曾小輝
(江西省宜豐萬國礦業(yè)有限公司,江西 宜豐 336300)
鐵精礦作為煉鐵的主要原料,其質(zhì)量的高低對(duì)鋼鐵質(zhì)量和鋼鐵冶煉成本有著直接的影響[1]。硫作為鐵礦石中的一種常見雜質(zhì)元素,通常會(huì)伴隨選礦過程進(jìn)入鐵精礦中[2]。含硫較高的鐵精礦會(huì)造成球團(tuán)礦強(qiáng)度下降,鋼熱加工性能降低,嚴(yán)重影響鋼鐵質(zhì)量。此外,含硫鐵礦在冶煉過程中產(chǎn)生的SO2會(huì)造成大氣污染。在我國倡導(dǎo)綠色制造、發(fā)展綠色礦業(yè)的大環(huán)境下,從鐵精礦中脫硫已成為鐵選礦和鋼鐵冶煉工藝中非常重要的課題[3-4]。
江西省宜豐萬國礦業(yè)新莊銅礦(以下簡(jiǎn)稱“新莊銅礦”)有用金屬主要為銅、硫、鐵,原礦金屬礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁選礦、赤鐵礦等,非金屬礦物主要為滑石、蛇紋石和石英。生產(chǎn)原則流程為銅-硫混浮再分離、浮選尾礦再磁選的流程,產(chǎn)品主要為銅精礦、硫精礦和鐵精礦,其中鐵精礦的鐵品位較高,達(dá)到60%以上,但硫品位也較高,達(dá)到1.0%~2.0%。隨著鋼鐵冶煉廠對(duì)鐵精礦質(zhì)量的要求越來越高,特別是鐵精礦雜質(zhì)S含量要求越來越低,高硫鐵精礦已成為制約新莊銅礦進(jìn)一步發(fā)展的技術(shù)瓶頸。為了適應(yīng)新的環(huán)保要求,提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,對(duì)鐵精礦進(jìn)行“提質(zhì)降硫”意義重大。本文以新莊銅礦磁選精礦為研究對(duì)象,進(jìn)行反浮選脫硫試驗(yàn)研究,旨在降低鐵精礦硫含量,解決新莊銅礦鐵精礦銷售問題。
試樣取自新莊銅礦磁選精礦礦倉,產(chǎn)品粒級(jí)-0.074mm含量為80%。對(duì)磁選精礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析和物相分析,結(jié)果分別見表1和表2。
表1 磁選精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %
表2 磁選精礦鐵物相分析結(jié)果 %
由表1可知,磁選精礦中鐵品位為61.62%,硫品位為1.65%。顯然,磁選精礦鐵品位已達(dá)標(biāo),但有害雜質(zhì)硫品位仍較高。通過表2物相分析結(jié)果可知,磁選精礦中鐵主要以磁鐵礦為主,但也存在少量的磁黃鐵礦和黃鐵礦。
捕收劑TK-3是以丁基黃藥為主的一種混合黃藥,F(xiàn)S是一種以氟硅酸鈉為主要成分的活化劑,二者均取自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。硫酸和硫酸銅等藥劑為分析純。
根據(jù)試樣性質(zhì),磁選精礦中存在少量磁黃鐵礦和黃鐵礦(以下統(tǒng)稱“硫鐵礦”),這兩種礦物的存在是導(dǎo)致磁選精礦硫品位偏高的主要原因。若要降低磁選精礦中的硫品位,必須脫除硫鐵礦。由于磁黃鐵礦磁性也較強(qiáng),采用磁選法難以與磁鐵礦分離,而磁黃鐵礦屬于硫化礦,盡管可浮性較差,但經(jīng)活化后具有一定的可浮性[5-6],為此,試驗(yàn)采用反浮選法脫硫,以高效活化劑活化磁黃鐵礦,在加溫條件下以強(qiáng)力捕收劑脫除硫鐵礦,大幅降低磁選精礦的硫品位。試驗(yàn)原則流程見圖1。
圖1 試驗(yàn)原則流程圖
傳統(tǒng)的硫化礦活化劑為硫酸銅,但以硫酸銅為活化劑的回水會(huì)影響主流程中的銅硫分離,而氟硅酸鈉作為黃鐵礦(磁黃鐵礦)的活化劑已有人報(bào)道[7-8]。為此,試驗(yàn)對(duì)比了硫酸銅和新型活化劑FS對(duì)硫鐵礦的活化效果,反浮選粗選藥劑制度:pH調(diào)整劑硫酸用量1500g/t,捕收劑TK-3用量200g/t,起泡劑2號(hào)油40g/t,浮選溫度為常溫。試驗(yàn)結(jié)果分別見圖2和圖3。
圖2 FS用量對(duì)脫硫的影響結(jié)果
圖3 CuSO4用量對(duì)脫硫的影響結(jié)果
由圖2結(jié)果可知,隨著活化劑FS用量的增大,鐵精礦中鐵品位變化不大,硫品位呈依次下降趨勢(shì),而硫脫除率則依次上升。當(dāng)FS用量達(dá)到1500g/t以上時(shí),鐵精礦中硫的品位變化不大,在1.0%范圍浮動(dòng),且硫脫除率也增幅變緩,初步確定FS用量為1500g/t。
對(duì)比圖3結(jié)果可知,隨著硫酸銅用量的增大,鐵精礦硫品位也依次下降,硫脫除率也呈依次上升趨勢(shì)。當(dāng)硫酸銅用量超過200g/t時(shí),硫脫除率增幅變緩。當(dāng)硫酸銅最大用量為400g/t時(shí),鐵精礦中硫品位為1.22%,硫脫除率為30.87%。而FS用量為2000g/t時(shí),鐵精礦中硫品位為1.07%,硫脫除率為36.67%。相比之下,新型活化劑FS脫硫效果更好,其主要作用官能團(tuán)為SiF62-,通過改變磁黃鐵礦表面的化學(xué)組成,捕收劑更易吸附在礦物表面,使之疏水,從而可?。?]。因此,選擇新型活化劑FS活化硫鐵礦更具優(yōu)勢(shì),可以避免采用硫酸銅導(dǎo)致的回水中銅離子影響銅硫分離的問題[10]。因此試驗(yàn)確定活化劑為FS,最佳用量為1500g/t。
盡管試驗(yàn)選擇了新型FS作為磁黃鐵礦和黃鐵礦的活化劑,但鐵精礦中硫品位仍較高。通過前期探索試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),浮選溫度對(duì)FS活化效果影響較大。因此考察了不同的反浮選溫度對(duì)脫硫的影響,固定反浮選藥劑制度:硫酸用量1500g/t,F(xiàn)S用量1500g/t,TK-3用量 200g/t,2號(hào)油用量 40g/t。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。
圖4 反浮選溫度對(duì)脫硫的影響結(jié)果
由圖4結(jié)果可知,隨著反浮選溫度的升高,鐵精礦中鐵品位變化不大,硫品位依次下降,硫脫除率依次上升。當(dāng)反浮選溫度從40℃上升到60℃時(shí),鐵精礦中硫品位由1.15%下降到0.68%、硫脫除率由33.87%提升至59.84%,進(jìn)一步提高浮選溫度,兩者指標(biāo)變化已不明顯,且溫度越高,生產(chǎn)成本也越高。有文獻(xiàn)報(bào)道[11-12],加溫一方面可以提高藥劑在礦漿中的溶解度,另一方面可提高藥劑的作用活性,從而提高FS的活化效果。因此,確定反浮選最佳溫度為60℃。
礦漿pH值是硫化礦浮選最重要的影響因素之一,試驗(yàn)采用硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH,考察了不同硫酸用量對(duì)反浮選脫硫的影響,固定反浮選藥劑制度:FS 用量 1500g/t,TK-3 用量 200g/t,2 號(hào)油用量 40g/t,浮選溫度60℃。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。
圖5 硫酸用量對(duì)脫硫的影響結(jié)果
由圖5結(jié)果可知,不添加硫酸時(shí),鐵精礦的硫品位較高(1.10%),硫脫除率較低(34.87%)。而隨著硫酸用量的增大,硫品位依次下降,硫脫除率依次上升。當(dāng)硫酸用量為1500g/t時(shí),鐵精礦中硫品位為0.65%,硫脫除率為62.03%,進(jìn)一步增大硫酸用量,鐵精礦指標(biāo)變化較小,因此,確定最佳硫酸用量為1500g/t,此時(shí)浮選礦漿pH為5.5。
磁黃鐵礦與黃鐵礦可浮性相差較大,通常情況下,磁黃鐵礦更難浮,盡管在加溫條件下采用FS可較好的活化磁黃鐵礦,但需要配合捕收能力較強(qiáng)的捕收劑。試驗(yàn)對(duì)比了乙基黃藥、丁基黃藥、Y89以及TK-3,發(fā)現(xiàn)碳鏈更長(zhǎng)的黃藥類捕收劑TK-3捕收能力最強(qiáng),其脫硫效果最好,因此考察了捕收劑TK-3對(duì)脫硫的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖6。
由圖6結(jié)果可知,隨著捕收劑TK-3用量的增大,鐵品位變化不大,硫品位依次下降,硫脫除率依次上升。當(dāng)TK-3用量超過200g/t時(shí),鐵精礦的硫品位和硫脫除率變化較小,因此,確定TK-3用量為200g/t。
圖6 TK-3用量對(duì)鐵精礦脫硫的影響結(jié)果
在小試試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)流程增加了一次掃選和一次精選作業(yè),以加強(qiáng)硫的回收,降低合格鐵精礦的損失。閉路試驗(yàn)流程見圖7,試驗(yàn)結(jié)果見表3。
圖7 閉路試驗(yàn)流程圖
表3 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %
由表3結(jié)果可知,磁選精礦在礦漿pH為5.5的條件下,以FS為活化劑、TK-3為捕收劑、2號(hào)油為起泡劑,在一粗一精一掃的加溫浮選條件下,最終可獲得鐵精礦鐵品位62.16%、硫品位0.58%,鐵回收率96.28%、硫脫除率為66.99%的良好指標(biāo),解決了新莊銅礦磁選精礦硫品位高的難題。
(1)江西省宜豐萬國礦業(yè)新莊銅礦磁選精礦硫品位為1.65%,含量較高,硫以磁黃鐵礦為主,試驗(yàn)確定了反浮選工藝脫除硫鐵礦。
(2)新型活化劑FS可有效活化磁黃鐵礦,配合強(qiáng)力捕收劑TK-3和加溫浮選,可大幅提高磁黃鐵礦的可浮性。
(3)試驗(yàn)以硫酸為調(diào)整劑、FS為活化劑、TK-3為捕收劑、2號(hào)油為起泡劑,在一粗一精一掃的加溫浮選條件下,最終可獲得鐵精礦鐵品位62.16%、硫品位0.58%,鐵回收率96.28%、硫脫除率為66.99%的良好指標(biāo),解決了新莊銅礦磁選精礦硫品位高的難題。