新疆某高硫磁鐵礦浮選脫硫試驗(yàn)研究及工業(yè)應(yīng)用

朱國慶 賈宏杰

(和靜縣備戰(zhàn)礦業(yè)有限責(zé)任公司，新疆 和靜縣 841300)

0 引言

隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的不斷革新，對鋼鐵原料鐵精礦的質(zhì)量要求越來越高，而含硫量是衡量鐵精礦質(zhì)量高低的重要指標(biāo)之一。硫是鐵精礦中危害性較高的一種雜質(zhì)元素，硫含量較高將直接影響鋼的機(jī)械性能，導(dǎo)致鋼鐵冶煉成本增加，冶煉過程中部分硫以有害氣態(tài)硫化物的形式隨爐氣排出，還會對人體健康、周邊環(huán)境造成危害[1]。因此對高硫磁鐵礦進(jìn)行脫硫處理，對于提高鐵礦石的競爭力和建設(shè)環(huán)境友好型社會都具有極大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 原礦性質(zhì)

1.1 礦石性質(zhì)

新疆某磁鐵礦的礦石中主要有用金屬礦物為磁鐵礦，主要伴生金屬礦物為黃鐵礦、磁黃鐵礦；脈石礦物常見的有透輝石、綠簾石等，并含少量陽起石、方解石等。礦石中S品位2.94%，主要存在于黃鐵礦和磁黃鐵礦中，屬高硫鐵礦石。磁鐵礦為本試驗(yàn)回收的主要礦物，主要有害元素是S，黃鐵礦由于磁性較弱可通過磁選作業(yè)與磁鐵礦分離，但磁黃鐵礦由于磁性較強(qiáng)產(chǎn)生磁力團(tuán)聚作用，磁選過程中容易進(jìn)入磁選精礦，單一磁選很難使二者分離，浮選脫硫成為最有效的方法。因此，試驗(yàn)重點(diǎn)是使用新型活化劑提高磁黃鐵礦的可浮性，通過浮選作業(yè)使其與磁鐵礦分離。

1.2 原礦多元素化學(xué)分析

表1 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

1.3 礦石鐵物相分析

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

2 浮選脫硫試驗(yàn)

2.1 捕收劑種類試驗(yàn)

黃藥是一種陰離子捕收劑，具有良好的捕收性能，是常用的硫化礦捕收劑。試驗(yàn)選取了三種黃藥類捕收劑，分別為丁基黃藥、異丁基黃藥和戊黃藥，用量均為200 g/t，F(xiàn)S用量為2 000 g/t，起泡劑用2#油，用量為30 g/t，浮選3 min。工藝流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

續(xù)表3

圖1 試驗(yàn)工藝流程圖

由表3可知，從反浮選尾礦脫硫效果比較，異丁基黃藥<丁基黃藥<戊黃藥，使用異丁基黃藥時脫硫效果最好，三種捕收劑的都可以將尾礦含硫量控制在0.3%以內(nèi)；從尾礦的產(chǎn)率來看，丁基黃藥>異丁基黃藥>戊黃藥，使用丁基黃藥時鐵精礦的產(chǎn)率最大，異丁基黃藥其次。綜合考慮，確定采用異丁基黃藥為捕收劑。

2.2 捕收劑用量試驗(yàn)

捕收劑的用量會直接影響試驗(yàn)的指標(biāo)，在一定的捕收劑濃度范圍內(nèi)，隨著藥劑濃度提高，吸附量增大，浮選回收率顯著上升；濃度達(dá)到相當(dāng)值后，回收率隨濃度及吸附量提高的幅度變?。徊妒談舛冗^高時，吸附量還可繼續(xù)增大，但浮選回收率卻不再升高，甚至反而下降。因此，在浮選過程中要正確掌握捕收劑的用量，以獲得最佳效益。為了確定捕收劑的適宜用量，進(jìn)行了捕收劑用量試驗(yàn)。異丁基黃藥的用量為變量，分別為60 g、100 g、200 g和300 g，活化劑FS的用量為2 000 g/t，起泡劑2#油用量為30 g/t，浮選3分鐘。工藝流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表4和圖2。

表4 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

圖2 捕收劑用量對試驗(yàn)的影響

由表4和圖2可知，隨著捕收劑異丁基黃藥用量的增加，尾礦中硫的品位逐漸降低，當(dāng)捕收劑用量大于200 g/t后，趨于平緩，而尾礦產(chǎn)率逐漸減少。綜合考慮，確定異丁基黃藥用量為200 g/t。

2.3 活化劑種類試驗(yàn)

磁黃鐵礦和磁鐵礦浮選分離是高硫磁鐵礦面臨的關(guān)鍵技術(shù)之一。磁黃鐵礦極易氧化，且容易受到溶液中鈣離子抑制，阻礙了捕收劑與磁黃鐵礦的接觸反應(yīng)，從而增大了高硫磁鐵礦浮選脫硫的難度[2]。采用活化劑對磁黃鐵礦進(jìn)行活化，可以清洗磁黃鐵礦表面的氧化膜，消除鈣離子對磁黃鐵礦表面的影響，加快捕收劑與磁黃鐵礦表面接觸，有利于磁黃鐵礦浮選。該選廠的礦石在經(jīng)過磁選作業(yè)后，采用一粗一掃的浮選流程進(jìn)行脫硫處理，使用CuSO4作活化劑，丁基黃藥作捕收劑，2#油作起泡劑，難以使最終鐵精礦的硫含量降到0.3%以下，雖然采取了調(diào)整藥劑用量、延長浮選時間等措施，但脫硫效果依然不理想。因此，試驗(yàn)以改變活化劑種類為突破口，重點(diǎn)研究新型活化劑FS的浮選脫硫效果，試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為鐵精礦的含硫量降到0.3%以下。

首先對該磁鐵礦礦石進(jìn)行活化劑種類試驗(yàn)研究。選取了硫酸、新型活化劑FS、AO、ACD、硫酸銅作為試驗(yàn)活化劑，其用量分別為3 000 g/t、2 000 g/t、400 g/t、400 g/t、500 g/t；捕收劑采用異丁基黃藥，用量為200 g/t；起泡劑2#油30 g/t，浮選3分鐘。試驗(yàn)采用一粗一掃的工藝流程，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 活化劑種類試驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

根據(jù)表5的數(shù)據(jù)顯示可知，使用FS后尾礦中硫的品位明顯低于其他活化劑的結(jié)果，達(dá)到0.24%，脫硫效果顯著，符合試驗(yàn)預(yù)期目標(biāo)。各尾礦產(chǎn)率沒有明顯變化，確定最佳活化劑為FS。

2.4 活化劑FS的用量試驗(yàn)

活化劑的用量會直接影響浮選脫硫的效果[3]?；罨瘎┯昧窟^多，會使鐵精礦上浮，鐵的損失會變大；活化劑用量不夠，會使硫活化不充分，達(dá)不到硫與鐵精礦的良好分離效果。為了精確活化劑FS的用量，進(jìn)行了活化劑FS的用量試驗(yàn)。FS的用量分別為1 000 g/t、1 500 g/t、2 000 g/t、3 000 g/t，捕收劑用丁基黃藥，用量為300 g/t，起泡劑用2#油，用量30 g/t，浮選3分鐘。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表6和圖3。

表6 FS用量試驗(yàn)結(jié)果

圖3 FS用量對試驗(yàn)的影響

由表6和圖3可知，隨著新型活化劑FS用量的增加，尾礦中硫的品位逐漸降低，尾礦的產(chǎn)率也逐漸降低。由于試驗(yàn)預(yù)期目標(biāo)是鐵精礦含硫量降到0.3%以內(nèi)，結(jié)合鐵精礦的變化情況，所以確定FS的最佳用量為1 500 g/t。

2.5 新型活化劑FS的工業(yè)試驗(yàn)

在試驗(yàn)室研究基礎(chǔ)上，對該磁鐵礦進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。工業(yè)試驗(yàn)采用一粗一掃的工藝流程。工業(yè)試驗(yàn)采用2號生產(chǎn)系列和3號生產(chǎn)系列做了活化劑對比試驗(yàn)。2系列使用FS作活化劑，3系列依舊使用CuSO4作活化劑，捕收劑均采用丁基黃藥，起泡劑為2#油。工業(yè)試驗(yàn)過程持續(xù)7天，工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)見表7，試驗(yàn)結(jié)果分析見表8。

表7 2系列和3系列對比試驗(yàn)指標(biāo)統(tǒng)計表

表8 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

由表7可知，在浮選給礦含硫量相差只有0.09%的情況下，使用FS作為活化劑的2系列浮選脫硫效果明顯優(yōu)于使用硫酸銅的3系列；2系列鐵精礦產(chǎn)率和Fe的回收率略低于3系列，但硫精礦中硫的品位和回收率明顯提高。

2.6 經(jīng)濟(jì)效益

活化劑FS的藥劑噸耗為1 304 g/t，成本為3.78 元/t(原礦)；活化劑硫酸銅的藥劑噸耗為147.3 g/t，成本為2.36 元/t；含硫0.29%的鐵精礦銷售價格比含硫0.76%的鐵精礦增加47 元/t(當(dāng)?shù)厥袌鰞r格，含硫量每降低0.1%，銷售價格增加10 元/t)。使用FS替代硫酸銅作活化劑，鐵精礦的實(shí)際利潤將增加約44 元/t，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

3 結(jié)語

1)新疆某磁鐵礦礦石中含磁黃鐵礦，原浮選作業(yè)選用硫酸銅作活化劑脫硫效果不佳，鐵精礦含硫量較高，不利于鋼鐵廠冶煉加工；經(jīng)過試驗(yàn)最終選用FS替代硫酸銅作活化劑，在原工藝流程和其他藥劑制度不變的情況下，最終獲得含鐵品位為64.53%，含硫品位僅0.29%的合格鐵精礦。

2)礦石中較難處理的硫化礦礦物是磁黃鐵礦，具有強(qiáng)磁性、易氧化、易泥化的特點(diǎn)，可浮性較差，影響脫硫效果。因此對磁黃鐵礦進(jìn)行活化，增強(qiáng)其可浮性是浮選脫硫的關(guān)鍵因素之一。新型活化劑FS取得了較好的活化效果，浮選脫硫效果明顯提升。

3)新型活化劑FS在新疆某磁鐵礦全面投入使用以后，有效解決了鐵精礦含硫量超標(biāo)的問題，也將減少鋼鐵冶煉過程中的有害氣體排放，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯。