重慶某高磷鮞狀赤鐵礦石提鐵降磷試驗研究*

劉 菊 羅惠華 彭李情 岑 梅 李封元 黃京奧

（武漢工程大學資源與安全工程學院）

我國的鐵礦資源較豐富，總儲量為443億t，其中工業儲量約占53.7%，平均鐵品位僅為34%［1］。在這些鐵礦資源中，赤鐵礦資源是一種常見的弱磁性鐵礦資源［2］，其可選性一般較磁鐵礦資源差，其中的鮞狀赤鐵礦資源則是有代表性的難選赤鐵礦資源［3-4］，這主要與其中的鐵礦物嵌布粒度極細，經常與菱鐵礦、鮞綠泥石和含磷礦物共生或相互包裹，磨礦過程中易泥化，單體解離異常困難有關［5-7］。

經過數十年的技術攻關，強磁選+反浮選工藝仍是鮞狀赤鐵礦和高磷鮞狀赤鐵礦資源開發的最可能獲得突破的選礦工藝［8-12］。本研究以重慶市巫山桃花高磷鮞狀赤鐵礦石為對象，開展了選礦工藝研究。

1 原礦性質

原礦礦區規模較大，東西長10.5 km、南北寬1.4～4.4 km，礦區面積28.75 km2。礦石中金屬礦物主要是赤鐵礦，其次是菱鐵礦和褐鐵礦；非金屬礦物含量由高到低依次是石英、方解石、鮞綠泥石、長石、伊利石、黑云母、白云石、電氣石、白云母、蛋白石、玉髓、水云母等。礦石主要化學成分分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2。

從表1可以看出，原礦鐵品位較高，全鐵與氧化亞鐵含量之比為16.94；原礦堿度系數為0.32；主要雜質成分為SiO2，其次為Al2O3；有害成分硫的含量很低，但磷含量較高。

從表2可以看出，原礦中赤褐鐵占總鐵的97.70%，其他鐵分布率非常低。

2 試驗結果與分析

2.1 磁選條件試驗

2.1.1 磨礦細度試驗

磨礦細度試驗采用1次強磁粗選流程，背景磁感應強度為0.77 T，脈動頻率為60 Hz，試驗結果見圖1。

從圖1可以看出，隨著磨礦細度的提高，磁選精礦鐵品位總體小幅上升、回收率先升后降，回收率變化趨勢的拐點在-0.074 mm85.01%時。進一步的研究表明，各磁選精礦P含量在0.97%～0.99%，波動幅度很小。因此，確定磨礦細度為-0.074 mm85.01%。

2.1.2 磁選背景磁感應強度試驗

磁選背景磁感應強度試驗固定磨礦細度為-0.074 mm85.01%，脈動頻率為60 Hz，強磁粗選背景磁感應強度試驗結果見圖2。

從圖2可以看出，背景磁感應強度由0.53 T提高至1.12 T，鐵品位小幅下降、回收率上升。進一步的研究表明，各磁選精礦P含量在0.98%左右小幅波動。綜合考慮，確定磁選背景磁感應強度為0.77 T。

2.1.3 脈動頻率試驗

在立環脈動高梯度強磁選機工作過程中，采用礦漿脈動裝置，驅動礦漿產生脈動流體力，能有效提高礦漿的分散性，改善分選效果，因此進行了脈動頻率試驗。試驗固定磨礦細度-0.075 mm85.01%、強磁粗選背景磁感應強度為0.77 T，試驗結果見圖3。

從圖3可以看出，隨著脈動頻率的提高，精礦鐵品位上升、回收率下降。綜合考慮，確定脈動頻率為60 Hz。

2.1.4 磁選工藝流程試驗

由于強磁選精礦品位不高，為獲得較高品位的鐵精礦，后續將進行反浮選試驗。為給反浮選提供合適的磁選鐵精礦，確定適宜的磁選流程很有必要。在磨礦細度-0.074 mm85.01%、強磁粗選背景磁感應強度為0.77 T、立環脈動高梯度強磁選脈動頻率均為60 Hz情況下，磁選工藝流程試驗結果見表3。

由表3可以看出，3種強磁選工藝流程的精礦磷含量變化不大；增加精選對精礦品位的提高有益，但對回收率有負面影響；增加粗選次數可以提高回收率，但對精礦品位有負面影響。綜合考慮，確定2次強磁粗選工藝流程。

2.2 強磁選精礦反浮選條件試驗

2次強磁選粗選精礦鐵品位為48.66%、回收率為73.28%、磷含量為0.98%，鐵品位提高幅度有限，因此進行了常溫反浮選試驗。

2.2.1 浮選藥劑的篩選

浮選藥劑的篩選試驗采用1次粗選流程。

2.2.1.1 捕收劑的篩選

對于礦物組成復雜的礦石，選擇捕收能力強、選擇性好的捕收劑非常重要。因此，進行了反浮選捕收劑篩選試驗。對于磷礦物而言，浮選捕收劑主要是脂肪酸類藥劑和兩性捕收劑等。捕收劑篩選試驗采用400 g/t水玻璃為礦泥分散劑、500 g/t羧甲基淀粉為鐵礦物的抑制劑，捕收劑油酸鈉、油酸鈉+十二烷基磺酸鈉、油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉、油酸鈉+木質素磺酸鈉、油酸鈉+石油磺酸鈉用量均為400+100 g/t情況下的捕收效果對比見表4。

由表4可以看出，5種捕收劑反浮選精礦鐵品位在51.65%～52.50%，相比較而言，油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉不僅磷含量較低，而且鐵品位最高，作業回收率低于以油酸鈉+木質素磺酸鈉、油酸鈉+石油磺酸鈉為捕收劑的情況下，但這2種捕收劑脫磷、提鐵效果均不好。因此，宜以油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉為反浮選捕收劑。

2.2.1.2 抑制劑的篩選

抑制劑篩選試驗固定礦泥分散劑水玻璃用量為400 g/t，油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉用量為400+100 g/t，抑制劑淀粉、羧甲基淀粉、磷酸酯淀粉、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素用量均為500 g/t情況下的抑制效果對比見表5。

由表5可以看出，與淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纖維素、羧乙基纖維素相比，磷酸酯淀粉為抑制劑情況下精礦磷品位最低、鐵品位最高，鐵作業回收率偏低；鐵作業回收率較高情況下的精礦品質明顯較差。因此，適宜的抑制劑為磷酸酯淀粉。

2.2.2 浮選藥劑用量試驗

2.2.2.1 水玻璃用量試驗

由于強磁選精礦中夾雜有一定量的礦泥，礦泥附著在鐵礦物上會造成異相凝聚現象，影響浮選藥劑在鐵礦物上的吸附。因此，必須開展礦泥分散試驗。水玻璃用量試驗采用1粗1精反浮選流程。試驗固定粗選油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉用量為400+100 g/t，粗選磷酸酯淀粉用量為500 g/t，試驗結果見表6。

由表6可以看出，適當添加水玻璃有利于改善鐵礦物的回收效果，且基本不影響產品品質。因此，后續試驗的水玻璃用量為400+200 g/t。

2.2.2.2 磷酸酯淀粉用量試驗

磷酸酯淀粉粗選用量試驗固定水玻璃用量為400 g/t，油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉用量為400+100 g/t，試驗結果見表7。

由表7可以看出，隨著磷酸酯淀粉用量的增加，精礦鐵品位變化不大，鐵作業回收率總體呈先升后降的趨勢。綜合考慮，確定粗選磷酸酯淀粉用量為500 g/t。

2.2.2.3 油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉用量試驗

油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉用量試驗固定磷酸酯淀粉粗選用量為500 g/t，水玻璃用量為400 g/t，試驗結果見表8。

由表8可以看出，隨著油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉用量的增加，精礦鐵品位上升，鐵作業回收率下降。綜合考慮，確定粗選油酸鈉+十二烷基苯磺酸鈉用量為400+100 g/t。

2.3 反浮選開路流程試驗

在條件試驗基礎上進行了常溫反浮選開路流程試驗，試驗流程見圖4，結果見表9。

由表9并結合圖4可以看出，強磁選鐵精礦采用2次反浮選粗選、粗選尾礦1粗1精2掃流程反浮選掃選，最終獲得鐵品位55.35%、鐵作業回收率77.50%、磷含量0.12%的精礦1，鐵品位50.36%、鐵作業回收率7.51%、磷含量0.81%的精礦2，綜合精礦鐵品位為54.87%、鐵作業回收率為85.01%、磷含量為0.19%，尾礦鐵品位為27.89%、鐵作業回收率為7.23%、磷含量為3.98%。

2.4 全流程試驗

以上述試驗為基礎，在磨礦細度為-0.074 mm占85%、SSS-I-500型雙頻雙立環脈動高梯度磁選機2次粗選背景磁感應強度分別為0.77和0.80 T，脈動沖次均為60 Hz，2次常溫反浮選粗選、粗選尾礦1粗1精2掃流程常溫反浮選掃選（藥劑制度與開路一致）情況下進行全流程試驗，結果見圖5。全流程試驗精礦鐵品位為54.39%、磷含量為0.26%、鐵回收率為74.96%。

3 結語

（1）重慶巫山桃花高磷鮞狀赤鐵礦石中金屬礦物主要是赤鐵礦，赤褐鐵占總鐵的97.70%；非金屬礦物主要是石英、方解石、鮞綠泥石、長石；礦石鐵品位較高，有害成分硫含量很低，但磷含量較高。

（2）礦石在磨礦細度為-0.074 mm 85.01%情況下進行2次強磁選粗選，背景磁感應強度分別為0.77、0.90 T情況下的磁選精礦鐵品位為48.66%、磷含量為0.98%、鐵回收率為73.38%。

（3）強磁選鐵精礦采用2次常溫反浮選粗選、粗選尾礦1粗1精2掃流程常溫反浮選掃選，最終獲得的綜合精礦鐵品位為54.87%、鐵作業回收率為85.01%、磷含量為0.19%，尾礦鐵品位為27.89%、鐵作業回收率為7.23%、磷含量為3.98%。

（4）礦石在磨礦細度為-0.074 mm占85%、SSS-I-500型雙頻雙立環脈動高梯度磁選機2次粗選背景磁感應強度分別為0.77和0.80 T，脈動沖次均為60 Hz，2次常溫反浮選粗選、粗選尾礦1粗1精2掃流程常溫反浮選掃選情況下進行全流程試驗，獲得了鐵品位為54.39%、磷含量為0.26%、鐵回收率為74.96%的精礦。