煤矸石綜合回收黃鐵礦的選礦工藝研究

楊盛煒 龍祖根 彭偉

摘要：針對貴州六盤水某煤矸石進行了浮選回收黃鐵礦的試驗研究。結果表明，采用先磨礦后脫泥處理，脫泥精礦再浮選工藝，在磨礦細度為- 0.074 mm粒級占比為65%，礦漿pH值為6，硫酸銅消耗量為600g/t，丁黃藥總消耗量為850g/t，2#油總消耗量為90g/t條件下，獲得了品位為39.97%，回收率為86.54%的硫精礦，試驗結果可為該類含煤矸石資源的合理開發(fā)利用提供借鑒。

關鍵詞：煤矸石;浮選;黃鐵礦;回收率

六盤水是我國十大煤炭基地之一，具有較豐富的媒體資源，隨著煤炭的開采，伴隨著大量煤矸石形成，據(jù)統(tǒng)計，六盤水市地區(qū)每年將產生1000萬t煤矸石，因此，在該地區(qū)形成了較多的煤矸石山，如此之多的煤矸石堆放，占用大量農田的同時，將污染周圍空氣和地下水源，還會引發(fā)山體滑坡和自然火災等地質災害，給當?shù)氐纳鷳B(tài)造成了極大的壓力。近年來，隨著政府對煤矸石的利用高度重視，如何實現(xiàn)煤炭產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，如何將煤矸石轉化為可利用的二次資源，成為該地區(qū)一個急需解決的問題[1～5]。

本文以貴州六盤水某煤礦山煤矸石為研究對象，根據(jù)煤矸石的性質特征及所

含有用礦物類別，進行了預選沉降脫泥和浮選回收黃鐵礦的可行性研究，考察了預先脫泥、pH值、硫酸銅用量、丁黃藥用量等對煤矸石選別過程中的影響，確定最佳的工藝流程和藥劑制度，實現(xiàn)煤矸石資源化利用[6～9]。

1礦石性質

1.1化學成分分析

試驗礦樣取自貴州六盤水市某煤礦山，該礦樣主要礦物成分為碳、硫鐵礦、高嶺土、石英、伊利石、斜綠泥石等，將所得礦樣破碎混合均勻后，對礦樣進行化學成分分析，所得結果見表 1。

由表1可得，該煤矸石的主要組分為S、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O，其中S含量為5.05%，SiO2含量為63.42%，Al2O3含量為19.58%，F(xiàn)e2O3含量為5.23%，其余礦物含量均較低，該煤矸石具有回收價值的元素為硫。

1.2粒度特性

對該煤矸石進行粒度特性分析，結果見表2。由表2可得，該煤矸石分布較不均勻，粗粒級硫含量偏高，細粒級硫含量偏低，其中+0.25 mm粒級產率為51.19%，-0.074mm粒級產率為31.15%。

1.3硫物相分析

對該煤矸石中硫的物相分析，分析結果見表3。由表3可得，改礦樣中全硫含量達到5.05%，其中硫化鐵中硫分布率達到97.25%，硫酸鹽硫和有機硫分布率均較低。

2試驗方法與試驗設備

2.1試驗方法

通過對該煤矸石性質的了解，首先對該煤矸石采用自然沉降法進行預先脫泥，將礦物放入水桶中，計算沉降高度，加水，攪拌，沉降一段時間后抽出上層細泥，重復多次直至上層水質清澈為止，將脫泥后的礦漿倒入浮選槽中進行浮選試驗，浮選完成后對所得產品進行過濾、烘干、稱重、化驗，計算產品回收率。

2.2試驗設備和藥劑

試驗所用設備主要包括XMB–Φ200×240X濕式棒磨機，20L水桶，WK-1SSJ型攪拌器，膠皮水管，DHG-101-2A數(shù)顯恒溫鼓風干燥箱;（1.5L和1L）XFD型單槽浮選機;DL-5C盤式真空過濾機。

試驗所用試劑包括硫酸，分析純;氫氧化鈉，分析純;硫酸銅，分析純;丁基黃藥，實驗藥劑;2 #油，取自貴州六盤水市某選煤廠。

3 試驗結果與分析

3.1脫泥試驗

由煤矸石的粒度特性分析和硫物相分析得出，硫鐵礦的嵌布粒度較粗，為得到硫鐵礦完全單體解離，確定了磨礦細度為- 0.074 mm 粒級占比達到65%，此時，部分易磨脈石礦物出現(xiàn)過磨現(xiàn)象使得泥質礦物含量增加，該類泥質礦物對后續(xù)的浮選會造成較大影響，因此，浮選前對該礦物進行自然沉降法處理。試驗結果見表4。

由表4看出，經(jīng)過自然沉降法處理可去除4.69%泥質礦物，獲得了硫品位為6.46%，回收率為95.31%的脫泥精礦，脫泥效果良好，為后續(xù)浮選試驗創(chuàng)造良好的條件。

3.2 pH 值試驗

礦樣在磨礦細度為-0.074 mm粒級占比達到65%，進行預先脫泥處理，得到的脫泥精礦進行pH值試驗，采用氫氧化鈉和硫酸調節(jié)礦漿的PH值，在粗選試驗條件為硫酸銅用量為600g/t，丁黃藥用量為500g/t，2#油用量為50g/t，試驗結果見圖1。

由圖1可知，隨著礦漿pH 值的增加，精礦中硫回收率和品位均先緩慢降低后大幅降低，礦漿pH值越低硫品位和回收率越高，此時精礦硫品位為39.67%，回收率為84.11%，但是酸性條件需加入大量硫酸進行調節(jié)，硫酸具有腐蝕性且使用時就有一定的安全隱患，而且PH值為6時的硫品位和回收率降幅較小。綜合考慮，試驗礦漿PH值確定為6。

3.3 硫酸銅用量試驗

脫泥精礦進行硫酸銅用量試驗，粗選試驗條件為礦漿pH值為6，丁黃藥用量為500g/t，2#油用量為50g/t，試驗結果見圖2。

由圖2可知，隨著硫酸銅用量的增加，硫回收率和品位均先增加后趨于平衡，當硫酸銅用量達到600g/t時，品位和回收率均達到平衡，此時精礦中硫品位為40.03%、回收率為84.65%。綜合考慮，確定最佳的硫酸銅用量為600g /t。

3.4 丁黃藥用量試驗

為得到合適的捕收劑用量，進行了丁黃藥用量條件試驗，選取脫泥精礦為試驗原料，粗選試驗條件為礦漿pH值為6，硫酸銅用量為600g/t，2#油用量為50g/t，試驗結果見圖3。

由圖3可知，隨著丁黃藥用量的增加，精礦硫品位呈緩慢下降趨勢，回收率則呈先升高后降低的趨勢。當丁黃藥用量為500g/t時，精礦硫回收率達到最大值，此時精礦硫品位為40.13%，回收率為85.23%，如果繼續(xù)加大丁黃藥用量，其回收率反而降低。因此，選擇丁黃藥用量為500g /t最為適宜。

3.5 閉路試驗

由各條件試驗得出最佳的工藝和藥劑制度，因而對其進行浮選閉路試驗，試驗工藝流程和藥劑制度如圖4所示，試驗結果如表5所示。由表5可得，該煤矸石經(jīng)過一段磨礦脫泥處理后，采用一粗兩精浮選閉路試驗，在磨礦細度- 0.074 mm粒級占比達到65%，礦漿pH值調至6，硫酸銅用量為600g/t，丁黃藥總消耗量為850g/t，2#油總消耗量為90 g/t條件下，獲得精礦硫品位為39.97%，回收率為86.54%。

4結論

（1）貴州六盤水市某煤矸石原礦S含量為5.05，其硫鐵礦為主要回收礦物，其硫含量為4.91%，該煤矸石分布較不均勻，硫含量主要集中在粗粒級中。

（2）經(jīng)一段磨礦脫泥處理后，采用一粗兩精浮選閉路試驗，在磨礦細度- 0.074 mm 粒級占比為65%，礦漿pH值為6，硫酸銅用量為600g/t，丁黃藥總消耗量為850g/t，2#油總消耗量為90 g/t條件下，可獲得品位為39.97%，回收率為86.54%硫精礦，該方法指標良好，實現(xiàn)了煤矸石的綜合回收利用。

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作者簡介：

楊盛煒（1983-），男，碩士，研究方向礦產資源綜合利用

彭偉（1989—），男，貴州安順，碩士，工程師，主要研究方向：資源綜合利用