太鋼袁家村鐵礦抑制劑KDF藥劑制度優(yōu)化方法研究

梅建庭 赫榮安 楊 威1，

(1.天津天寶翔科技有限公司，天津 津南 300350；2.鞍山市天翔工業(yè)科技有限公司，遼寧 鞍山 114032)

0 引言

太鋼袁家村鐵礦屬于鞍山式鐵礦類型，具有礦粒小、泥化嚴(yán)重等特點(diǎn)[1-3]，選礦工程設(shè)計(jì)年處理原礦量2 200萬t，采用粗破-半自磨-球磨I-弱磁-強(qiáng)磁-球磨Ⅱ-反浮選工藝流程。反浮選工藝流程為“一粗一精三掃”閉路流程，三掃精返一掃，一掃精、二掃精和精選尾礦合并返到粗選。使用的浮選藥劑為調(diào)整劑、抑制劑、活化劑和捕收劑，現(xiàn)場使用的抑制劑為玉米淀粉。為了進(jìn)一步降低尾礦，提高鐵精礦作業(yè)回收率，研究捕收能力強(qiáng)、選擇性好的捕收劑是藥劑研發(fā)的主要方向[4，5]。但是，對抑制劑的研究比較少，抑制劑直接作用于鐵礦物表面，具有更強(qiáng)的針對性和有效性[6]。

該研究使用新型抑制劑KDF代替淀粉，與現(xiàn)有藥劑開展藥劑制度優(yōu)化，取得了最佳的藥劑制度和浮選指標(biāo)，為工業(yè)化推廣提供依據(jù)。

1 浮選給礦礦樣和藥劑分析

1.1 浮選給礦分析

浮選給礦礦樣由嵐縣礦業(yè)袁家村選礦部提供，礦樣取自弱磁選-強(qiáng)磁選后的混磁精，反浮選工藝給礦礦樣，浮選給礦礦樣的粒度分析及鐵物相分析見表1，化學(xué)多元素分析見表2，鐵物相分析見表3。從上述3個(gè)表中指標(biāo)可見，浮選給礦礦樣TFe：43.16%，F(xiàn)eO：4.96%，粒度：-0.045 mm為90.87%，浮選給礦礦樣含泥量較高。

表1 浮選給礦粒度及鐵物相分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

表2 浮選給礦化學(xué)多元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

表3 浮選給礦鐵物相分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

1.2 新型抑制劑KDF

新型抑制劑KDF是以高分子化合物為主要原料，加入生成官能團(tuán)的試劑和催化劑，經(jīng)過環(huán)境友好合成過程，引入具有羧基、醛基和乙氧基功能的官能團(tuán)，與鐵礦物表面發(fā)生多種作用，特別是增加了對微細(xì)粒鐵礦物選擇性抑制能力更強(qiáng)的小分子有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)，在分子結(jié)構(gòu)上增加了對微細(xì)粒鐵礦物表面作用的親固基團(tuán)并與捕收劑在其表面產(chǎn)生競爭吸附，可使微細(xì)粒鐵礦物的親水性得到增強(qiáng)，加大了有效抑制的效果，從而減少微細(xì)粒鐵礦物在尾礦中的金屬流失。

1.3 浮選試驗(yàn)條件

浮選試驗(yàn)用XFD0.5升單槽浮選機(jī)，每次給礦量200 g，在36～37 ℃礦溫和使用自來水的條件下開展試驗(yàn)。浮選試驗(yàn)按“一粗一精三掃”流程進(jìn)行，見圖1。

圖1 浮選試驗(yàn)流程

2 藥劑制度優(yōu)化

2.1 抑制劑KDF與現(xiàn)場捕收劑組合條件優(yōu)化

抑制劑使用KDF替代玉米淀粉，捕收劑是現(xiàn)場陰離子捕收劑RA-935-B，調(diào)整劑NaOH和活化劑CaO，按現(xiàn)場陰離子反浮選生產(chǎn)流程“一粗一精三掃”進(jìn)行開路浮選試驗(yàn)，4種浮選藥劑用量條件試驗(yàn)采用4因素3水平正交試驗(yàn)表安排試驗(yàn)，4因素分別是pH調(diào)整劑NaOH(A)、抑制劑KDF(B)、活化劑CaO(C)和捕收劑RA-935-B(D)，以浮選精礦品位β、回收率ε和選礦效率E作為評價(jià)選別效果的依據(jù)，在實(shí)驗(yàn)室初步試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，各水平取值如表4所示。按正交表L9(34)進(jìn)行正交試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表4 開路試驗(yàn)各藥劑用量及水平 (g·t-1)

表5 開路流程正交試驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，6號試驗(yàn)取得的浮精品位和選礦效率最高，回收率指標(biāo)也較高，因素水平組合為A1B2C3D2。由表6可以看出，各因素水平優(yōu)化組合的較優(yōu)條件，對浮精品位和選礦效率指標(biāo)而言也是A1B2C3D2，這與表5的結(jié)果是一致的。所以較優(yōu)的藥劑用量是NaOH 875 g，KDF 1 250 g，CaO 300 g， 捕收劑480 g。又經(jīng)閉路試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證最終確定新型抑制劑KDF與現(xiàn)場捕收劑組合的最佳藥劑用量為NaOH 875 g，KDF 1 280 g，CaO 250 g，捕收劑480 g。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2 現(xiàn)場藥劑用量優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場提供的當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)施的藥劑制度，開展了實(shí)驗(yàn)室開路流程試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 現(xiàn)場藥劑用量優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

5號試驗(yàn)取得的浮精品位達(dá)到了65%以上，回收率和選礦效率都比較高，其藥劑用量NaOH 1 050 g，淀粉 800 g，CaO 400 g，捕收劑 420 g。可以作為下一步開展閉路試驗(yàn)的較優(yōu)藥劑制度。

3 閉路流程浮選試驗(yàn)及結(jié)果

現(xiàn)場捕收劑與新型抑制劑KDF及與現(xiàn)場抑制劑分別組合，在各自的較優(yōu)條件下分別開展了閉路試驗(yàn)，對比結(jié)果見表8。KDF與現(xiàn)場捕收劑組合閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程如圖2所示?，F(xiàn)場藥劑閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程見圖3。

圖2 KDF與現(xiàn)場捕收劑組合閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程圖

圖3 現(xiàn)場藥劑閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程圖

表8 兩種抑制劑的閉路試驗(yàn)及結(jié)果

使用新型抑制劑KDF，在相同礦溫(36～37 ℃)條件下，浮精品位由65.83%降到了65.50%，浮尾品位由14.31%降到11.63%，降低了2.68個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高了3.42個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)期的效果。

在第三方監(jiān)督下，重復(fù)開展了閉路流程試驗(yàn)，結(jié)果如表9所示。

表9 閉路流程驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

使用新型抑制劑KDF與使用現(xiàn)場玉米淀粉抑制劑相比，浮精品位提高0.21個(gè)百分點(diǎn)，浮尾品位降低了3.10個(gè)百分點(diǎn)，作業(yè)回收率提高了3.66個(gè)百分點(diǎn)。 NaOH 用量減少了16.67%，抑制劑用量增加了60%，CaO 用量減少了37.5%，捕收劑用量增加了14.29%。驗(yàn)證了試驗(yàn)指標(biāo)的可靠性。

4 經(jīng)濟(jì)效益測算

4.1 降低尾礦品位帶來的效益

嵐縣礦業(yè)2018年原礦處理量2 200萬t，生產(chǎn)精礦量742 萬t，原礦品位31.31%、精礦品位65%、尾礦品位14.17%。應(yīng)用新型抑制劑的精礦品位位65.20%，浮尾品位降低1.89個(gè)百分點(diǎn)，浮尾量占綜尾量的50%，則綜尾品位由14.17%降到13.22%。

全年增加精礦量：

4.2 年藥劑費(fèi)用測算

4種藥劑單耗的統(tǒng)計(jì)見表10，使用新型抑制劑的浮選作業(yè)NaOH用量降低6.09%、抑制劑增加6.61%、CaO降低11.06%、捕收劑增加13.924%。4種藥劑單價(jià)分別按以下價(jià)格估算：NaOH：3 795.5元/t，玉米淀粉：2 416.5元/t，KDF：5 000元/t，CaO：540元/t，捕收劑：8 340.2元/t。

表10 4種藥劑單耗統(tǒng)計(jì)結(jié)果

NaOH 2018年用量20 536 t，用量降低6.09%，節(jié)省費(fèi)用：20 536×0.060 9× 3 795.5=474.68萬元。玉米淀粉2018年用量11 782 t，使用新抑制劑用量增加6.61%，單價(jià)2 416.5元/t升到5 000元/t，增加的費(fèi)用：11 782×1.066 1×5 000-11 782×2 416.5=3 433.27萬元。CaO 2018年用量7 127 t，用量降低11.06%節(jié)省費(fèi)用：7 127×0.110 6×540=42.57萬元。捕收劑2018年用量3 719 t，用量增加13.924%的費(fèi)用：3 719×0.139 24×8 340.2=431.88萬元。全年藥劑費(fèi)用增加431.88+3 433.27-42.57-474.68=3 347.9萬元，全年預(yù)計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益1.617-0.334 79=1.282 2億元。

5 結(jié)語

采用現(xiàn)場鐵礦浮選工藝流程優(yōu)化的藥劑制度表明，使用新型抑制劑KDF代替現(xiàn)場淀粉抑制劑，在保持精礦品位稍有提高的前提下，尾礦品位有較大幅度降低，鐵礦物回收率有較大幅度的提高。經(jīng)初步測算，新抑制劑使用后，2018年增加精礦量26.95萬t，年效益在1.28億元以上，對企業(yè)“穩(wěn)質(zhì)降尾”和提高經(jīng)濟(jì)效益卓有成效。