某硫鐵燒渣浮選脫硫試驗(yàn)研究

郭開希，葛英勇，張凱熙

(武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070)

某硫鐵燒渣浮選脫硫試驗(yàn)研究

郭開希，葛英勇，張凱熙

(武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070)

重慶某硫酸廠硫鐵燒渣硫含量高達(dá)5.79%，為了生產(chǎn)鐵精礦，需要將硫含量降低至1.5%以下。試驗(yàn)在控制磨礦細(xì)度為-0.074mm占86%的條件下，以硫酸銅加硫酸為活化劑，丁基黃藥為捕收劑，2#油作起泡劑，通過一粗二精的反浮選流程，使硫品位降低至1.32%。浮選精礦再經(jīng)磁選，得到精礦S品位0.81%，F(xiàn)e品位60.25%，回收率82.45%的良好指標(biāo)。

硫鐵燒渣；浮選脫硫；活化劑

硫鐵礦燒渣是采用硫鐵礦或含硫尾砂做原料生產(chǎn)硫酸過程中所排出的一種廢渣。其主要組分有Fe、FeO、SiO2、S、CuO、Pb、ZnO 等，以及Au、Ag和其他伴生元素。近些年來，我國(guó)廣大科技工作者對(duì)硫鐵礦燒渣的綜合利用進(jìn)行了多方面的研究與實(shí)踐。應(yīng)用領(lǐng)域主要包括:①做煉鐵原料，在用于煉鐵前需提高其鐵品位，降低有害雜質(zhì)含量，這樣才能為高爐煉鐵提供合格原料；②回收有色金屬，常用高溫氯化焙燒法；③作為水泥燒成的礦化劑(助熔劑)，可降低燒成溫度，提高水泥的強(qiáng)度和抗浸蝕性能;④制聚合硫酸鐵。[1]

此次試驗(yàn)所用硫鐵燒渣為重慶某硫酸廠提供，其硫含量高達(dá)5.79%。為了生產(chǎn)鐵精礦，需將硫含量降低至1.5%以下。

1 試驗(yàn)礦樣性質(zhì)

試驗(yàn)所用硫鐵燒渣來自重慶某硫酸廠，其多元素分析見表1，粒度組成見表2，鐵物相分析見表3。

表1 多元素分析結(jié)果

表2 粒度組成

表3 鐵物相

從原礦化學(xué)組成來看，硫鐵燒渣中有害元素Si、S等含量都較高，制約進(jìn)一步的生產(chǎn)利用。硫鐵礦渣中-0.074mm粒級(jí)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39.2%，顆粒比較粗大。燒渣呈不均勻褐色粒狀，分散較好，鐵主要以Fe3O4、Fe2O3及FeS2等形式存在。礦石中的硫化物以黃鐵礦為主，另有少量黃銅礦等。

2 浮選脫硫研究

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

試驗(yàn)藥劑用量均為丁基黃藥200g/t，2#油42g/t， 當(dāng)磨礦時(shí)間分別為2min、3min、4min、5min、6min時(shí)，礦物粒度分別為-0.074mm 60.32%、72.97%、81.33%、86%和89.9%。進(jìn)行粗選試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)的精礦中硫的品位及回收率如圖1所示。

由圖1可知，隨著磨礦時(shí)間的增加，精礦硫品位及回收率逐漸下降。當(dāng)磨礦時(shí)間達(dá)到5min，亦及磨礦細(xì)度為-0.074mm 86%時(shí)，硫品位達(dá)到2.51%。繼續(xù)磨礦效果并不明顯，且增加能耗。故合理的磨礦時(shí)間選擇為5min。

2.2 活化劑種類與用量試驗(yàn)

2.2.1 硫酸銅作活化劑試驗(yàn)

硫酸銅作為黃鐵礦的常規(guī)活化劑被廣泛應(yīng)用，其原理是在被活化的礦物表面發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，從而在礦物表面形成活化膜。而在弱酸性介質(zhì)中，亞鐵離子的活性相比銅離子要大，黃原酸銅的溶度積比黃原酸鐵小，所以銅離子會(huì)優(yōu)先吸附于黃鐵礦表面，其對(duì)黃藥類的陰離子吸附穩(wěn)定性增強(qiáng)。[2]

在磨礦細(xì)度-0.074mm占86%，捕收劑丁基黃藥用量200g/t，起泡劑2#油42g/t的條件下，分別設(shè)置硫酸銅用量為10g/t，20g/t，30g/t，40g/t，50g/t。對(duì)應(yīng)的粗選試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

由圖2硫酸銅用量試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著硫酸銅用量的增加，鐵精礦中S的品位和回收率呈逐漸下降的趨勢(shì)，但是降低幅度逐漸變小。當(dāng)硫酸銅用量為40g/t時(shí)，鐵精礦中S的品位為1.94%，用量為50g/t時(shí)，硫的含量為1.91%。

由此可知，硫酸銅具有一定的活化作用，但在單獨(dú)使用硫酸銅的情況下，其脫硫效果仍不夠理想，而持續(xù)增加硫酸銅的用量，將會(huì)導(dǎo)致過剩的銅離子優(yōu)先與黃藥發(fā)生作用而生成穩(wěn)定的(ROCCS)2Cu，從而消耗了黃藥，降低了其捕收能力[3]。

2.2.2 硫酸作活化劑試驗(yàn)

硫酸能夠調(diào)節(jié)礦漿pH值，其次礦物由于經(jīng)過再磨，部分黃鐵礦會(huì)泥化和氧化而造成其可浮性下降，因此需要對(duì)其表面進(jìn)行清洗，有利于丁基黃藥在黃鐵礦表面的形成，改善黃鐵礦的浮選效果。[4]

在磨礦細(xì)度-0.074mm占86%，捕收劑丁基黃藥用量200g/t，起泡劑2#油42g/t的條件下，分別設(shè)置硫酸用量為500g/t，1000g/t，1500g/t，2000g/t。對(duì)應(yīng)的粗選試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

圖2 硫酸銅活化劑試驗(yàn)

圖3 硫酸活化劑試驗(yàn)

由圖3硫酸用量試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著硫酸用量的增加，鐵精礦中硫的品位同樣呈逐漸下降的趨勢(shì)，但是降低幅度逐漸變小趨于穩(wěn)定。此時(shí)若仍繼續(xù)加大硫酸用量，易腐蝕設(shè)備。選取硫酸用量1500g/t時(shí)，精礦硫品位降低至2.12%。

2.2.3 硫化鈉作活化劑試驗(yàn)

硫化鈉常用作為氧化礦的硫化劑，它能使氧化礦表面生成一層硫化礦薄膜，易于被黃藥等捕收劑捕收，從而加強(qiáng)氧化礦的浮選[5]。

在磨礦細(xì)度-0.074mm占86%，捕收劑丁基黃藥用量200g/t，起泡劑2#油42g/t的條件下，分別設(shè)置硫化鈉用量為100g/t，200g/t，300g/t，400g/t。對(duì)應(yīng)的粗選試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 硫化鈉活化劑試驗(yàn)

由圖4硫化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著硫化鈉用量的增加，精礦硫品位先是降低，當(dāng)硫化鈉用量為300g/t時(shí)，精礦中硫降至2.24%，此時(shí)如果繼續(xù)增加硫化鈉用量，精礦中硫的品位反而升高，這是由于過量的硫化鈉不僅使礦漿的pH值升高，同時(shí)還導(dǎo)致部分硫化礦被抑制。

2.2.4 硫酸銅加硫酸作活化劑試驗(yàn)

CuSO4+H2SO4組合活化劑對(duì)硫化礦的浮選具有較好的活化作用。試驗(yàn)在磨礦細(xì)度-0.074mm占86%，捕收劑丁基黃藥用量200g/t，起泡劑2#油42g/t的條件下，固定硫酸銅用量為40g/t，分別設(shè)置硫酸用量900g/t、1200g/t、1500g/t、1800g/t。對(duì)應(yīng)的粗選試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 硫酸加硫酸銅組合活化劑試驗(yàn)

由圖5硫酸加硫酸銅組合活化劑用量試驗(yàn)結(jié)果可見，在固定硫酸銅用量為40g/t的情況下，隨著硫酸用量的增加，精礦中硫的品位逐漸下降，當(dāng)硫酸用量為1500g/t時(shí)，硫的品位降低到了1.78%，效果較為理想，如果此時(shí)再增加硫酸用量，精礦中硫的品位和回收率下降幅度變化不大，反而會(huì)腐蝕浮選設(shè)備。

2.2.5 硫酸銅加硫化鈉作活化劑試驗(yàn)

試驗(yàn)在磨礦細(xì)度-0.074mm占86%，捕收劑丁基黃藥用量200g/t，起泡劑2#油42g/t的條件下，固定硫酸銅用量為40g/t，分別設(shè)置硫化鈉用量150g/t、200g/t、250g/t、300g/t。對(duì)應(yīng)的粗選試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

由圖6的硫酸銅加硫化鈉的用量試驗(yàn)結(jié)果可見，在硫酸銅用量40g/t的前提下，隨著硫化鈉用量的增加，在硫化鈉用量達(dá)到250g/t時(shí)，精礦中硫的品位達(dá)到最低值1.88%，脫硫效果并不如上述硫酸銅加硫酸的組合。

2.3 捕收劑用量試驗(yàn)

選用丁基黃藥作為反浮選的捕收劑，試驗(yàn)在磨礦細(xì)度-0.074mm占86%，活化劑用量為硫酸銅40g/t加硫酸1500g/t，起泡劑2#油42g/t的條件下，分別設(shè)置捕收劑用量100g/t、150g/t、200g/t、250g/t。對(duì)應(yīng)的粗選試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

圖6 硫酸銅加硫化鈉活化劑試驗(yàn)

圖7 捕收劑用量試驗(yàn)

由圖7所示捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著丁基黃藥用量的增加，精礦中硫的品位呈逐漸下降的趨勢(shì)，但是降低幅度逐漸變小。當(dāng)捕收劑用量為200g/t時(shí)，精礦中硫的品位降低至1.78%，結(jié)果較為理想。繼續(xù)加大用量用量為250g/t時(shí)，硫的含量為1.75%，降低幅度很小，考慮到藥劑的成本和鐵的回收率。故選擇丁基黃藥的用量為200g/t。

2.4 開路試驗(yàn)

反浮選的目的在于選出硫化物即脫硫，以降低最終鐵精礦產(chǎn)品中硫的含量。試驗(yàn)的關(guān)鍵是在脫硫作業(yè)中鐵損失不大的情況下盡可能選出硫化物，而合理的藥劑制度以及反浮選流程是達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的保證。開路試驗(yàn)采用一粗兩精的反浮選流程，藥劑用量見圖8，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

2.5 先浮后磁閉路流程試驗(yàn)

為生產(chǎn)鐵精礦，將浮選精礦再進(jìn)行磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度2000Oe。閉路全試驗(yàn)流程見圖9，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖8 開路試驗(yàn)流程

圖9 閉路試驗(yàn)流程

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%S品位/%S回收率/%精礦76．621．3217．47中礦14．639．527．61中礦23．975．543．80尾礦14．7827．8671．12合計(jì)1005．79100

表5 閉路試驗(yàn)結(jié)果

磁選能去除一部分磁黃鐵礦，其脫硫效果非常明顯。最終精礦Fe品位60.25%，S含量0.81%，取得了較好的提鐵脫硫效果。

3 結(jié) 論

1)重慶某硫鐵燒渣呈不均勻褐色粒狀，原礦Fe品位46.62%，主要以Fe3O4、Fe2O3及FeS2等形式存在；原礦S的品位高達(dá)5.79%，硫化物以黃鐵礦為主，另有少量黃銅礦等。

2)在控制磨礦細(xì)度為-0.074mm占86%的條件下，以硫酸銅加硫酸為活化劑，丁基黃藥為捕收劑，2#油作起泡劑，通過一粗二精的反浮選流程，可使精礦S品位降低至1.32%。浮選精礦再經(jīng)磁選，得到精礦S品位0.81%，F(xiàn)e品位60.25%，回收率82.45%的良好指標(biāo)。

[1] 張忠平.硫鐵礦燒渣綜合利用綜述[J].再生資源研究,2002(5):37-41.

[2] 張澤強(qiáng).硫鐵礦燒渣綜合利用試驗(yàn)研究[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，2002，23(4)：4-5.

[3] 曾志飛,李茂林.從硫鐵礦燒渣中回收鐵的試驗(yàn)研究[J].礦冶工程,2006(5):29-32.

[4] 余俊,葛英勇.西部銅業(yè)巴彥淖爾高硫鐵礦焙燒-磁選-浮選試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010(1):102-104.

[5] 汪長(zhǎng)祥.安慶銅礦鐵精礦浮選脫硫活化劑試驗(yàn)研究[J].礦業(yè)快報(bào),2001(10):5-7.

Test research on desulphurization of an pyrites slag by flotation

GUO Kai-xi，GE Ying-yong，ZHANG Kai-xi

(Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China)

The S content of the pyrites slag is up to 5.79% in a sulfuric acid plant in Chongqing.In order to produce iron ore concentrate，the S content needs to reduce under 1.5%.With controlling the grinding fineness as -0.074mm，accounted for 86%，the experiment uses CuSO4and H2SO4as the activator，Sodium n-butylxanthate as the collector，2# gas as the foaming agent.Through the one coarse to two precise of the reverse flotation，it makes the Sulfur grade reduce to 1.32%.After dressing the flotation concentrate by magnetic separation，the grade of sulfur concentrate gets to 0.81%，the grade of the iron ore concentrate gets to 60.25%.The recovery of the Fe has got a good indicator of 82.45%.

pyrites slag；desulphurization by flotation；activator

2014-03-20

TD9

A

1004-4051(2015)05-0129-04