貴州某高鋁硅赤鐵礦石選礦試驗(yàn)

劉安榮 聶登攀 趙偉毅 王振杰 吳素彬 薛 安

(貴州省冶金化工研究所，貴州貴陽(yáng)550002)

鐵礦石是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要原料，雖然我國(guó)鐵礦石總儲(chǔ)量超過(guò)400億t［1］，但經(jīng)過(guò)數(shù)10年的大規(guī)模開采，富鐵或易選的鐵礦石資源日漸枯竭，待開發(fā)的大多數(shù)是“貧、細(xì)、雜”難選鐵礦石資源［2-4］。微細(xì)粒高鋁硅貧赤鐵礦石是難開發(fā)利用鐵礦石中的突出代表，在我國(guó)貴州、湖北、湖南、云南、廣西等地有廣泛分布［5］。由于此類鐵礦石中雜質(zhì)SiO2和Al2O3含量較高，在高爐煉鐵中，會(huì)影響高爐的順行和成本控制［6］。因此，對(duì)高鋁硅貧赤鐵礦石進(jìn)行有效的降鋁降硅是開發(fā)此類鐵礦石的基本前提。

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于此類鐵礦石開發(fā)利用研究的報(bào)道大都圍繞焙燒—弱磁選工藝進(jìn)行［7-9］，雖然產(chǎn)品指標(biāo)較理想，但該工藝的高能耗、高成本、高污染問(wèn)題較難突破。本研究采用選擇性絮凝—反浮選工藝對(duì)貴州赫章某高鋁硅貧赤鐵礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)。

1 試驗(yàn)礦石

試驗(yàn)礦石取自貴州赫章某大型赤鐵礦山，主要礦物及含量見表1，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表2，鐵物相分析結(jié)果見表3。

表1 礦石的礦物成分及含量Table 1 Mineral composition and content of the ore%

表2 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 2 Main chemical composition analysis of the ore%

表3 礦石鐵物相分析結(jié)果Table 3 Iron phase analysis of the ore %

從表1可看出，礦石中鐵礦物主要為赤鐵礦，脈石礦物主要有石英、高嶺石、伊利石、綠泥石、蒙脫石、白云石和膠磷礦等。

從表2可看出，礦石鐵品位為40.30%;SiO2和Al2O3含量較高，分別為15.98%和12.45%，結(jié)合表1可知，鋁硅主要以石英和鋁硅酸鹽礦物形式存在，是拋尾的主要對(duì)象;有害元素S、P含量均較低;礦石的堿性系數(shù)為0.14。

從表3可看出，礦石中的鐵絕大部分為赤(褐)鐵，占總鐵量的98.66%，磁性鐵僅占0.02%，其他鐵占有率均不足1%，回收目的礦物明確。

2 試驗(yàn)藥劑、試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)藥劑

試驗(yàn)藥劑見表4。

表4 試驗(yàn)所用藥劑Table 4 Reagents used in the experiment

2.2 試驗(yàn)主要設(shè)備

試驗(yàn)主要設(shè)備見表5。

表5 試驗(yàn)主要設(shè)備Table 5 Major equipment used in the experiment

2.3 試驗(yàn)方法

(1)絮凝沉降脫泥試驗(yàn)。首先稱取碎至3～0 mm的礦石300 g于錐形球磨機(jī)中磨至一定細(xì)度后倒入5 000 mL量筒中，依次加水、pH調(diào)節(jié)劑、分散劑，分散終了后加絮凝劑攪拌、絮凝、沉降，待礦粒沉降穩(wěn)定后用吸管吸出上層礦漿，然后重復(fù)上述步驟完成第2次脫泥，得脫泥產(chǎn)物。

(2)反浮選試驗(yàn)。脫泥產(chǎn)物濃縮、脫水至無(wú)流態(tài)水后移至單槽浮選機(jī)中進(jìn)行反浮選。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 絮凝脫泥試驗(yàn)

絮凝脫泥試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 絮凝試驗(yàn)流程Fig.1 Flowsheet of the flocculating test

3.1.1 磨礦細(xì)度對(duì)絮凝脫泥效果的影響

在礦漿pH=9(NaOH總用量為2 000 g/t)、分散劑Na2SiO3總用量為240 g/t、絮凝劑改性聚丙烯酰胺總用量為600 g/t(一、二次脫泥藥劑用量均相同)條件下進(jìn)行不同磨礦細(xì)度下的絮凝脫泥試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 磨礦細(xì)度對(duì)絮凝脫泥效果的影響Table 6 Influence of grinding fineness on flocculating desliming

從表6可看出，磨礦細(xì)度對(duì)絮凝脫泥效果影響較顯著:提高磨礦細(xì)度，脫泥產(chǎn)物鐵品位上升、鐵回收率下降。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為－0.045 mm占88%。

3.1.2 NaOH用量對(duì)絮凝脫泥效果的影響

由于堿性環(huán)境下有利于赤鐵礦的絮凝沉降［10］，因此，在磨礦細(xì)度為－0.045 mm占88%，每次脫泥Na2SiO3用量均為120 g/t，改性聚丙烯酰胺均為300 g/t條件下進(jìn)行了NaOH單次用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。

圖2 NaOH單次用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 The result on dosage of NaOH of single test□—品位;●—回收率

從圖2可看出，隨著NaOH用量的增加，脫泥產(chǎn)物鐵品位及鐵回收率均先升后降，當(dāng)NaOH單次用量為1 000 g/t時(shí)，脫泥產(chǎn)物鐵品位及鐵回收率均最高。因此，確定NaOH單次用量為1 000 g/t，對(duì)應(yīng)的礦漿pH=9。

3.1.3 Na2SiO3用量對(duì)絮凝脫泥效果的影響

在磨礦細(xì)度為－0.045 mm占88%，每次脫泥NaOH用量均為1 000 g/t，改性聚丙烯酰胺均為300 g/t條件下進(jìn)行了Na2SiO3單次用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3 Na2 SiO3單次用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 The result on dosage of Na2 SiO3 of single test□—品位;●—回收率

從圖3可看出，隨著Na2SiO3用量的增加，脫泥產(chǎn)物鐵品位及鐵回收率均先升后降，當(dāng)Na2SiO3單次用量為90 g/t時(shí)，脫泥產(chǎn)物鐵品位及鐵回收率均最高。因此，確定Na2SiO3單次用量為90 g/t。

3.1.4 改性聚丙烯酰胺用量對(duì)絮凝脫泥效果的影響

在磨礦細(xì)度為－0.045 mm占88%，每次脫泥NaOH用量均為1 000 g/t，Na2SiO3均為90 g/t條件下進(jìn)行了改性聚丙烯酰胺單次用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

圖4 改性聚丙烯酰胺單次用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 The result on dosage of modified polypropylene acylamine of single test□—品位;●—回收率

從圖4可看出，隨著改性聚丙烯酰胺用量的增加，脫泥產(chǎn)物鐵品位及鐵回收率均先升后降，當(dāng)改性聚丙烯酰胺單次用量為300 g/t時(shí)，脫泥產(chǎn)物鐵品位及鐵回收率均最高，分別為54.05%、71.98%。因此，確定改性聚丙烯酰胺單次用量為300 g/t。

3.2 反浮選試驗(yàn)

反浮選試驗(yàn)流程見圖5。

圖5 反浮選試驗(yàn)流程Fig.5 Flowsheet of the reverse flotation

3.2.1 活化劑CaO用量試驗(yàn)

活化劑CaO用量試驗(yàn)固定鐵礦物抑制劑改性淀粉用量為1 400 g/t，自制高效捕收劑MS粗選為350 g/t、精選為50 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

從表7可看出，隨著活化劑CaO用量的增加，精礦鐵品位及鐵作業(yè)回收率均先升后降，尾礦鐵品位和鐵作業(yè)回收率均先降后升。因此，確定CaO用量為1 000 g/t。

3.2.2 改性淀粉用量試驗(yàn)

改性淀粉用量試驗(yàn)固定CaO用量為1 000 g/t，MS粗選為350 g/t、精選為50 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

從表8可看出，隨著改性淀粉用量的增加，精礦鐵品位先升后降、鐵作業(yè)回收率上升，尾礦鐵品位和鐵作業(yè)回收率均先降后升。因此，確定改性淀粉用量為1 400 g/t。

表7 CaO用量試驗(yàn)結(jié)果Table 7 The result on dosage of CaO

表8 改性淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果Table 8 The result on dosage of modified starch

3.2.3 MS粗選用量試驗(yàn)

MS粗選用量試驗(yàn)固定CaO用量為1 000 g/t，改性淀粉為1 400 g/t，MS精選用量為50 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 MS粗選用量試驗(yàn)結(jié)果Table 9 The result on various of the total MS dosage

從表9可看出，隨著MS粗選用量的增加，精礦鐵品位和鐵作業(yè)回收率均先升后降，尾礦鐵作業(yè)回收率上升。當(dāng)MS粗選用量為300 g/t時(shí)，精礦鐵品位為64.48%，鐵作業(yè)回收率為51.28%，試驗(yàn)指標(biāo)較好，因此，確定MS粗選用量為300 g/t。

3.3 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

圖6 閉路試驗(yàn)流程Fig.6 Flowsheet of the closed circuit operation

表10 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 10 The result of closed circuit operation %

從表10可看出，采用圖6所示的工藝流程處理該礦石，可獲得鐵品位為61.20%，SiO2和Al2O3含量分別為6.30%和2.58%，鐵回收率為66.48%的鐵精礦。

4 結(jié)論

(1)貴州赫章某貧赤鐵礦石具有典型的高硅鋁、低硫磷特征，鐵品位為40.30%，SiO2、Al2O3含量分別為15.98%、12.45%，赤褐鐵礦中的鐵占總鐵量的98.66%，鐵礦物嵌布粒度微細(xì)，屬典型難選赤鐵礦石。

(2)在磨礦細(xì)度為－0.045 mm占88%的情況下，經(jīng)2次絮凝沉降脫泥，1粗1精1掃、中礦順序返回閉路反浮選流程處理，可獲得鐵品位為61.20%，SiO2和Al2O3含量分別為6.30%和2.58%，鐵回收率為66.48%的合格鐵精礦。

(3)該工藝流程較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能耗和生產(chǎn)成本均較低，對(duì)確定同類鐵礦石資源的開發(fā)方案具有一定的借鑒意義。

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