包頭磁鐵礦尾礦中硫、鐵回收試驗

彭艷榮

(包鋼集團礦山研究院(有限責任公司))

硫俗稱硫磺，廣泛應用于工業、醫藥等領域，是制造硫酸的主要原料。我國四大發明中的火藥，主要成分也是硫磺，在醫療領域可用于某些皮膚病的治療。而硫的存在對冶煉影響較大，首先會影響煉鐵煉鋼的品質，其次會影響高爐的壽命，再次硫的排放會惡化環境[1-4]。

包鋼選礦廠采用弱磁選—反浮選選礦工藝回收磁鐵礦礦物，每年產生磁鐵礦尾礦約360萬t。其中含硫礦物中硫含量一般在1.5%～2%。對這部分硫進行回收，不但可以減少硫所帶來的危害，硫精礦還可以作為一種附加產品增加經濟收入，在回收硫的同時也可將尾礦中的鐵一并回收。

1 試樣性質

所用磁鐵礦弱磁尾礦取自包鋼選礦廠八系列一段弱磁尾礦和二段弱磁尾礦。將這兩種試樣經自然干燥、碾碎、混勻、縮分后裝袋備用。試樣多元素分析結果見表1，礦物組成分析結果見表2，粒度組成情況見表3。

表1 試樣多元素化學分析結果 %

元素TFeREOmFeSiO2PSCaF2含量10.2010.100.5011.451.361.6828.28元素K2ONa2OCaOMgOAl2O3BaONb2O5含量0.441.1239.423.720.984.120.15

由表1可知，試樣除硫外，螢石、稀土和鈮的含量均較高，可作為該課題繼續延伸的方向，除此之外，鐵也可以予以回收。脈石礦物有硅酸鹽類與碳酸鹽類，其中碳酸鹽類含量較高。

表2 試樣礦物組成分析結果 %

礦物名稱鐵礦物稀土礦物鈉輝石黑云母重晶石白云石、方解石含量9.306.9015.302.05.7013.60礦物名稱螢石石英磷灰石鈉閃石長石其他含量28.304.801.709.201.401.80

由表2可知，硫礦物主要以黃鐵礦和磁黃鐵礦形式存在于鐵礦物中；脈石礦物主要有方解石、白云石等碳酸鹽礦物，石英、鈉輝石、鈉閃石、云母等硅酸鹽礦物，還有重晶石等。

表3 試樣粒度組成

由表3可知，試樣粒度較細，-0.074mm粒級含量達77.59%，其中僅-0.030mm粒級的含量就占50.62%。由此可見，想要達到單體解離，必須進行磨礦作業。

2 試驗方案

試驗研究的為磁鐵礦選鐵尾礦，故先采用強磁選方法將含鐵礦物進行回收。由礦物組成分析得知，硫主要賦存在黃鐵礦與磁黃鐵礦中，而黃鐵礦與磁黃鐵礦均具有磁性，又由于磁黃鐵礦與磁鐵礦磁性相近，磁選后二者之間還會通過剩磁作用產生磁團聚，特別是當礦物粒度較細時，這種磁團聚現象就尤為嚴重，從而致使難以通過磁選進行分離[2-3]。需要借助浮選才能將硫礦物有效分離出去。所以，試驗方案為先磁選后浮選。試驗流程見圖1。

圖1 試驗原則流程

3 試驗結果及分析

3.1 磨礦細度試驗

由表3得出，試樣-0.074mm粒級占77.59%，但因為有用礦物單體解離度小，且與脈石礦物緊密共生，為使絕大部分有用礦物實現單體解離，進行磨礦細度試驗，從而使有用礦物既達到單體解離，又能避免過磨及泥化。磨礦細度與對硫選別影響試驗結果見圖2。

圖2 磨礦細度對硫精礦回收率與品位的影響

由圖2可見，隨著磨礦細度的增加，硫精礦品位先增后趨減，而回收率下降；當-0.074mm粒級含量占88.8%時，精礦品位為38.55%，回收率為41.25%，效果均較佳，最終選定磨礦細度為-0.074mm88.8%。

3.2 磁選試驗

將試樣磨至-0.074mm88.8%進行磁選試驗研究，主要考察不同磁場強度對鐵粗精礦的影響，試驗結果見圖3。

圖3 磁場強度對鐵粗精礦回收率與品位的影響

由圖3可見，隨著磁場強度的增加，精礦品位增加后趨于平緩，回收率下降，在磁場強度為281.6kA/m時，鐵粗精礦品位、回收率均較高，鐵品位為29.40%，鐵回收率為30.11%。因此，最終確定磁選場強為281.6kA/m。

3.3 浮選試驗

3.3.1 硫浮選

硫浮選作業在-0.074mm88.8%的磨礦細度下，以硫酸銅為活化劑、黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑的藥劑組合下，進行藥劑用量試驗，以確定合適的藥劑用量。試驗結果見圖4、圖5。

圖4 硫酸銅用量對硫精礦回收率與品位的影響

由圖4可見，隨著硫酸銅用量的增加，硫精礦品位先不斷上升后逐漸下降；回收率變化較平穩，略有下降。可見隨硫酸銅用量的加大，硫品位提高幅度明顯，但超過一定量后，活化作用下降；最終確定硫酸銅用量為150g/t時較佳。

圖5 黃藥用量對硫精礦回收率與品位的影響

由圖5可見，考察的黃藥用量均能滿足品位的要求，所以主要考慮回收率的影響；當黃藥用量為130g/t時，回收率最佳，所以確定最佳的黃藥用量為130g/t。

常溫下，在磨礦細度為-0.074mm88.8%、硫酸銅用量為150g/t、黃藥用量為130g/t、2#油用量為25g/t的藥劑制度下進行閉路試驗，閉路試驗流程見圖6。

在條件試驗確定的較佳參數下，最終獲得了產率為1.59%，硫品位為43.39%，硫回收率為41.54%的硫精礦。

3.3.2 鐵浮選

鐵浮選作業采用氟硅酸銨、氧化石蠟皂的藥劑制度，通過試驗確定較佳的藥劑用

圖6 硫浮選閉路試驗流程

量分別為氟硅酸銨2.5 kg/t，氧化石蠟皂1.0 kg/t。經過多次試驗達到穩定，閉路試驗流程見圖7。

圖7 鐵浮選閉路試驗流程

在較佳的藥劑參數下，獲得了產率為1.63%，鐵品位為63.93%，鐵回收率為8.93%的鐵精礦。

4 結 論

(1)包鋼磁鐵礦通過對選鐵尾礦中硫與鐵的再次回收，試驗結果表明，經過磨礦—磁選—浮選作業，能獲得符合要求的硫精礦與鐵精礦。這不僅可以減少尾礦的排放量，而且回收了有用礦物，經濟效益與社會效益顯著。

(2)通過研究發現，包鋼磁鐵礦選鐵尾礦中富含螢石、稀土及鈮等資源，這為磁鐵礦尾礦的研究提供了新的方向,為包鋼的發展開辟了一條新的途徑。

[1] 陸長龍.朝陽新華鉬礦鐵精礦脫硫試驗研究[D].沈陽:東北大學，2008.

[2] 趙志強.含硫鐵礦深度降硫技術研究[D].昆明:昆明理工大學，2007.

[3] 耿鄭州.難處理高硫鐵精礦浮選脫硫及其機理研究[D].包頭:內蒙古科技大學，2014.

[4] 于慧梅，王化軍.包鋼選廠高硫磁選鐵精礦反浮選脫硫試驗研究[J].金屬礦山，2012(1)：63-66.