魯南礦業(yè)浮選尾礦再選工藝研究

鞠會(huì)霞 孫體昌 趙貴軍 楊海波

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083;2.山東鋼鐵集團(tuán)魯南礦業(yè)有限公司，山東 臨沂251507)

我國正處于工業(yè)化階段，為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)快速增長的需要，近年來鋼鐵材料需求量及產(chǎn)量持續(xù)以較快的速度增長，對(duì)煉鐵原料的需求量也在逐年增加。而另一方面，由于受技術(shù)條件的限制，在現(xiàn)存尾礦中仍有部分金屬未能得到充分回收，造成了資源的巨大浪費(fèi)，而且尾礦的堆存還會(huì)危及礦區(qū)及周邊的生態(tài)環(huán)境［1-6］。本研究針對(duì)山東魯南礦業(yè)有限公司鐵礦山尾礦特點(diǎn)，采用磁選—反浮選工藝對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以期對(duì)該尾礦進(jìn)行綜合利用。

魯南礦業(yè)有限公司選礦工藝流程通過多年的改造與優(yōu)化，在工藝布置和設(shè)備裝備水平上均得到較大提高，鐵精礦品位保持在67%左右，但是綜合回收率指標(biāo)仍然不理想(綜合回收率只有66%左右)。通過對(duì)選廠浮選尾礦的研究發(fā)現(xiàn)，尾礦中的磁性鐵含量較高，存在回收的可能性，因此對(duì)浮選尾礦進(jìn)行了再選試驗(yàn)研究，以期獲得較好的選礦指標(biāo)。

1 試樣性質(zhì)

魯南礦業(yè)有限公司鐵礦石系鞍山式貧磁鐵礦。礦石中主要金屬礦物為磁鐵礦，其次為赤鐵礦，脈石礦物主要是閃石類硅酸鹽類礦物及黑云母、陽起石等?，F(xiàn)場工藝采用三段磨礦的弱磁選—強(qiáng)磁選—反浮選流程，生產(chǎn)出的鐵精礦品位為67%左右，反浮選尾礦品位在27%左右。將反浮選尾礦作為此次試驗(yàn)的試驗(yàn)礦樣。試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1、鐵物相分析結(jié)果見表2、粒度篩析結(jié)果見表3。

表1 試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Chemical composition analysis results of the sample %

表2 試樣鐵物相分析結(jié)果Table 2 Iron phase analysis results of the sample %

表3 試樣粒度篩析結(jié)果Table 3 Particle size distribution analysis results of the sample

由表1 可知:試驗(yàn)礦樣中SiO2含量為55.80%，硅酸鹽類及石英類礦物為主要脈石礦物。礦樣中有害元素硫、磷含量較低，鐵的含量較高，有較高的回收價(jià)值。

由表2 可知:試驗(yàn)礦樣中磁鐵礦中鐵的含量最高，其分布率為76.54%，其次為硅酸鐵，分布率為14.94%。碳酸鐵、赤褐鐵礦中鐵和硫化鐵的含量相對(duì)較低，分布率分別為6.68%、1.48%和0.37%。

由表3 可知:各粒級(jí)中鐵品位分布不均，隨著粒度的減小，鐵品位呈上升的趨勢。鐵主要分布于－0.043 mm 粒級(jí)，鐵分布率為68.00%，其次為0.076 ～0.043 mm 粒級(jí)，鐵分布率為17.97%，+0.076 mm 以上的其余粒級(jí)，鐵分布率較低，鐵分布率之和僅為14.03%。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

根據(jù)試樣性質(zhì)探索利用再磨—磁選—反浮選工藝從尾礦中選出品位為60%以上的合格鐵精礦。

2.1 再磨—磁選試驗(yàn)

通過對(duì)尾礦性質(zhì)及現(xiàn)有選礦流程的綜合分析，此類鐵尾礦可以考慮先采用磁選方法回收鐵礦物［7-10］，將品位提高至45%左右，再采用反浮選工藝提高精礦品位。磁選試驗(yàn)采用XCRS －φ400 mm ×240 mm電磁濕法弱磁選機(jī)。

2.1.1 再磨細(xì)度試驗(yàn)

再磨細(xì)度對(duì)選別指標(biāo)影響較大，粒度過粗或過細(xì)都會(huì)影響到精礦的質(zhì)量，因此進(jìn)行了再磨細(xì)度試驗(yàn)。選定磁場強(qiáng)度為110 kA/m，在再磨細(xì)度分別為－0.043 mm占75%，80%，85%、90%，95%條件下進(jìn)行磁選試驗(yàn)，結(jié)果如圖1 所示。

圖1 再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Test results at different grinding fineness

由圖1 可以看出，隨著再磨細(xì)度的提高，精礦鐵品位逐漸上升，回收率逐漸降低，當(dāng)再磨細(xì)度為－0.043 mm占90%時(shí)，磁選精礦鐵品位為44.36%、回收率為65.46%，此后隨著再磨細(xì)度的提高，磁選精礦鐵品位基本不變，而回收率顯著下降。綜合考慮，確定再磨細(xì)度為－0.043 mm 占90%。

2.1.2 磁場強(qiáng)度試驗(yàn)

為了考察磁場強(qiáng)度對(duì)磁選精礦質(zhì)量的影響，在再磨細(xì)度為－0.043 mm 占90%、磁場強(qiáng)度分別為90，110，130，150 kA/m 條件下進(jìn)行磁選試驗(yàn)，結(jié)果如圖2 所示。

圖2 磁場強(qiáng)度對(duì)磁選指標(biāo)的影響Fig.2 Magnetic separation results at different field intensity

由圖2 可知，隨著磁場強(qiáng)度的增加，磁選精礦鐵品位逐漸降低、回收率逐漸升高，當(dāng)磁場強(qiáng)度為110 kA/m 時(shí)，磁選精礦鐵品位為44.36%、回收率為65.46%，此后提高磁場強(qiáng)度，磁選精礦鐵品位迅速降低。綜合考慮，確定磁場強(qiáng)度為110 kA/m。

2.2 反浮選條件試驗(yàn)

將在最佳選別條件下獲得的磁選精礦作為浮選給礦進(jìn)行反浮選工藝試驗(yàn)。反浮選粗選條件試驗(yàn)流程如圖3 所示。

圖3 反浮選條件試驗(yàn)流程Fig.3 The reverse flotation process flow

2.2.1 NaOH 用量試驗(yàn)

NaOH 用量試驗(yàn)固定反浮選溫度為35℃、淀粉用量為700 g/t、CaO 為300 g/t、MD －27 為250 g/t、礦漿濃度為40%，試驗(yàn)結(jié)果如圖4 所示。

圖4 NaOH 用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Test results on dosage of NaOH

由圖4 可以看出:隨著NaOH 用量的增加，鐵精礦的品位逐漸升高、回收率逐漸降低。當(dāng)NaOH 用量為800 g/t 時(shí)，精礦鐵品位為59.32%、回收率為73.01%，而后隨著NaOH 用量的增加，精礦鐵品位略有升高、回收率略有降低。因此確定NaOH 用量為800 g/t，此時(shí)的溶液pH 在10.5 ～11 之間。

2.2.2 淀粉用量試驗(yàn)

固定反浮選溫度為35℃、NaOH 用量為800 g/t、CaO 為300 g/t、MD － 27 為250 g/t、礦漿濃度為40%，在淀粉用量分別為500，600，700，800 g/t 條件下進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖5 所示。

由圖5 可以看出:隨著淀粉用量的增加，鐵精礦的品位逐漸提高而后降低，回收率逐漸降低而后提高。當(dāng)?shù)矸塾昧繛?00 g/t 時(shí)，精礦鐵品位為59.32%，而后隨著淀粉用量的增加鐵精礦的品位逐漸下降。因此確定淀粉用量為700 g/t。

2.2.3 CaO 用量試驗(yàn)

圖5 淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Test results on dosage of starch

固定反浮選溫度為35 ℃，NaOH 用量為800 g/t、淀粉為700 g/t、MD － 27 為250 g/t、礦漿濃度為40%，在CaO 用量分別為100，200，300，400 g/t 條件下進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖6 所示。

圖6 CaO 用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Test results on dosage of CaO

由圖6 可以看出:隨著CaO 用量的增加，鐵精礦的品位先逐漸提高后降低，回收率先逐漸降低后升高。當(dāng)CaO 用量為300 g/t 時(shí)，精礦鐵品位為59.32%。確定CaO 用量為300 g/t。

2.2.4 MD－27 用量試驗(yàn)

固定反浮選溫度為35 ℃、NaOH 用量為800 g/t、淀粉為700 g/t、CaO 為300 g/t、礦漿濃度為40%，在MD－27 用量分別為200，250，300，350 g/t 條件下進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖7 所示。

圖7 MD－27 用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Test results on dosage of MD-27

由圖7 可以看出:隨著MD －27 用量的增加，精礦鐵品位逐漸提高，回收率逐漸降低。當(dāng)MD－27 用量為300 g/t 時(shí)，精礦鐵品位為60.40%、回收率為73.58%，而后隨著捕收劑用量的增加，鐵精礦的品位、回收率基本保持不變。因此確定捕收劑用量為300 g/t。

2.2.5 礦漿濃度試驗(yàn)

固定反浮選溫度為35℃、NaOH 用量為800 g/t、淀粉為700 g/t、CaO 為300 g/t、MD －27 為300 g/t，在礦漿濃度分別為30%、35%、40%、45%條件下進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖8 所示。

圖8 礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Test results at different pulp density

由圖8 可以看出:隨著礦漿濃度的提高，精礦鐵品位逐漸提高、回收率逐漸降低。當(dāng)?shù)V漿濃度為40%時(shí)鐵精礦品位為60.40%，而后隨著礦漿濃度的增加精礦鐵品位升高不明顯。因此確定礦漿濃度為40%。

2.2.6 反浮選溫度試驗(yàn)

固定NaOH 用量為800 g/t、淀粉為700 g/t、CaO為300 g/t、MD －27 為300 g/t、礦漿濃度為40%，在反浮選溫度分別為25，30，35，40 ℃條件下進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如圖9 所示。

圖9 反浮選溫度對(duì)選礦指標(biāo)的影響Fig.9 The effect of reverse flotation temperature on test results

由圖9 可以看出:隨著反浮選溫度由25 ℃升高到35 ℃，精礦鐵品位逐漸升高、回收率逐漸降低。當(dāng)反浮選溫度為35 ℃時(shí)，獲得的精礦鐵品位為60.40%、回收率為73.58%，而后隨著反浮選溫度的升高，鐵精礦的品位逐漸降低。因此確定反浮選溫度為35 ℃。

2.3 反浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)磁選精礦按圖10 流程在溫度為35 ℃條件下進(jìn)行了反浮選閉路試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

圖10 反浮選閉路試驗(yàn)流程Fig.10 Closed circuit reverse flotation process

表4 反浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results of closed circuit reverse flotation %

由表4 可知，閉路試驗(yàn)獲得的精礦鐵品位為62.39%、作業(yè)回收率為75. 40%、對(duì)試樣回收率為49.36%。

3 結(jié) 論

(1)魯南礦業(yè)有限公司鐵礦石系鞍山式貧磁鐵礦，現(xiàn)場生產(chǎn)反浮選尾礦品位達(dá)27%，造成了鐵礦資源的浪費(fèi)。對(duì)尾礦性質(zhì)分析表明:SiO2含量為55.80%，有害元素硫、磷含量較低;磁鐵礦中鐵的含量最高，其分布率為76.54%，存在回收的可能性。

(2)采用磁選—反浮選工藝對(duì)現(xiàn)場浮選尾礦進(jìn)行再選試驗(yàn)，結(jié)果表明:在再磨細(xì)度為－0.043 mm 占90%、磁場強(qiáng)度為110 kA/m 時(shí)，可得到鐵品位為44.36%的磁選精礦，將其作為反浮選的給礦，在浮選溫度為35 ℃、NaOH 用量為800 g/t、淀粉為700 g/t、CaO 為300 g/t、MD－27 為300 g/t、礦漿濃度為40%時(shí)，經(jīng)1 粗1 精2 掃、精選尾礦返回一段掃選的閉路反浮選，得到的精礦鐵品位為62.39%、回收率為49.36%，滿足了公司對(duì)鐵精礦品質(zhì)的要求。

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