新疆某高硫磁選鐵精礦反浮選降硫試驗研究

岳 濤

（1.低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點實驗室；2.廈門紫金礦冶技術有限公司）

國內鋼鐵工業的快速發展帶動了鐵礦石選礦與加工行業的高速發展，尤其是選礦技術與設備的進步。選礦技術與設備的進步又有力地推動了低品位、難磨難選鐵礦石資源的高效開發利用［1］。

對于煉鋼企業來說，高質量的鐵精粉對高爐利用率的提高有著決定性作用。對于含硫較高的鐵精礦粉，不僅不利于高爐煉鐵，并且會產生較大的環保壓力，因此，高質量的鐵精礦不僅要求Fe 品位高，而且要求S、P等有害成分含量低［2］。

對于不同程度含黃鐵礦和磁黃鐵礦的鐵礦石，其磁選精礦往往含硫，弱磁選工藝雖然能剔除大部分黃鐵礦，但剔除磁黃鐵礦異常困難，這類含硫鐵精礦的脫硫往往采用浮選法［3-4］。

新疆某磁鐵礦山采用一段磨礦—弱磁選—磁場篩精選—中礦自循環工藝選鐵，鐵精礦TFe 品位66%～67%、含S 超過1%，產品價值大打折扣。基于此，開展了現場鐵精礦浮選降硫試驗。

1 試樣的性質

試樣主要化學成分分析結果見表1，篩析結果見表2，鐵物相分析結果見表3，硫物相分析結果見表4，試樣中磁黃鐵礦的單體解離度見表5，試樣中不同解離程度的磁黃鐵礦在各粒級的占比見表6。

從表1 可以看出，試樣TFe 品位66.19%、S 含量1.42%，主要雜質SiO2、CaO 含量分別為4.30% 和2.01%，酸堿性系數0.51，屬于低磷高硫酸性鐵精粉。

從表2 可以看出，試樣-0.075 mm 占41.30%，粒度較粗，有害成分S 在各粒級分布較均勻，沒有明顯的富集現象。

從表3可以看出，試樣中的鐵主要以磁鐵礦的形式存在，分布率占總鐵的95.90%；以磁黃鐵礦和黃鐵礦形式存在的鐵分別占3.10%和0.26%。

從表4可以看出，試樣中的硫主要以磁黃鐵礦的形式存在，分布率占總硫的87.68%；以黃鐵礦形式存在的硫僅占總硫的12.32%。

從表5可以看出，試樣中磁黃鐵礦的單體和極富連生體占有率分別為83.19%和11.91%，貧連生體僅占2.34%；未解離的磁黃鐵礦主要與磁鐵礦連生。

從表6可以看出，試樣中粗粒磁黃鐵礦單體較多是造成鐵精礦含硫較高的主要原因。

該試樣中的硫以磁黃鐵礦和黃鐵礦的形式存在，因而將采用浮選法進行脫硫；且由于磁黃鐵礦單體和富連生體總體粒度較粗，因而預測在目前的細度條件下獲得理想的降硫效果；由于部分磁黃鐵礦與磁鐵礦連生，脫硫將造成部分鐵損失在所難免。

2 試驗結果與討論

2.1 條件試驗

條件試驗采用1 粗1 精反浮選流程，精選捕收劑、起泡劑的用量均為粗選的30%。

磁黃鐵礦常用捕收劑有黃藥和黑藥，黃藥捕收能力強，黑藥選擇性好，兩者組合使用可獲得較好的脫硫選別效果［5-6］。參考附近類似礦山，首先進行捕收劑異戊基黃藥和丁銨黑藥的質量配比試驗，粗、精選適宜的總用量為300 g/t，試驗固定粗選活化劑硫酸用量為400 g/t，起泡劑2#油粗、精選總用量為15 g/t，浮選濃度40%左右，試驗結果見表7。

從表7 可以看出，當異戊基黃藥+丁銨黑藥的質量配比為3∶1時，鐵精礦硫含量降至0.17%，鐵回收率95.08%。綜合考慮，異戊基黃藥+丁銨黑藥的質量配比為3∶1。

2.2 活化劑試驗

2.2.1 種類試驗

磁黃鐵礦的晶體結構決定了其可浮性不理想，且表面易氧化，浮選時需添加活化劑［7］。活化劑種類試驗的浮選濃度40%，粗選異戊基黃藥+丁銨黑藥總用量為300 g/t、2#油用量為15 g/t，試驗結果見表8。

從表8 可以看出，不加活化劑情況下，鐵精礦硫含量高達0.91%；硫酸活化效果最佳，氨基磺酸、硫酸銅、硫酸亞鐵均有一定的活化效果；硫酸亞鐵+硫酸銅為組合活化劑情況下，活化效果僅次于硫酸，可將精礦含硫降至0.18%。考慮到硫酸屬于危化品，且對設備有一定的腐蝕作用，也不利于運輸、使用，因此確定后續試驗以硫酸亞鐵+硫酸銅為活化劑。

2.2.2 硫酸亞鐵+硫酸銅配比與用量試驗

硫酸亞鐵+硫酸銅質量配比與用量試驗的浮選濃度40%，粗選異戊基黃藥+丁銨黑藥總用量為300 g/t、2#油用量15 g/t，試驗結果見表9。

從表9 可以看出，硫酸亞鐵+硫酸銅用量為300+50 g/t（配比為6∶1）情況下，可獲得硫含量為0.17%、鐵回收率93.03%的鐵精礦。綜合考慮，確定后續試驗的硫酸亞鐵+硫酸銅用量為300+50 g/t。

2.3 組合捕收劑優化試驗

在以異戊基黃藥+丁銨黑藥為組合捕收劑（配比為3∶1）的情況下確定了組合活化劑硫酸亞鐵+硫酸銅用量為300+50 g/t，然后在粗選2#油用量為15 g/t情況下進行了組合捕收劑優化可能性試驗，在探索試驗確定的最佳用量情況下的試驗結果見表10。

從表10可以看出，以丁基黃藥+丁銨黑藥為組合捕收劑，可獲得硫含量0.14%、鐵回收率93.71%的鐵精礦，與以異戊基黃藥+丁銨黑藥為組合捕收劑的情況下相比，鐵精礦指標均有所改善。因此，后續試驗將以丁基黃藥+丁銨黑藥為脫硫反浮選捕收劑開展浮選開路和閉路試驗。

2.4 開路試驗

試樣采用1 粗1 精、粗選與精選尾礦合并再磨后浮選選硫流程處理，試驗固定粗選硫酸亞鐵+硫酸銅用量為300+50 g/t、丁基黃藥+丁銨黑藥用量為225+75、2#油用量為15 g/t，精選丁基黃藥+丁銨黑藥用量為75+25、2#油用量為5 g/t，選硫試驗硫酸亞鐵+硫酸銅用量為100+20 g/t、丁基黃藥+丁銨黑藥用量為60+20 g/t，中礦再磨與否順序加藥（硫酸亞鐵、硫酸銅分開添加）開路試驗、不磨礦集中一次性加藥（硫酸亞鐵、硫酸銅一起添加）開路試驗鐵精礦指標見表11。

從表11 可以看出，與不再磨但順序添加活化劑硫酸亞鐵和硫酸銅情況下相比，再磨且順序添加活化劑硫酸亞鐵和硫酸銅情況下的綜合鐵精礦含硫顯著較低、鐵回收率略低；與不再磨且一次性加藥相比，再磨且順序添加活化劑硫酸亞鐵和硫酸銅情況下的綜合鐵精礦含硫顯著較低、鐵回收率相當。因此，后續閉路試驗將在再磨細度-38 μm 90%、順序添加硫酸亞鐵和硫酸銅的情況下進行。

2.5 閉路試驗

基于開路試驗結果，開展了浮選閉路試驗，試驗流程見圖1，試驗結果見表12。

從表12 可以看出，試樣采用圖1 所示的流程處理，獲得了鐵品位67.06%、含硫0.25%、鐵回收率95.02%的鐵精礦，并獲得了硫品位22.48%、回收率83.60%的硫精礦。

3 結論

（1）新疆某低磷高硫酸性鐵精粉含硫超過1.4%，-0.075 mm 占41.30%，粒度較粗，硫在各粒級分布較均勻；鐵主要以磁鐵礦的形式存在，硫主要以磁黃鐵礦的形式存在，磁黃鐵礦單體和極富連生體占有率高達95.10%，未解離的磁黃鐵礦主要與磁鐵礦連生，較多粗粒磁黃鐵礦單體的存在是造成鐵精礦含硫較高的主要原因。

（2）試樣在濃度為40%，活化劑硫酸亞鐵、硫酸銅順序添加，以丁基黃藥+丁銨黑藥（質量配比3∶1）為捕收劑，中礦再磨細度-38 μm90%的條件下，采用1粗1 精1 掃反浮選流程選鐵，最終獲得鐵品位67.06%、硫含量0.25%、鐵回收率95.02%的低硫鐵精礦，同時獲得硫品位22.48%、回收率83.60%的硫精礦，該反浮選工藝具有顯著的降硫效果。