陜西某磁鐵礦選鐵脫硫試驗研究

李 慧，謝建宏，張崇輝

(西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055)

隨著我國鋼鐵產(chǎn)量的飛速增長，高爐冶煉的鐵原料需求量大增，對質(zhì)量的要求也越來越高[1]。我國鐵礦石儲量豐富，但具有“貧、細、雜”的特點，原礦平均品位只有33.00%[2]，且S、P、SiO2、Al2O3等有害雜質(zhì)含量高，與國外鐵精礦相比，缺乏競爭力。因此，國內(nèi)鐵礦選礦廠均把提高鐵精礦品位，降低S、P、SiO2、Al2O3等有害雜質(zhì)含量作為頭等大事。

S在鋼鐵生產(chǎn)過程中，是主要脫除或控制元素之一，因為它對鋼的性能有著多方面的影響。本文就陜西某鐵礦石開展了降硫選鐵試驗研究。

1 原礦性質(zhì)

1.1 礦石性質(zhì)

該礦石中的金屬礦物主要為磁鐵礦、赤褐鐵礦，其次為磁黃鐵礦、黃鐵礦等；非金屬礦物主要為白云石、鐵白云石、方解石。磁鐵礦為本試驗回收的主要礦物，磁鐵礦以浸染狀分布為主，磁鐵礦粒度較細。磁鐵礦與磁黃鐵礦主要為規(guī)則-半規(guī)則連生。

1.2 原礦多元素分析

原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果，見表1。

由表1原礦多元素分析結(jié)果可知，除鐵以外，其他元素不具工業(yè)利用價值。有害雜質(zhì)硫含量較高。因脈石礦物以碳酸鹽礦物為主，則燒失量高。(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=2.68>1.2，該礦石為堿性礦石。

1.2 原礦鐵物相分析

表2原礦鐵物相分析結(jié)果表明，試樣中的鐵主要以磁鐵礦形式存在，其占有率為64.50%；其次為赤褐鐵中的鐵，占有率為16.04%；碳酸鐵中的鐵含量較高，占有率為11.95%。

2 選礦工藝流程選擇

由礦石性質(zhì)可知，該鐵礦石含有磁黃鐵礦，磁黃鐵礦為亞鐵磁性礦物，具有較強的磁性，與磁鐵礦之間存在較強的磁力團聚作用。因此，磁選過程中，就會伴隨磁黃鐵礦同步進入鐵精礦中，用磁選的方法很難分離磁鐵礦和磁黃鐵礦。目前，最常用的分離方法是浮選，浮選是鐵精礦降硫的有效途徑。由于該礦石主要唯一回收對象為磁鐵礦，采用先磁后浮的工藝流程較為合理。即磁選后的鐵精礦經(jīng)浮選脫硫后，得到合格產(chǎn)品。

表1 原礦多元素分析結(jié)果

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果

2.1 磁選試驗部分

磁選試驗部分，進行了磨礦細度試驗、粗選磁感應(yīng)強度試驗和精選磁感應(yīng)強度試驗，最終確定磨礦細度為-200目占70%，粗選磁感應(yīng)強度為0.12T，精選磁感應(yīng)強度為0.1T。磁選試驗結(jié)果如表3所示。

表3 磁選試驗結(jié)果

由表3可知，鐵精礦鐵的品位為63.90%，但是鐵精礦中含硫高達1.31%。因此，鐵精礦降硫是下一步試驗的關(guān)鍵。

2.2 浮選試驗部分

由磁選試驗結(jié)果可知，所得鐵精礦含硫較高。分析后發(fā)現(xiàn)，鐵精礦中的硫主要以磁黃鐵礦形式存在，而磁黃鐵礦與磁鐵礦可浮性不同，所以進行了浮選降硫試驗。

2.2.1 活化劑種類試驗

磁黃鐵礦在酸性介質(zhì)中都具有較高的可浮性。當(dāng)pH超過6.4時，回收率急劇下降，最合適的pH范圍是6～6.40。當(dāng)pH接近中性時，磁黃鐵礦的氧化速度顯著加快，使磁黃鐵礦受到抑制[3]。磁黃鐵礦的可浮性較差，為提高磁黃鐵礦浮游活性, 進行了活化劑種類和用量試驗。

本試驗用稀硫酸調(diào)整pH值，在pH=6.0，丁黃藥30 g/t，柴油15 g/t，2#油20 g/t的條件下，考查了硫酸銅、硫酸銅+硫化鈉、草酸、氟硅酸鈉四種活化劑對試驗結(jié)果的影響，試驗流程如圖1所示，試驗結(jié)果見表4。

試驗結(jié)果表明，活化劑用硫酸銅、氟硅酸鈉、草酸都可以降低鐵精礦中的硫，其中氟硅酸鈉和草酸效果更好。但由于氟硅酸鈉有毒性，所以試驗的活化劑確定為草酸。

圖1 磁選-浮選試驗流程圖

種類及用量/(g/t)產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%TFe品位/%S品位/%鐵回收率/%硫酸銅500硫精礦3.460.349.127.10鐵精礦26.963.600.2259.16尾礦69.414.00.8033.74原礦100.028.920.93100.0硫酸銅+硫化鈉500+200硫精礦3.159.638.936.35鐵精礦27.963.100.3660.47尾礦69.014.00.8033.18原礦100.029.110.93100.0氟硅酸鈉2000硫精礦2.5555.7013.444.90鐵精礦28.562.800.09961.78尾礦68.9514.00.833.32原礦100.028.970.93100.0草酸2000硫精礦12.757.1310.695.40鐵精礦27.263.300.06160.26尾礦70.114.00.834.34原礦100.028.570.87100.0

2.2.2 草酸用量試驗

草酸用量試驗，流程圖見圖1，結(jié)果見圖2。

由圖2看出，隨著草酸用量的增加，鐵精礦中硫品位逐漸降低。當(dāng)草酸用量為300 g/t時，鐵精礦中硫的品位為0.17%，鐵品位為63.70%；故確定草酸用量為300 g/t。

2.2.3 捕收劑用量試驗

捕收劑采用丁黃藥為捕收劑，柴油為輔助捕收劑[4]，適量柴油可明顯提高磁黃鐵礦的可浮性。柴油可以增強礦物的疏水性，有助于礦物上浮，對磁黃鐵礦具有較好的選擇性。在pH=6.0，草酸300 g/t，柴油15 g/t，2#油20 g/t的條件下，進行丁黃藥用量試驗，試驗流程見圖1，結(jié)果見圖3。柴油用量試驗結(jié)果見圖4。

圖2 草酸用量試驗結(jié)果

圖3 丁黃藥用量試驗結(jié)果

圖4 柴油用量試驗結(jié)果

由圖3和圖4試驗結(jié)果可知，丁黃藥用量為100 g/t，柴油為15 g/t時，鐵精礦中鐵品位為63.80%，硫品位為0.19%。

2.3 開路試驗

在磨礦細度-200目含量為70%，pH=6.0、草酸用量為300g/t、丁黃藥用量為100g/t、柴油用量為15g/t、2#油20g/t的條件下，進行開路試驗，試驗結(jié)果見表5。

表5 開路試驗結(jié)果

3 結(jié)論

1)由于該鐵礦石中含有磁黃鐵礦，使用單一磁選得不到合格的鐵精礦，磁選精礦只有經(jīng)過浮選脫硫后才能獲得合格鐵精礦。

2)礦石中硫化礦礦物主要為磁黃鐵礦。磁黃鐵礦有較強的磁性、可浮性較差、易氧化、易泥化，因此對其進行活化、增強其可浮性非常重要。草酸對該礦石活化效果較好。

3)本試驗最終推薦磁選-浮選試驗流程處理該鐵礦石，當(dāng)磨礦細度-200目含量為70%時，可獲得產(chǎn)率為27.98%、品位63.75%、含硫0.18%的鐵精礦。

[1] 崔毅琦,童雄,周慶華,等.國內(nèi)外磁黃鐵礦浮選的研究概況[J].金屬礦山, 2005(5): 26-28.

[2] 陳雯.浮選分離某磁鐵礦和富含磁黃鐵礦的試驗研究[J].金屬礦山, 2003(5): 35-37.

[3] 徐修生.磁黃鐵礦與磁鐵礦分離的試驗研究[J].金屬礦山,2004(6): 38-41.

[4] 王奉水,林俊領(lǐng),朱國慶. 新疆某磁鐵礦選鐵脫硫試驗研究[J].金屬礦山,2010(7):47-50.