白云鄂博鐵精礦制備超級鐵精粉浮選脫硅活化試驗

崔艷東 劉榮祥

（1.內蒙古鄂爾多斯電力冶金集團股份有限公司；2.內蒙古科技大學礦業(yè)與煤炭學院）

白云鄂博礦為大型鐵、稀土、鈮等共生的多金屬礦床，目前主要作為普通鐵精礦用于鋼鐵生產，其中除稀土之外的有價元素利用率不高［1］。生產超級鐵精礦是改善企業(yè)經濟效益，促進礦物加工產品升級的有效途徑之一［2］。與普通鐵精粉相比，超級鐵精礦（TFe 品 位≥72%，SiO2含 量＜0.25%，F(xiàn)e3O4純 度＞98.5%）除自身價格提高4～5 倍外，還可作為粉末冶金、磁性材料、直接還原鐵及潔凈鋼生產［3］的優(yōu)質原料［3］，尤其是白云鄂博礦，其中含有RE、Nb 等元素，用其制備的鋼鐵制品、陶瓷材料顯現(xiàn)出超強的耐磨、耐腐蝕性且綜合性能良好［4］。

陰離子捕收劑反浮選脫硅時，通常都需要先用金屬陽離子對石英的表面進行活化［5-9］。以白云鄂博鐵精礦為原料，采用反浮選試驗，通過使用三氯化鐵、氯化鈣為活化劑對石英進行活化，并使用十二烷基磺酸鈉作為鐵精礦脫硅捕收劑浮選石英，達到脫硅的效果，研究活化劑對浮選脫硅指標的影響規(guī)律，以期為后續(xù)的脫硅和生產超級鐵精粉提供有效依據。

1 試驗原料與設備

鐵精礦XRD 圖譜及主要化學成分分析結果見圖1、表1。

由圖1、表1 可知，原礦中主要衍射峰是磁鐵礦，有少許的衍射峰是石英，其他衍射峰為稀土礦、鈮鐵礦，說明原礦主要存在磁鐵礦及伴生稀土、鈮礦，雜質為石英；原礦鐵品位為70.50%，SiO2含量0.35%，還含有少量的鈮鐵金紅石（Nb）和稀土元素（RE）。

2 試驗結果與討論

2.1 Ca2+活化劑對脫硅的影響

2.1.1 pH值條件試驗

將200 g 礦樣倒入浮選槽中調漿3 min，加入Ca2+活化劑150 g/t，3 min 后調節(jié)pH 值，加入捕收劑SDS 150 g/t 進行試驗，考察礦漿pH 值對反浮選脫硅指標的影響，結果見圖2。

由圖2 可見，礦漿pH 值的變化使鐵精礦品位和鐵回收率發(fā)生變化，隨著pH 值的升高，鐵品位先升后降，鐵回收率先降后升；當pH 值為12時，鐵品位為71.74%，鐵回收率為95.36%；隨著pH 值的升高，SiO2含量先降低后升高，SiO2脫硅率先升高后降低；當pH值為12 時，SiO2含量0.24%，SiO2脫硅率60.56%，為最佳值；綜上所述，當加Ca2+活化劑時，反浮選脫硅最佳礦漿pH值為12。

2.1.2 捕收劑SDS用量試驗

固定pH值為12，活化劑用量150 g/t，考察捕收劑SDS用量對反浮選脫硅指標的影響，結果見圖3。

由圖3 可見，隨著SDS 用量的增加，鐵精礦品位升高，鐵精礦回收率降低；當SDS用量為300 g/t時，鐵精礦品位為71.79%，鐵精礦回收率為95.13%；SiO2含量隨著SDS 用量的增加呈遞減趨勢，SiO2脫硅率呈上升趨勢；當SDS 用量為300～400 g/t 時，SiO2含量遞減趨勢緩慢，SiO2脫硅率上升緩慢；綜上所述，捕收劑SDS用量300 g/t為宜。

2.1.3 Ca2+活化劑用量試驗

固定pH 值12，捕收劑SDS 用量300 g/t，考察Ca2+活化劑用量對反浮選脫硅指標的影響，結果見圖4。

由圖4 可見，隨著Ca2+活化劑用量的增加，鐵精礦品位先增加后趨于穩(wěn)定，鐵精礦回收率先降低后趨于穩(wěn)定，SiO2含量先急劇下降后趨于穩(wěn)定，SiO2的脫硅率先急劇增加后趨于穩(wěn)定；當Ca2+活化劑用量200 g/t 時，鐵精礦品位71.85%，鐵精礦回收率95.37%，SiO2含量0.24%，SiO2脫硅率63.54%；綜上所述，Ca2+活化劑用量200 g/t較為適宜。

經過以上試驗證明，Ca2+活化劑對鐵精礦脫硅有較大影響，鐵精礦粗選脫硅藥劑制度礦漿pH值約12，SDS 捕收劑用量300 g/t，Ca2+活化劑用量200 g/t，鐵精礦精選脫硅礦漿pH值約為12，捕收劑SDS用量200 g/t，Ca2+活化劑用量150 g/t。在確定的藥劑制度下進行鐵精礦反浮選脫硅1粗1精開路試驗，結果見表2。

由表2 可知，超級鐵精粉品位72.03%，鐵回收率83.27%，SiO2含量0.22%，脫硅率53.48%；同時普通鐵精礦品位62.88%，回收率16.73%，SiO2含量1.09%，脫硅率46.52%。

2.2 Fe3+活化劑對脫硅的影響

2.2.1 pH值條件試驗

將200 g 礦樣倒入浮選槽中調漿3 min，加入Fe3+活化劑150 g/t，調節(jié)礦漿pH 值，再加入SDS 捕收劑150 g/t 進行試驗，考察礦漿pH 值對反浮選脫硅指標的影響，結果見圖5。

由圖5 可見，隨著礦漿pH 值的升高，鐵品位先升后降，鐵回收率先降后升，SiO2含量先降低后升高，SiO2脫硅率先升高后降低；當pH 值為6 時，鐵品位71.70%，鐵回收率95.30%，SiO2含量0.25%，SiO2脫硅率58.32%，為最佳值；綜上所述；當加Fe3+活化劑時，反浮選脫硅最佳礦漿pH值為6。

2.2.2 捕收劑SDS用量試驗

固定pH 值為6，活化劑用量150 g/t，考察捕收劑SDS用量對反浮選脫硅指標的影響，結果見圖6。

由圖6 可見，隨著SDS 用量的增加，鐵精礦品位增加，鐵精礦回收率呈下降趨勢，SiO2含量呈遞減趨勢，SiO2脫硅率上升；當SDS 用量200 g/t時，鐵精礦品位71.74%，鐵精礦回收率95.88%；當SDS 用量200～250 g/t時，SiO2含量遞減趨勢緩慢，SiO2脫硅率上升緩慢，SDS 用量200 g/t 時，SiO2含量0.24%，SiO2脫硅率59.21；綜上所述，捕收劑SDS用量200 g/t為宜。

2.2.3 Fe3+活化劑用量試驗

固定pH值為6，捕收劑SDS用量200 g/t，考察Fe3+活化劑用量對反浮選脫硅指標的影響，結果見圖7。

由圖7可見，隨著Fe3+活化劑用量的增加，鐵精礦品位先增加后趨于穩(wěn)定，鐵精礦回收率先穩(wěn)定下降后急劇下降，SiO2含量先急劇下降后趨于穩(wěn)定，SiO2脫硅率先急劇上升后趨于穩(wěn)定；當Fe3+活化劑用量200 g/t 時，鐵精礦品位71.93%，鐵精礦回收率95.53%，SiO2含量0.24%，SiO2脫硅率59.53%；綜上所述，F(xiàn)e3+活化劑用量200 g/t為宜。

以上試驗證明，F(xiàn)e3+活化劑對脫硅的影響較大，最終確定粗選脫硅礦漿pH值約為6，SDS捕收劑用量200 g/t，F(xiàn)e3+活化劑用量200 g/t。鐵精礦精選脫硅礦漿pH 值為6，SDS捕收劑用量150 g/t，F(xiàn)e3+活化劑用量150 g/t。在確定的藥劑制度下進行鐵精礦反浮選脫硅1粗1精開路試驗，試驗結果見表3。

由表3 可知，超級鐵精粉品位72.09%，鐵回收率84.79%；SiO2含量0.22%，脫硅率54.50%；普通鐵精礦品位61.63%，鐵回收率15.21%，SiO2含量1.20%，脫硅率45.50%。

2.3 Ca2++Fe3+復合活化劑對脫硅的影響

2.3.1 pH值條件試驗

將礦樣倒入浮選槽中調漿3 min，加入Ca2++Fe3+復合活化劑350 g/t，調節(jié)礦漿pH 值，加入捕收劑SDS用量200 g/t，進行反浮選試驗，結果見圖8。

由圖8 可見，隨著pH 值的升高，鐵品位先升后降，鐵回收率先降后升，SiO2含量先降后升，SiO2脫硅率先升后降；當pH 值為8 時，鐵品位71.95%，鐵回收率95.53%，SiO2含量0.23%，SiO2脫硅率65.72%，為最佳值；綜上所述，當加Ca2++Fe3+復合活化劑時，反浮選脫硅最佳礦漿pH值為8。

2.3.2 Ca2++Fe3+復合活化劑用量試驗

固定pH值為8，捕收劑SDS用量200 g/t，考察Ca2++Fe3+復合活化劑用量對試驗指標影響，結果見圖9。

由圖9 可見，隨著Ca2++Fe3+復合活化劑用量的增加，鐵精礦品位先增加后趨于穩(wěn)定，鐵精礦回收率先降低后趨于穩(wěn)定，SiO2含量先急劇下降后趨于穩(wěn)定，SiO 脫硅率先急劇增加后趨于穩(wěn)定；當Ca2++Fe3+復合活化劑用量400 g/t時，鐵精礦品位72.05%，鐵精礦回收率96.58%，SiO2含量0.22%，SiO2脫硅率66.85%；綜上所述，Ca2++Fe3+復合活化劑用量400 g/t為宜。

經過以上試驗證明，Ca2++Fe3+復合活化劑用量對鐵精礦脫硅有較大影響，最終確定粗選礦漿pH 值約為8，SDS 捕收劑用量200 g/t，Ca2++Fe3+復合活化劑用量400 g/t。鐵精礦精選礦漿pH 值約為8，SDS 捕收劑用量150 g/t，Ca2++Fe3+復合活化劑用量300 g/t。在確定的藥劑制度下進行鐵精礦反浮選脫硅1 粗1 精開路試驗，試驗結果見表4。

由表4 可知，獲得的超級鐵精粉品位72.15%，鐵回收率87.46%，SiO2含量0.21%，脫硅率53.71%；普通鐵精礦品位58.99%，鐵回收率12.54%，SiO2含量1.54%，脫硅率46.29%。

2.4 全流程試驗

鐵精礦脫硅全流程開路試驗流程見圖10。

2.5 不同活化劑下浮選鐵精礦成分對比

通過不同活化劑反浮選脫硅試驗，得到3種磁鐵精礦，分別對其進行化學成分分析，結果見表5。

由表5 可知，當加Ca2++Fe3+復合活化劑時，磁鐵精礦品位最高，純度達99.64%，SiO2含量最低，為0.21%，其他F、S、P 等礦物雜質很少，得到了較好的超級鐵精粉。

由于白云鄂博鐵礦石中稀土、鈮等有價元素含量較少，元素分析不能確定，只推測其為微量。故使用Ca2++Fe3+復合活化劑時得出的磁鐵精礦作為樣品，通過XRD 證明超級鐵精粉中是否存在稀土、鈮等有價元素，結果見圖11。

由圖11 可見，超級鐵精粉（磁鐵礦）衍射強度很高，純度較高，且存在稀土、鈮等元素；這些稀土、鈮等有價元素會使超級鐵精礦具有附加值，會使某些材料提升其性能。

3 結論

（1）當采用Ca2+活化石英時，鐵精礦粗選脫硅藥劑制度礦漿pH值約為12，捕收劑SDS用量300 g/t，Ca2+活化劑用量200 g/t；鐵精礦精選藥劑制度礦漿pH 值約為12，捕收劑SDS 用量為200 g/t，Ca2+活化劑用量150 g/t。試驗獲得的超級鐵精粉品位72.03%，回收率83.27%，SiO2含量0.22%，脫硅率53.48%；其他雜質S 含量0.01%，F(xiàn) 含量0.03%，有極少微量的P 元素、稀土、鈮等有價元素。

（2）當采用Fe3+活化石英時，鐵精礦粗選脫硅礦漿pH值約為6，捕收劑SDS用量200 g/t，F(xiàn)e3+活化劑用量200 g/t；鐵精礦精選藥劑制度礦漿pH 值約為6，捕收劑SDS 用量150 g/t，F(xiàn)e3+活化劑用量150 g/t。試驗獲得的超級鐵精粉品位72.09%，回收率84.79%，SiO2含量0.22%，脫硅率54.50%；其他雜質S含量0.04%，F(xiàn)含量0.02%，有極少微量的P 元素、稀土、鈮等有價元素微量。

（3）采用Ca2++Fe3+復合活化劑對鐵精礦脫硅有較大影響，粗選脫硅藥劑制度礦漿pH 值約為8，捕收劑SDS用量200 g/t，Ca2++Fe3+復合活化劑用量400 g/t；鐵精礦精選藥劑制度礦漿pH值約為8，捕收劑SDS用量150 g/t，Ca2++Fe3+復合活化劑用量300 g/t。試驗獲得的超級鐵精粉品位72.15%，回收率87.46%；SiO2含量0.21%，脫硅率53.71%；其他雜質S含量0.005%，F(xiàn)含量0.01%，有極少微量的P元素、稀土、鈮等有價元素微量。

（4）比較3 種反浮選藥劑制度，確定使用Ca2++Fe3+復合活化劑得出的最終產品較為純凈，超級鐵精粉品位72.15%，SiO2含量0.21%，達到了超級鐵精粉的要求；白云鄂博鐵礦石本身存在稀土、鈮等有價元素，可為后期的材料冶金提供優(yōu)質的超級鐵精粉。