礦中硫品位趨于平緩，而鐵精礦產(chǎn)率減小，但變化不大；綜合考慮，確定異丁基黃藥用量200g/t為宜。

2.3 活化劑種類試驗

鐵精礦中的硫很容易被氧化，在其表面形成一層親水性薄膜，抑制了硫的上浮，所以在脫硫浮選時需要先活化再用黃藥進行捕收。硫的活化方式一般有3種：一是溶解礦物表面抑制性薄膜；二是采用交換吸附或置換的化學(xué)反應(yīng)，在礦物表面形成難溶的活化薄膜；三是消除礦漿中抑制性離子的有害影響[9]。因此選取硫酸、硫酸銅、CS-01、新型活化劑AO、ACD作為試驗活化劑，考察活化劑種類對浮選脫硫指標(biāo)的影響。試驗固定異丁基黃藥用量為200g/t，2#油用量為30g/t，試驗結(jié)果見表3。

表3 活化劑種類對浮選脫硫指標(biāo)的影響 %

由表3可見，使用CS-01為活化劑，鐵精礦中的硫品位明顯更低，達到0.24%，脫硫效果顯著，符合鐵精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。雖然鐵精礦產(chǎn)率最低，鐵精礦損失最大，但各產(chǎn)品產(chǎn)率沒有明顯差異。綜合考慮，以CS-01為浮選脫硫活化劑效果最佳。

2.4 組合活化劑試驗

活化劑種類試驗結(jié)果表明，以CS-01為活化劑時脫硫效果顯著，但CS-01的用量較大。而將多種活化劑組合使用，可以產(chǎn)生較好的協(xié)同作用[10]，可顯著降低活化劑用量。因此，試驗考察了CS-01+AO、硫酸銅+AO、硫酸銅+硫酸+AO和硫酸銅+硫酸+ACD共4種組合方式對浮選脫硫指標(biāo)的影響。

2.4.1CS-01+AO組合試驗

試驗固定異丁基黃藥用量200g/t、2#油用量30g/t、CS-01用量1 000g/t、AO用量為變量，考察CS-01+AO組合對浮選脫硫指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 CS-01與AO組合對浮選脫硫指標(biāo)的影響

由圖2可見，隨著活化劑AO用量的增加，鐵精礦中的硫品位以及鐵精礦產(chǎn)率呈波動趨勢。在AO用量為200 g/t時，鐵精礦中的硫品位最低，但是其脫硫效果明顯低于單一活化劑CS-01脫硫效果。

2.4.2 硫酸銅+AO組合試驗

試驗固定異丁基黃藥用量200 g/t、2#油用量30 g/t、硫酸銅用量500 g/t、AO用量為變量，考察硫酸銅+AO組合對浮選脫硫指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果見圖3。

圖3 硫酸銅與AO組合對浮選脫硫指標(biāo)的影響

由圖3可見，隨著AO用量的增加，鐵精礦中的硫品位先急劇降低后幾乎不變，而鐵精礦產(chǎn)率持續(xù)下降。鐵精礦損失也較高，因此判斷硫酸銅+AO組合脫硫效果不及單一CS-01脫硫效果。

2.4.3 硫酸銅+硫酸+AO組合試驗

試驗固定異丁基黃藥用量200 g/t、2#油用量30 g/t、硫酸用量1 500 g/t、AO用量200 g/t，硫酸銅用量為變量，考察硫酸銅+硫酸+AO組合對浮選脫硫指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 硫酸銅+硫酸+AO組合對浮選脫硫指標(biāo)的影響

由圖4可見，隨著硫酸銅用量的增加，鐵精礦中的硫品位先下降后上升再下降，在硫酸銅用量為300 g/t時最低，為0.29%，鐵精礦產(chǎn)率呈下降趨勢，但變化不大。相較于CS-01為捕收劑時浮選指標(biāo)，其鐵精礦中硫品位稍高，鐵精礦產(chǎn)率差異不大，該活化劑組合可代替CS-01，但綜合考慮藥劑成本及工藝復(fù)雜程度，不選擇該活化劑組合。

2.4.4 硫酸銅+硫酸+ACD組合試驗

試驗固定異丁基黃藥用量200 g/t、2#油用量30 g/t、硫酸用量1 500 g/t、ACD用量200 g/t、硫酸銅用量為變量，考察硫酸銅+硫酸+ACD組合對浮選脫硫指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果見圖5。

圖5 硫酸銅+硫酸+ACD組合對浮選脫硫指標(biāo)的影響

由圖5可見，隨著硫酸銅用量的增加，鐵精礦中的硫品位呈先下降后上升趨勢，鐵精礦產(chǎn)率呈先上升后下降趨勢，硫酸銅用量為100 g/t時，浮選指標(biāo)最好；但相較于CS-01為捕收劑時浮選指標(biāo)，其鐵精礦中的硫品位偏高，鐵精礦產(chǎn)率提高不明顯，因此判斷該活化劑組合活化能力不及單一CS-01。

2.5 活化劑用量試驗

通過單一活化劑與組合活化劑試驗發(fā)現(xiàn)，CS-01活化效果最好，因此決定采用CS-01為活化劑，并固定異丁基黃藥用量200 g/t、2#油用量30 g/t，考察CS-01用量對浮選脫硫的影響，試驗結(jié)果見圖6。

圖6 活化劑用量對浮選脫硫的影響

由圖6可見，隨著CS-01用量的增加，鐵精礦中的硫品位降低，當(dāng)CS-01用量大于2 000 g/t時，鐵精礦中的硫品位幾乎不變，鐵精礦產(chǎn)率幾乎不變；綜合考慮，CS-01用量為2 000 g/t時浮選指標(biāo)最佳。

2.6 閉路試驗

在條件試驗和開路試驗的基礎(chǔ)上進行閉路試驗，閉路試驗流程及藥劑用量見圖7，閉路試驗結(jié)果見表4。

圖7 浮選脫硫閉路試驗流程

表4 浮選脫硫閉路試驗結(jié)果 %

由表4可見，以CS-01為活化劑，異丁基黃藥為捕收劑，2#油為起泡劑，經(jīng)過1粗2精1掃的工藝流程，可獲得全鐵品位為63.25%、全鐵回收率為97.32%、含硫0.22%、硫分布率為19.86%的鐵精礦，脫硫效果理想，鐵精礦品質(zhì)得到了顯著提高。

3 結(jié) 論

(1)新疆和靜縣鐵礦硫含量較高，且主要賦存形式為磁黃鐵礦，磁選作業(yè)無法有效脫除，鐵精礦含硫量高達1.07%。試樣礦物賦存形式復(fù)雜、種類繁多，主要礦物組成為磁鐵礦、石英、磁黃鐵礦，含有少量的赤鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦、硅灰石、透輝石，微量礦物為閃鋅礦、黃銅礦、軟錳礦、長石等。鐵物相研究結(jié)果表明，硫主要賦存形式為磁黃鐵礦，其次少量以黃鐵礦形式存在。單體解離度測定結(jié)果表明，磁黃鐵礦、黃鐵礦單體解離良好，連生體含量較低。

(2)針對該試樣性質(zhì)，以CS-01為活化劑，異丁基黃藥為捕收劑，2#油為起泡劑，經(jīng)過1粗2精1掃的浮選工藝流程，可獲得全鐵品位為63.25%、全鐵回收率為97.32%、含硫0.22%、硫分布率為19.86%的鐵精礦，脫硫效果理想，鐵精礦品質(zhì)獲得了顯著提高。