山東某鐵礦提鐵降硫試驗研究①

劉 旭， 楊 曉， 彭澤友

（1.長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012； 2.萊蕪萊新鐵礦有限責任公司，山東 濟南 271124）

山東某鐵礦主要以磁鐵礦為主，平均地質品位45.47%［1］，原礦硫含量大于1%。 現場生產磨礦細度－0.075 mm 粒級含量45%～50%，采用丁基黃藥作捕收劑、2＃油作起泡劑，一粗一掃一精流程浮選脫硫。 一方面由于磨礦細度較粗，含硫礦物單體解離度偏低，脫硫產品極易在粗選泡沫溜槽沉積，造成流程不順暢、鐵精礦中硫含量0.4%～0.6%，嚴重影響了鐵精礦產品銷售；另一方面硫精礦中鐵含量34%～40%，可回收鐵分布率超過20%，造成了鐵的大量流失，且脫硫泡沫硫含量低無法形成產品而排至尾礦中，造成了資源浪費和尾礦環保問題。

本文針對該鐵礦硫含量高的問題，查明其主要原因，在有效脫除鐵精礦中硫礦物的同時，實現了硫的綜合回收，為選廠工藝流程優化與改造提供了技術依據。

1 原礦性質

試樣為選礦廠一段入磨原礦。 原礦化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。 原礦TFe/FeO 比為2.86，堿性系數1.12。 礦石中鐵礦物主要為磁鐵礦、假象赤鐵礦和少量褐鐵礦；金屬硫化物以黃鐵礦居多，偶見黃銅礦，還可見極微量斑銅礦、輝銅礦、銅藍、孔雀石和硫鈷礦零星分布；脈石礦物主要為方解石、云母（包括白云母、黑云母和金云母）和綠泥石，次為滑石、石英和少量長石；其他微量礦物尚見鋯石、磷灰石、榍石和金紅石等。

表1 原礦化學成分分析結果（質量分數）/%

表2 鐵物相分析結果

2 現場硫精礦工藝礦物學研究

為查明現場硫精礦中硫品位不高的原因及鐵的損失情況，對現場生產所得硫精礦進行了工藝礦物學研究。

硫精礦樣品中鐵物相分析結果見表3。 由表3可知，硫精礦樣品中鐵主要以金屬硫化物形式存在（分布率63.47%），賦存于磁鐵礦中的鐵占21.46%，后者即為進一步從硫精礦中富集回收鐵礦物時鐵的最大理論回收率。

表3 硫精礦樣品鐵物相分析結果

鏡下鑒定和MLA（礦物參數自動分析系統）檢測結果表明，硫精礦樣品中鐵礦物主要為磁鐵礦，少量假象赤鐵礦；金屬硫化物以黃鐵礦為主，偶見黃銅礦、斑銅礦、黃銅礦、銅藍和自然銅；脈石礦物以蛇紋石居多，其次為石英、長石、方解石、白云石、金云母、黑云母、綠泥石、透輝石、透閃石、滑石、石榴石、纖鐵礬，其他微量礦物尚見菱鐵礦、鈦鐵礦、尖晶石、磷灰石、鋯石和蒙脫石等。 硫精礦中磁鐵礦和黃鐵礦的解離度如表4 所示。 硫精礦樣品中磁鐵礦單體解離度僅21.35%，絕大部分磁鐵礦與黃鐵礦嵌連（見表5）。

表4 硫精礦樣品中磁鐵礦和黃鐵礦的解離度

表5 磁鐵礦連生體與嵌連礦物的比例

硫精礦工藝礦物學研究結果表明，解離度低是造成硫精礦品位不高和磁鐵礦損失的主要原因。

3 脫硫試驗研究

3.1 直接脫硫試驗

對原礦（入磨給礦）進行了磨礦-直接浮選脫硫試驗，試驗流程見圖1，結果見表6。 結果表明，在磨礦細度－0.075 mm 粒級占54.67%條件下， 丁基黃藥總用量提高至60 g/t 時，浮硫尾礦中硫含量可降至0.28%，脫硫率76.08%，鐵損失率4.74%。 在磨礦細度－0.075 mm 粒級占65.13%條件下，丁基黃藥總用量40 g/t 時，浮硫尾礦中硫含量可降至0.25%，脫硫率79.79%，鐵損失率6.59%，進一步提高丁基黃藥總用量至60 g/t 時，浮硫尾礦中硫含量可降至0.17%，脫硫率85.87%，鐵損失率6.44%。可見，提高磨礦細度，可有效提高硫的脫除率，降低硫精礦中鐵的損失；磨礦細度相對較粗時，在一定程度上可通過提高捕收劑用量實現硫的脫除。 考慮到現場磨礦能力的局限性，選擇在磨礦細度－0.075 mm 粒級占54.67%條件下進行后續試驗研究。

圖1 直接脫硫試驗流程

3.2 預選-脫硫試驗

試驗過程中，發現云母與滑石等礦物在選硫產品中有明顯富集，考慮到二者可浮性較好［2－4］，易進入泡沫產品，同時原礦中原生、次生礦泥含量較高，故此在脫硫前采用煤油和2＃油進行了預先脫除云母及滑石等易浮礦物并同步脫泥的試驗，探索降低脫硫泡沫中鐵損失、同時提高硫品位獲得硫精礦產品的可行性。試驗流程見圖2，結果見表7。 結果表明，采用預選-脫硫流程，原礦先脫除云母、滑石等易浮礦物，同時硫粗精礦進行兩次精選，硫精礦硫品位可以達到34.08%，浮硫尾礦（選鐵給礦）中硫含量可降至0.3%以下。

圖2 預選-脫硫試驗流程

表7 預選-脫硫試驗結果

3.3 預選-脫硫閉路試驗

在上述試驗基礎上，采用預選，一粗一掃兩精浮選脫硫、中礦順序返回的閉路浮選流程對原礦進行了閉路試驗，試驗流程見圖3，結果見表8。 閉路試驗結果表明，經預選-脫硫，浮硫尾礦中硫含量降至0.26%，硫粗精礦經兩次精選可獲得硫品位32.28%的硫精礦。

圖3 預選-脫硫閉路試驗流程

表8 預選-脫硫閉路試驗結果

3.4 流程試驗

在磨礦細度－0.075 mm 粒級占54.67%條件下，對原礦進行了磨礦-浮選-弱磁選鐵流程試驗，數質量流程見圖4。 全流程獲得了硫精礦產率2.47%、硫品位37.62%、硫回收率78.75%，鐵精礦含硫0.27%、產率53.57%、鐵品位64.47%、鐵回收率82.53%。

圖4 全流程試驗數質量流程

4 經濟效益估算

按山東某鐵礦每年產鐵精礦50 萬噸計，鐵精礦中硫含量每降低0.1個百分點，鐵精礦銷售價格增加約10 元，僅因鐵精礦硫含量降低每年可增加銷售收入（500～1 500）萬元。 含硫大于35%的硫精礦產品銷售價格在200～345 元/t 之間，每年產硫精礦（1～1.5）萬噸，可形成銷售收入（200～520）萬元。預計銷售收入可增加（700～2 020）萬元。

5 結 語

1） 現場生產鐵精礦中硫含量偏高、脫硫產品中鐵含量偏高的主要原因是鐵、硫解離度低。 提高磨礦細度，可有效提高硫的脫除率，降低硫精礦中鐵的損失；磨礦細度相對較粗時，在一定程度上可通過提高藥劑用量實現硫的脫除。

2） 原礦中云母、滑石等易浮礦物含量高，易進入硫精礦中是影響硫精礦品位的主要因素之一。 通過預選脫除易浮脈石和礦泥，再進行浮選-磁選選別，可獲得產率2.47%、硫品位37.62%、硫回收率78.75%的硫精礦和含硫0.27%、產率53.57%、鐵品位64.47%、鐵回收率82.53%的鐵精礦，達到了鐵精礦和硫精礦的質量要求，實現了鐵與硫的綜合回收。