新疆某浮鋅尾礦回收磁鐵礦選礦實驗研究

萬麗，孫志健，王立剛，于洋

(北京礦冶科技集團有限公司，礦物加工科學與技術國家重點實驗室，北京 102628)

硫通常是伴生在鐵礦石中的主要有害雜質之一，鐵精礦中硫含量每升高0.1%，焦比則升高5%，焦比的升高不利于高爐煉鐵[1]。另外，在冶煉過程中部分氣態硫化物隨煤氣排出爐外，易對環境造成危害。因此，降低鐵精礦中硫含量不僅有利于鋼鐵冶煉工藝，而且對建設環境友好型礦山企業具有重大意義[2]。

硫在鐵礦石中主要以磁黃鐵礦、黃鐵礦形式存在，以黃鐵礦形式存在的硫可通過磁選脫除，但以磁黃鐵礦形式存在的硫極易在磁選過程中進入鐵精礦，因此針對含磁黃鐵礦較多的鐵礦石目前通常采用浮選方法脫硫。磁鐵礦與磁黃鐵礦的選礦工藝一般有兩種，一種工藝是先磁選再從磁鐵礦精礦中浮選脫除磁黃鐵礦，即“磁-浮”工藝；另一種工藝是先浮選磁黃鐵礦，再從浮硫后的尾礦中磁選回收磁鐵礦，即“浮-磁”工藝[3-10]。

本文對新疆某鐵鋅礦進行鐵閃鋅礦浮選后的尾礦分別進行了“浮-磁”工藝實驗和“磁-浮”工藝實驗，最終采用“磁-浮”工藝進行全流程閉路實驗并獲得了較好的選礦指標。

1 實驗礦樣

新疆某鐵鋅礦進行鐵閃鋅礦浮選后的尾礦含Fe 42.64%、Zn 0.37%、S 2.81%，礦漿pH值為12。實驗礦樣中鐵礦物主要為磁鐵礦，硫礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦；非金屬礦物主要為綠泥石，其次為方解石，含有少量的石英、金云母，微量的磷灰石、鈉長石、綠簾石、直閃石、高嶺石、石墨等。

2 選礦實驗研究

2.1 “浮-磁”工藝

2.1.1 “浮-磁”工藝脫硫捕收劑種類實驗

首先對實驗礦樣進行浮選脫硫捕收劑種類實驗。藥劑制度為：硫酸8000 g/t（pH=6.6），捕收劑160 g/t，2#油24 g/t，攪拌時間分別為3 min、2 min、2 min，浮選時間為5 min，捕收劑分別為丁基黃藥、異戊黃藥、丁基黃藥+丁銨黑藥（1:1）、異戊黃藥+丁銨黑藥（1:1），實驗結果見圖1。

圖1 浮選脫硫不同捕收劑種類實驗結果Fig.1 Desulfurization results of different collectors of flotation test

由圖1可知，采用丁基黃藥作為捕收劑時，鐵粗精礦含S最低，S脫除率最高，丁基黃藥相對其他藥劑及組合來說浮選脫硫更好。

2.1.2 “浮-磁”工藝脫硫活化劑種類實驗

然后對實驗礦樣進行浮選脫硫活化劑種類實驗。藥劑制度為：活化劑及用量分別為硫酸8000 g/t（pH=6.6）、草 酸4000 g/t（pH=6.8）、硫酸銅1000 g/t（pH=11.6）、硫酸亞鐵1000 g/t（pH=11.5），丁基黃藥160 g/t，2#油24 g/t，攪拌時間分別為3 min、2 min、2 min，浮選時間為5 min，實驗結果見圖2。

圖2 浮選脫硫不同活化劑種類實驗結果Fig.2 Desulfurization results of different activators of flotation test

由圖2可知，采用草酸作為脫硫活化劑時，鐵粗精礦含S最低，S脫除率最高，草酸相對其他幾種活化劑浮選脫硫效果更好。

2.1.3 “浮-磁”工藝開路實驗

采用草酸作活化劑，對實驗礦樣進行“浮-磁”工藝開路實驗，工藝流程見圖3，實驗結果見表1。

圖3 “浮-磁”工藝開路實驗工藝流程Fig.3 Flowsheet of open-circuit test of flotation-magnetic separation technology

表1 “浮-磁”工藝開路實驗結果Table 1 Results of open-circuit test of flotation-magnetic separation technology

“浮-磁”工藝開路實驗結果表明，針對實驗礦樣采用“浮-磁”工藝脫硫效果不理想，經過四道硫粗選后，磁選給礦中S含量仍高達1.74%.對浮硫尾礦進行磁選所得鐵精礦含S 2.14%，鐵精礦含硫嚴重超標。由工藝礦物學可知實驗礦樣中方解石含量大于10%，添加草酸時，草酸易與方解石反應使礦漿pH值很難下降，酸耗量極大且脫硫效果不佳。

2.2 “磁-浮”工藝

2.2.1 “磁-浮”工藝磁場強度實驗

對實驗礦樣進行不同磁場強度實驗，磁場強度分別為：500 Gs、1000 Gs、1500 Gs、2000 Gs、2500 Gs、3000 Gs，實驗結果見圖4。

圖4 不同磁場強度實驗結果Fig.4 Results of different magnetic intensity test

由圖4可知，隨著磁場強度的增加，磁選精礦中Fe品位先下降后上升，整體變化幅度不明顯，Fe回收率先快速上升，磁場強度達2000 Gs后趨于平穩，確定磁選磁場強度為2000Gs。

2.2.2 “磁-浮”工藝脫硫活化劑種類實驗

在磁場強度2000Gs條件下，獲得的磁選精礦含Fe 64.26%、S 3.31%。由于磁選精礦含S過高，因此需對磁選精礦進行浮選脫硫實驗。

首先對磁選精礦進行浮選脫硫不同活化劑種類實驗。藥劑制度為：硫酸 500 g/t（pH值=6.2），活化劑 1500 g/t，丁基黃藥120 g/t，2#油50 g/t，活化劑種類分別為BK 523、草酸、硫酸銅、硫酸亞鐵。實驗結果見圖5。

圖5 浮選脫硫不同活化劑種類實驗結果Fig.5 Desulfurization results of different activators of flotation test

由圖5可知，采用BK 523作為脫硫活化劑時，鐵粗精礦含S最低，S脫除率最高，BK 523相對其他幾種活化劑浮選脫硫效果更好。

2.2.3 “磁-浮”工藝脫硫硫酸用量實驗

采用BK 523作為活化劑進行浮選脫硫硫酸用量實驗。藥劑制度為：硫酸用量分別為0 g/t、250 g/t、500 g/t、750 g/t、1000 g/t，BK523 1500 g/t，丁基黃藥120 g/t，2#油50 g/t，實驗結果見圖6。

圖6 浮選脫硫硫酸用量實驗結果Fig.6 Desulfurization results of sulfuric acid dosages of flotation test

由圖6可知，隨著硫酸用量的增加，鐵粗精礦含S先快速下降后微微上升，S脫除率先快速上升后微微下降，硫酸用量為500 g/t時，脫硫效果較佳。

2.2.4 “磁-浮”工藝脫硫BK 523用量實驗

浮選脫硫BK 523用量實驗。藥劑制度為：硫酸500 g/t，BK 523用量分別為0 g/t、500 g/t、1000 g/t、1500 g/t、2000 g/t ，丁基黃藥120 g/t，2#油50 g/t，實驗結果見圖7。

圖7 浮選脫硫BK 523用量實驗結果Fig.7 Desulfurization results of BK 523 dosages of flotation test

由圖7可知，隨著BK 523用量的增加，鐵粗精礦含S快速下降、S脫除率快速上升，當BK 523用量達1500 g/t后鐵粗精礦中S含量及S脫除率均趨于平穩，因此確定BK 523較佳用量為1500 g/t。

2.2.5 “磁-浮”工藝脫硫丁基黃藥用量實驗

丁基黃藥用量實驗的藥劑制度為：硫酸500 g/t；BK523 1500 g/t，丁基黃藥用量分別為40 g/t、80 g/t、120 g/t、160 g/t、200 g/t、240 g/t，2#油50g/t，實 驗結果見圖8。

圖8 浮選脫硫丁基黃藥用量實驗結果Fig.8 Desulfurization results of butyl xanthate dosages of flotation test

由圖8可知，隨著丁基黃藥用量的增加，鐵粗精礦含S先快速下降后趨于平穩、S脫除率先快速上升后趨于平穩，確定丁基黃藥較佳用量為200 g/t。

2.2.6 “磁-浮”工藝開路實驗

“磁-浮”工藝開路實驗，實驗工藝流程見圖9，結果見表2。

圖9 “磁-浮”開路實驗工藝流程Fig.9 Flowsheet of open-circuit test of magnetic separationflotation technology

表2 “磁-浮”開路實驗結果Table 2 Result of open-circuit test of magnetic separationflotation technology

實驗結果表明，磁選精礦經過三道硫粗選后，可獲得含S僅 0.08%的鐵精礦。

2.3 “磁-浮”工藝全流程閉路實驗

采用“磁-浮”工藝進行全流程閉路實驗，結果見表3，實驗工藝流程見圖10。

圖10 “磁-浮”工藝全流程閉路實驗工藝流程Fig.10 Flowsheet of closed-circuit test of magnetic separationflotation technology

表3 “磁-浮”工藝全流程閉路實驗結果Table 3 Result of closed -circuit test of magnetic separationflotation technology

全流程實驗最終獲得了含Fe 65.42%、S 0.38%的鐵精礦，Fe回收率為77.99%。

3 結 語

(1) 新疆某鐵鋅礦進行鐵閃鋅礦浮選后的尾礦中鐵礦物主要為為磁鐵礦，硫礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦。本文針對該尾礦分別進行了“浮-磁”工藝實驗和“磁-浮”工藝實驗。

(2) 由于浮鋅尾礦pH值高達12，且含有大量方解石等碳酸鹽礦物，而硫浮選適宜pH值范圍為弱酸性，采用“浮-磁”工藝進行實驗時，酸耗量極大。另外，實驗礦樣經過四道硫粗選后，磁選給礦中S含量仍高達1.74%，磁選所得鐵精礦含S 2.14%，鐵精礦含硫嚴重超標，脫硫效果不理想。采用“磁-浮”工藝進行實驗時，在磁場強度2000 Gs條件下，獲得的磁選精礦含S高達3.31%，而后對磁選精礦進行三道硫粗選后，可獲得含S僅 0.08%的鐵精礦。

(3) 通過兩種工藝對比可知“磁-浮”工藝具有酸耗少、流程短、指標好等優點。最后采用“磁-浮”工藝進行全流程閉路實驗獲得了含Fe 65.42%、S 0.38%， Fe回收率為77.99%的鐵精礦。