柿竹園磁鐵礦粗精礦提質(zhì)選礦實(shí)驗(yàn)

龍冰，謝加文，黃偉生，徐濤，許道剛，吳江岳恩

（湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司，湖南 郴州 423037）

柿竹園鎢鉬鉍螢石多金屬礦，屬于大型矽卡巖型礦床，蘊(yùn)含143 種元素，素有“世界有色金屬博物館”的美譽(yù)。目前，柿竹園有兩個(gè)多金屬選礦廠，總處理量為7200 t/d,主要回收的有價(jià)元素為WO3、Mo、Bi、CaF2、S、Fe，其選礦主干流程為：磁選脫鐵—鉬鉍硫全浮—黑白鎢混浮—螢石浮選。柿竹園多金屬礦體中含TFe 7.15%，其中磁鐵礦中鐵為1.68%，占全鐵的23.50%，磁黃鐵礦中鐵約為0.20%，占全鐵的2.80%。由于鐵含量較低，柿竹園在很長一段時(shí)間都只將其作為附加產(chǎn)品在回收，僅通過磁選，得到磁鐵礦粗精礦。

近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，國家對鋼鐵的需求越來越大，加上大量進(jìn)口優(yōu)質(zhì)鐵礦石以及國際鐵礦資源價(jià)格的大幅度上漲，回收貧細(xì)高硫磁鐵礦越來越成為我國選礦界關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。同時(shí)，公司大力倡導(dǎo)自主科技創(chuàng)新，為進(jìn)一步提高礦產(chǎn)資源綜合利用率和挖掘企業(yè)新的經(jīng)濟(jì)效益增長點(diǎn)，特此開展磁鐵礦粗精礦提質(zhì)選礦實(shí)驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)成分分析

以現(xiàn)場生產(chǎn)磁鐵礦粗精礦作為本實(shí)驗(yàn)研究對象，該磁鐵礦粗精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

從表1 可知，TFe 品位為38.19%，S 為4.51%，屬于高硫磁鐵礦。經(jīng)工藝礦物學(xué)研究表明，該磁鐵礦粗精礦磁鐵礦是最主要的金屬礦物，次為磁黃鐵礦和黃鐵礦，偶見輝鉍礦、輝鉬礦和白鎢礦。脈石礦物較常見的是石英、輝石、角閃石、石榴石、螢石、云母、綠泥石和少量方解石。

表1 磁鐵礦粗精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%Table 1 Result of chemical multi-element analysis of magnetite rough concentrate

1.2 粒度組成分析

對該磁鐵礦粗精礦進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見表2。

表2 磁鐵礦粗精礦粒度篩析結(jié)果Table 2 Result of particle size analysis of magnetite coarse concentrate

從表2 可知，磁鐵礦粗精礦品位低而含硫高，TFe 僅為38.19%，硫含量達(dá)4.51%。?0.075 mm 65.22%，其中?0.019 mm 17.79%，鐵品位僅為58.58%、硫含量為5.75%。可見，該磁鐵礦的嵌布粒度極為微細(xì)，通過進(jìn)一步細(xì)磨、磁選才能提高磁鐵礦精礦鐵品位。又因原礦中含磁黃鐵礦，而磁黃鐵礦具有強(qiáng)磁性在弱磁精選過程中會(huì)得到進(jìn)一步富集，故還需采用反浮選脫硫才能提高該磁鐵礦精礦品質(zhì)，但磁黃鐵礦可浮性較差，所以磁黃鐵礦與磁鐵礦的分離是本實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)研究內(nèi)容[2]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

為了有效提高該粗精礦品質(zhì)，本研究主要圍繞降低鐵精礦硫含量和提高鐵精礦鐵品位開展工作。對比了先再磨，再磁選，最終鐵精礦再反浮選脫硫工藝與先反浮選脫硫，再磨，再磁選工藝的指標(biāo)情況，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果最終確定先反浮選脫硫，再磨，再磁選工藝比較適合用于該粗精礦提質(zhì)。分析原因主要是由于該粗精礦中磁黃鐵礦嵌布粒度相對較粗，解離度相對較高，再磨至最終鐵精礦所需的細(xì)度時(shí)已泥化，硫脫除難度大，因此考慮粗精礦直接反浮選脫硫。

對此開展了一系列條件實(shí)驗(yàn)研究，主要包括浮選前脫磁與不脫磁對比、磨礦細(xì)度、硫酸用量、硫酸銅用量、捕收劑種類與用量、捕收劑組合比例、浮選濃度、脫硫后再磨細(xì)度等，探索不同條件對該磁鐵礦選礦指標(biāo)的影響，條件實(shí)驗(yàn)流程見圖1。

圖1 反浮選脫硫條件實(shí)驗(yàn)流程Fig.1 Test flow of desulfurization conditions in reverse flotation

2.1 脫磁與不脫磁對脫硫指標(biāo)的影響

為防止其剩磁引起的磁團(tuán)聚現(xiàn)象可能對脫硫指標(biāo)造成的影響[3]，在不磨礦的情況下，進(jìn)行了脫磁與不脫磁脫硫?qū)Ρ葘?shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 脫磁與不脫磁脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果Table 3 Desulfurization test results of demagnetization and non demagnetization reverse flotation

從表3 可知，脫磁再進(jìn)行脫硫浮選，損失在高硫鐵中的鐵金屬量明顯減少，且脫硫更徹底，說明該磁鐵礦存在較明顯的磁團(tuán)聚現(xiàn)象，故脫硫之前都進(jìn)行脫磁處理。

2.2 磨礦細(xì)度對反浮選脫硫指標(biāo)的影響

適宜的磨礦細(xì)度既能保證有用礦物較高的單體解離，又不至于造成過粉碎而惡化浮選環(huán)境，所以找到合適的磨礦細(xì)度極其重要[4]。本實(shí)驗(yàn)粗精礦中硫主要為磁黃鐵礦，且較易泥化，對比了不同磨礦細(xì)度對脫硫指標(biāo)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 磨礦細(xì)度反浮選脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果Table 4 Desulfurization test results of grinding fineness reverse flotation

從表4 可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，反浮選泡沫產(chǎn)品高硫鐵硫回收率在逐漸下降，而脫硫尾礦中鐵回收率也呈下降的趨勢，說明該礦不適合磨礦后脫硫，因此確定反浮選脫硫不需再進(jìn)行磨礦。

2.3 硫酸用量對反浮選脫硫指標(biāo)的影響

適宜的pH 值能起到有利于目的礦物上浮同時(shí)進(jìn)一步拉大與其它礦物差異的效果，考查硫酸作為pH 值調(diào)整劑時(shí)對脫硫指標(biāo)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5 可知，隨著硫酸用量的增大，高硫鐵中鐵和硫的品位略有上升，脫硫尾礦中鐵回收率略有上升但硫含量升高，綜合考慮，確定硫酸用量以1000 g/t 為宜。

表5 硫酸用量反浮選脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果Table 5 Test results of desulfuration by reverse flotation with sulfuric acid consumption

2.4 硫酸銅用量對反浮選脫硫指標(biāo)的影響

磁黃鐵礦屬于較難浮選的含硫礦物，其活化劑種類與用量很關(guān)鍵，經(jīng)過探索實(shí)驗(yàn)篩選，確定硫酸銅作其活化劑，考查了其用量對脫硫指標(biāo)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

從表6 可知，隨著硫酸銅用量的增大，高硫鐵中硫回收率先逐漸升高后趨于穩(wěn)定，而脫硫尾礦中鐵回收率呈下降趨勢，故確定硫酸銅用量以200 g/t 為宜。

表6 硫酸銅用量反浮選脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果Table 6 Test results of desulfuration by reverse flotation with copper sulfate consumption

2.5 捕收劑種類與用量對反浮選脫硫指標(biāo)的影響

合適的捕收劑能大幅度提高浮選效率，許多研究也表明混合用藥的分選效果比單獨(dú)使用一種藥劑的效果好[5]?？疾榱艘伊虻?、丁黃藥、丁銨黑藥、石油磺酸鈉等對脫硫指標(biāo)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 捕收劑種類與用量反浮選脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果Table 7 Test results of desulfuration by reverse flotation with type and amount of collector

從表7 可知，單一捕收劑對該粗精礦中硫脫除效果不好，組合捕收劑丁黃藥+丁銨黑藥效果最好，其用量以300 g/t+150 g/t 為宜。

2.6 捕收劑配比對反浮選脫硫指標(biāo)的影響

固定丁黃藥與丁銨黑藥總用量為400 g/t，考查丁黃藥與丁銨黑藥配比對脫硫指標(biāo)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表8。

從表8 可知，隨著組合捕收劑丁黃藥與丁銨黑藥配比的不斷增大，脫硫尾礦中鐵回收率逐漸增高，但硫含量逐漸升高，綜合考慮，丁黃藥與丁銨黑藥配比以3∶1 較為適宜。

表8 丁黃藥與丁銨黑藥配比反浮選脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果Table 8 Test results of desulfuration by reverse flotation with ratio of xanthate and ammonium butoxide

2.7 浮選濃度對反浮選脫硫指標(biāo)的影響

濃度也是影響浮選效果的一個(gè)關(guān)鍵因素，考查了浮選濃度對脫硫指標(biāo)的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表9。

從表9 可知，隨著浮選濃度的提高，脫硫尾礦中硫含量先降低后升高，確定浮選脫硫濃度以40%為宜。

表9 浮選濃度反浮選脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果Table 9 Flotation concentration reverse flotation desulfurization test results

2.8 脫硫后再磨細(xì)度對鐵磁選指標(biāo)的影響

脫硫后尾礦需要進(jìn)行再磨再磁選才能得到高品位的鐵精礦，考查了不同磨礦細(xì)度對再磁選鐵精礦品位的影響，實(shí)驗(yàn)流程見圖2，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表10。

圖2 脫硫后再磨細(xì)度條件實(shí)驗(yàn)流程Fig.2 Test process of regrind fineness conditions after desulfurization

從表10 可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，磁選鐵精礦品位逐漸升高，確定脫硫后再磨細(xì)度?0.037 mm 95.0%。

表10 脫硫尾礦再磨細(xì)度磁選實(shí)驗(yàn)Table 10 Test results of regrinding fineness magnetic separation of desulfurization tailings

綜上可知，該磁鐵礦粗精礦提質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究，通過先脫磁再反浮選脫硫再磨再磁工藝，可獲得鐵精礦鐵品位60.85%、含硫0.99%，鐵作業(yè)回收率72.13%實(shí)驗(yàn)指標(biāo)。

3 工業(yè)應(yīng)用

以實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果為依據(jù)，對鐵粗精礦進(jìn)行提質(zhì)改造，優(yōu)化現(xiàn)場流程結(jié)構(gòu)配置，采用先反浮選脫硫，再階段磨礦、階段選別工藝流程。另外，丁黃藥與丁銨黑藥按3∶1 混合配制，使用更方便；最后一次精選采用淘洗磁選機(jī)，可以充分解開磁鏈和磁團(tuán)聚，減少脈石礦物的夾雜[6]。工業(yè)應(yīng)用工藝流程見圖3，工業(yè)調(diào)試流程查定指標(biāo)見表11，生產(chǎn)指標(biāo)見表12。

表11 工業(yè)調(diào)試流程查定指標(biāo)Table 11 Inspection indexes of industrial commissioning process

表12 鐵精礦生產(chǎn)指標(biāo)情況Table 12 Production indexesof iron concentrate

圖3 工業(yè)應(yīng)用鐵粗精礦提質(zhì)工藝流程Fig.3 Industrial application process flow of iron coarse concentrate quality improvement

從表11、12 可知，鐵粗精礦提質(zhì)改造后工藝流程適應(yīng)性強(qiáng)，尤其是反浮選脫硫藥劑種類少、流程短、操作簡單，鐵精礦品質(zhì)穩(wěn)定可靠，新增經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)論

（1）柿竹園多金屬礦鐵粗精礦TFe 品位為38.19%，S 為4.51%，該磁鐵礦嵌布粒度極為微細(xì)，硫主要為磁黃鐵礦，屬于高硫細(xì)粒難選磁鐵礦。

（2）粗精礦提質(zhì)采用先反浮選脫硫，再通過階段磨礦階段選別的工藝流程，在鐵粗精礦品位TFe 38.19%、含S 4.51%時(shí)，可以獲得最終磁鐵礦精礦品位TFe 60.85%、含S 0.99%，鐵作業(yè)回收率72.13% 的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)，磁鐵礦粗精礦提質(zhì)效果顯著。

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果指導(dǎo)現(xiàn)工藝流程改造，優(yōu)化現(xiàn)場流程結(jié)構(gòu)配置，工業(yè)應(yīng)用效果良好，磁鐵礦鐵粗精礦提質(zhì)新增經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（4）反浮選脫硫藥劑種類少、流程短、操作簡單，丁黃藥與丁銨黑藥混合配制，使用更方便。在最后一次精選作業(yè)應(yīng)用淘洗磁選機(jī)，可以充分解開磁鏈和磁團(tuán)聚，減少脈石礦物的夾雜，保障精礦品質(zhì)穩(wěn)定。