國外某高硫鐵礦提鐵降硫試驗研究①

馬崇振

（長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012）

我國是最大的鐵礦石消費國，除國內(nèi)礦山大量開采外，每年仍需從澳大利亞、南美等地進口大量鐵礦石。 世界鐵礦資源經(jīng)過數(shù)十年大規(guī)模開采，高品質(zhì)資源已寥寥無幾，鐵礦資源整體呈現(xiàn)貧、細、雜的特點。 對低品質(zhì)、高雜質(zhì)鐵礦資源進行開發(fā)利用顯得尤其重要［1］。

眾所周知，鐵精礦中硫含量超標會嚴重影響后續(xù)冶煉工序及質(zhì)量。 據(jù)統(tǒng)計，鐵精礦中硫含量每增加0.1%，高爐冶煉焦比增加5%［2］。 磁黃鐵礦磁性、比重與磁鐵礦相似，裸露于空氣中易氧化，導致其可浮性很差，磁鐵礦和磁黃鐵礦的高效分離成為重要的研究方向之一［3］，也取得了一定成果［4-9］。

本文以國外某高硫鐵礦為研究對象，根據(jù)礦石特性，采用階段磨礦-階段磁選進行鐵礦石提鐵，獲得高硫鐵粗精礦，進而使用反浮選脫硫工藝，進一步提鐵降雜，以期獲得高品質(zhì)鐵精礦。

1 礦石性質(zhì)

試驗樣品為國外某磁鐵礦石（以下簡稱原礦），原礦主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2，硫物相分析結果見表3。 從表1 ～3 可以看出：原礦中主要成分為Fe、SiO2和Al2O3。 原礦中硅酸鐵中鐵為不可利用鐵；碳酸鐵及赤褐鐵礦中鐵屬于難回收鐵；磁黃鐵礦及黃鐵礦中鐵均為硫化鐵；硫化鐵中硫是有害雜質(zhì)，需去除。

表1 原礦主要化學成分分析結果（質(zhì)量分數(shù)）／%

表2 鐵物相分析結果

表3 硫物相分析結果

2 試驗方法

根據(jù)前期“磁選-浮選”工藝試驗和“浮選-磁選”工藝試驗等多方案探索，初步認定先磁選后浮選流程用于該磁鐵礦的提鐵降硫分選效果較好。 根據(jù)原礦工藝礦物學性質(zhì)與特點，借鑒國內(nèi)外磁鐵礦脫硫選礦生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，初步確定選礦原則流程為：磨礦-濕式磁選-反浮選，原則流程見圖1。

圖1 試驗原則流程

3 試驗結果與討論

3.1 磨礦-磁選試驗

3.1.1 磨礦細度試驗

磨礦設備為Φ200 mm×300 mm 圓筒型棒磨機，每批試驗樣品質(zhì)量1 000 g，磨礦濃度70%；磁選設備為CRIMMΦ400-300 電磁式圓筒磁選機，給礦濃度25%，圓筒轉(zhuǎn)速25 r／min。 進行了二段磨礦細度條件試驗，試驗流程見圖2，結果見表4。 由表4 可知，磨礦細度對選別指標有一定影響，隨著二段磨礦細度增加，磁精礦鐵品位從61.23%升高到66.50%；磨礦細度達到-0.038 mm 粒級占80%以后，鐵品位及回收率變化不明顯。 考慮到磨礦成本，確定二段磨礦細度為-0.038 mm粒級占80%。

圖2 磨礦細度試驗流程

表4 二段磨礦細度試驗結果

3.1.2 磁場強度試驗

按圖2 所示流程，在二段磨礦細度-0.038 mm 粒級占80%條件下，進行了二段磁選磁場強度試驗，結果見表5。 由表5 可知，隨著二段磁場強度增加，磁精礦產(chǎn)率從38.13%升高到41.42%，鐵品位從66.50%降低到64.76%；精礦中硫含量受磁場強度影響不明顯?？紤]到設備加工成本和原礦適應性，初步確定二段弱磁選磁場強度為0.12 T。

表5 二段磁選磁場強度試驗結果

3.2 浮選試驗

影響浮選的因素主要有調(diào)整劑、捕收劑、抑制劑和活化劑等，本次試驗主要探索粗選調(diào)整劑、捕收劑、抑制劑和活化劑用量對分選指標的影響。 以二段磨礦-二段磁選所得精礦作為浮選給礦進行試驗，試驗設備為實驗室型浮選機，試驗流程見圖3。 其中調(diào)整劑CD的主要官能團為—SO42-，捕收劑GP-2 為組合藥劑，其主要官能團為二者均為長沙礦冶研究院有限責任公司自主開發(fā)的藥劑。

圖3 浮選試驗流程

3.2.1 調(diào)整劑CD 用量試驗

按圖3 所示流程，在活化劑硫酸銅用量300 g／t、捕收劑GP-2 用量800 g／t、抑制劑硅酸鈉用量300 g／t、起泡劑3＃油用量4 g／t 條件下，進行了調(diào)整劑CD 用量試驗，結果見表6。 從表6 可以看出，CD 用量1 000 g／t 時，精礦中硫含量可降至較低水平，繼續(xù)增加CD 用量，精礦中硫含量降低不明顯。 綜合考慮，選擇CD 用量1 000 g／t。

表6 調(diào)整劑CD 用量試驗結果

3.2.2 捕收劑GP-2 用量試驗

CD 用量1 000 g／t，其他條件不變，進行了捕收劑GP-2 用量試驗，結果見表7。 從表7 可以看出，GP-2用量從600 g／t 增加至800 g／t 時，精礦中硫含量增加幅度較大。 本次浮選主要目的是脫硫，選擇捕收劑GP-2 用量600 g／t。

表7 捕收劑GP-2 用量試驗結果

3.2.3 抑制劑用量試驗

捕收劑GP-2 用量600 g／t，其他條件不變，進行了抑制劑硅酸鈉用量試驗，結果見表8。 從表8 可以看出，硅酸鈉用量200 g／t 時，精礦中硫含量可以降至較低水平，之后繼續(xù)增加硅酸鈉用量，精礦中硫含量有增加趨勢。 綜合考慮，選擇硅酸鈉用量200 g／t。

表8 抑制劑硅酸鈉用量試驗結果

3.2.4 活化劑用量試驗

硅酸鈉用量200 g／t，其他條件不變，進行了活化劑硫酸銅用量試驗，結果見表9。 從表9 可以看出，硫酸銅用量從300 g／t 增加至400 g／t 時，精礦中硫含量增加幅度較大。 本次浮選主要目的是脫硫，選擇硫酸銅用量300 g／t。

表9 活化劑硫酸銅用量試驗結果

3.3 閉路試驗

在條件試驗基礎上，進行了實驗室小型閉路試驗。試驗流程見圖4，結果見表10。 采用階段磨礦-階段磁選、磁選精礦反浮選脫硫工藝流程，可獲得產(chǎn)率34.02%、鐵品位67.09%、鐵回收率69.80%、硫含量0.047%的鐵精礦產(chǎn)品。

圖4 閉路試驗流程

表10 閉路試驗結果

3.4 產(chǎn)品質(zhì)量分析

鐵精礦主要成分分析結果見表11。 由表11 可知，鐵精礦中主要成分為Fe 和SiO2，有害雜質(zhì)硫和磷含量很低，屬于品質(zhì)較高的鐵精礦產(chǎn)品。

表11 鐵精礦主要成分分析結果（質(zhì)量分數(shù)）／%

4 結 語

1） 原礦屬于含硫高的鐵礦。 原礦主要有用礦物為磁鐵礦，伴生有少量赤褐鐵礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等礦物；主要脈石礦物為石英、鐵質(zhì)硅酸鹽。

2） 影響該礦石回收的主要因素有三，一是原礦中磁鐵礦和磁黃鐵礦嵌布粒度很細，磨礦細度-0.038 mm粒級占80%左右時，磁黃鐵礦和磁鐵礦方能達到理想的解離度；二是磁黃鐵礦和磁鐵礦磁性相近，僅依靠磁選很難將其分離；三是磁黃鐵礦磁性強，可浮性差，僅采用常規(guī)捕收劑很難達到有效降硫的目的。

3） 全流程試驗采用階段磨礦-階段磁選進行拋尾，得到鐵粗精礦，進而采用“一粗三精三掃”反浮選流程進行脫硫，最終可獲得產(chǎn)率34.02%、鐵品位67.09%、鐵回收率69.80%、含硫0.047%的鐵精礦。