中關鐵礦鐵精粉降硫提質試驗研究

張慶博 任建輝 輝景欣 劉聰 劉云龍

（河北鋼鐵集團沙河中關鐵礦有限公司）

鐵精礦硫含量是衡量鐵精礦質量高低的重要標準之一。根據鋼鐵冶煉要求，鐵礦石中的硫含量每升高0.1個百分點，焦比升高5個百分點，焦比的升高會對高爐煉鐵產生有害影響。在冶煉過程中，鐵精礦中的硫一部分以硫的氣態化合物形式產出，另一部分則進入生鐵中，含硫的生鐵在其熱加工時會產生熱脆等現象，降低鋼鐵產品的質量。硫的氣態化合物排放到大氣中將會對環境產生污染，如造成酸雨、水污染及土壤酸化等，要消除或避免以上問題，需從源頭解決［1-3］。

中關鐵礦礦石以高硫、高鎂、低磷、富鐵為特征，在生產工藝流程設計中，有專門的脫硫工藝流程，但在實際試生產中發現鐵精粉含硫量低，為了節約選礦成本，舍去了脫硫工藝。2021年中關鐵礦全面正式生產，生產初期鐵精粉含硫量較低，控制在0.2%以下，但隨著井下采掘逐步深入，2022年井下采出礦石的硫含量急劇升高，最高1.723%，導致鐵精礦硫含量達0.4%以上，發生銷售扣款，精粉銷售受阻。為了降低鐵精礦中的硫含量，提高鐵精礦質量，中關鐵礦對鐵精礦進行了脫硫試驗研究，為脫硫工藝提供技術參考依據［4-5］。

1 礦樣性質

原料為中關鐵礦磁選鐵精礦，鐵品位約65.6%、磁性鐵品位大于64.7%，含硫約0.5%，粒度-0.074 mm含量約62%。

1.1 光譜分析

對鐵精礦進行混勻、縮分、取樣化驗，光譜分析結果見表1。

由表1 可知，該鐵精礦中的主要雜質元素為硅、鎂、氧、鋁和硫元素，其他元素含量很低。

1.2 元素分析

鐵精礦元素分析結果見表2。

1.3 粒度分析

鐵精礦粒度組成篩析結果見表3。

由表3可知，硫在鐵精礦粗粒中的含量高于細粒級中的含量。

1.4 硫物相測定

鐵精礦硫物相分析結果見表4。

由表4可知，92.16%的硫分布在硫化礦物中。

1.5 單體解離度

不同磨礦細度下磁黃鐵礦和黃鐵礦的解離度特征見表5。

由表5 可知，在不磨礦的條件下，磁黃鐵礦的解離情況較好，磨礦細度為-0.045 mm 占95%時，磁黃鐵礦和黃鐵礦的解離度分別為91.24%和70.32%，磁黃鐵礦解離度較高，黃鐵礦解離度較差；當磨礦細度為-0.025 mm 占95%時，磁黃鐵礦和黃鐵礦解離度分別為97.82%和89.32%，此時黃鐵礦解離度才較充分。

1.6 鐵精礦中硫的賦存狀態

鐵精礦中硫大部分以獨立礦物的形式存在，未見有其他形式存在的硫，這些獨立礦物絕大部分為磁黃鐵礦和黃鐵礦，偶見黃銅礦。

1.7 影響鐵精礦脫硫的礦物學因素研究

鐵精礦中大部分硫以磁黃鐵礦和黃鐵礦的形式存在，其嵌布粒度較細。影響硫脫除的礦物學因素為黃鐵礦的嵌布粒度，鐵精礦中存在的黃鐵礦嵌布粒度細，粗礦較難與脈石礦物單體解離，磁黃鐵礦雖然解離度比黃鐵礦高，但是磁性強，會隨之進入鐵精礦，而且鐵精礦中存在脈石礦物，其中碳酸鹽礦物有方解石、白云石，含硅脈石礦物有長石及石英等硅酸鹽類等礦物，這些脈石礦物與含硫礦物連生，也影響硫的脫除和鐵精礦質量的提高。

2 直接塔磨—磁選試驗研究

試驗設備為GHJM 塔磨機和?400×240 電磁磁選機。試驗流程見圖1，試驗結果見表7。

由表7 可知，當磨礦細度提高到-0.025 mm95%時，可獲鐵品位71.02%、硫含量0.23%的鐵精礦。

3 浮選降硫試驗研究

為了對比降硫成本，進行了全粒級浮選降硫試驗研究。

3.1 全粒級浮選捕收劑用量試驗

浮選降硫試驗流程見圖2。

由表8可知，當捕收劑用量為（80+40）g/t以上時，可獲得產率98.31%、鐵品位65.86%的鐵精礦，精礦中硫含量降低到0.2%以下，說明浮選可有效降低鐵精礦中的硫含量。

3.2 分級浮選試驗

由上述分析可知，各粒級中鐵精礦粒度越粗硫含量越高。為了降低浮選成本，對各粒級產品進行單粒級浮選，以確定浮選效率和效果。試驗流程見圖2，試驗結果見表9。

由表9可知，各粒級經1粗1掃浮選后，鐵精礦中的硫均可降低到0.2%以下，且粒度越細，鐵精礦損失越多，說明細粒級夾雜嚴重，分選效果不如粗粒級效果好且單粒級浮選效果好于全粒級浮選效果，特別是粗粒級浮選效果更好。

3.3 粗細粒級分別浮選試驗

為了簡化浮選流程，將鐵精礦分為+0.045 mm和-0.045 mm 2 個粒級分別浮選，以確定浮選效率和效果。試驗流程見圖2，試驗結果見表10。

由表10 可知，粗粒級經1 粗1 掃浮選后，比細粒級分選效果好，且產率低于細粒級。

4 -0.045 mm粒級淘洗試驗

將鐵精礦中-0.045mm 粒級產品配制成濃度33%的礦漿進行淘洗試驗，淘洗機參數和試驗結果見表11。

由表11可知，-0.045 mm粒級礦樣經淘洗機淘洗后，鐵精礦硫含量明顯降低，在0.22%～0.25%。在固定磁場95.54 kA/m、循環磁場83.60 kA/m、補償磁場83.60 kA/m、上升水量1 300 L/h時，可得到硫含量0.22%、產率94.27%的鐵精礦，表明淘洗機對細粒級樣品有較好的提品降硫效果。

5 全粒級淘洗機試驗

全粒級淘洗條件及試驗結果見表12。

由表12 可知，全粒級鐵精礦經淘洗機淘洗后，鐵精礦硫含量降低不明顯，在固定磁場1 200 kA/m、循環磁場1 050 kA/m、補償磁場1 050 kA/m、上升水量1 300 L/h時，可得到硫含量0.40%、產率93.11%的鐵精礦，表明淘洗機對全粒級產品脫硫效果一般。

6 結語

（1）中關鐵礦弱磁選鐵精礦92%以上的硫分布在硫化礦物中，且大部分硫以磁黃鐵礦和黃鐵礦的形式存在，其嵌布粒度較細。弱磁選鐵精礦在磨礦細度提高到-0.025 mm95%時，可獲鐵品位71.02%、硫含量0.23%的鐵精礦。

（2）全粒級浮選試驗說明，浮選可有效降低鐵精礦中的硫含量，隨著粒度變細，鐵精礦損失越多，細粒級分選效果不如粗粒級效果好。

（3）-0.045 mm 粒級鐵精粉經淘洗機淘洗選別后，鐵精礦中的硫含量降低到0.22%，表明淘洗機對-0.045 mm 粒級樣品有較好的提品降硫效果。全粒級鐵精礦經淘洗機淘洗選別后，精礦硫含量降低不明顯，脫硫效果一般。

（4）為了降生產成本且實現精粉降硫的目的，+0.045 mm 粒級可優先采用浮選脫硫實現生產要求，如果對鐵精礦中硫含量要求較高，可將-0.045 mm粒級產品采用淘洗機處理。