太鋼袁家村鐵礦抑制劑KDF藥劑制度優化方法研究

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、泥化嚴重等特點[1-3]，選礦工程設計年處理原礦量2 200萬t，采用粗破-半自磨-球磨I-弱磁-強磁-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整劑、抑制劑、活化劑和捕收劑，現場使用的抑制劑為玉米淀粉。為了進一步降低尾礦，提高鐵精礦作業回收率，研究捕收能力強、選擇性好的捕收劑是藥劑研發的主要方向[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，與現有藥劑開展藥劑制度優化，取得了最佳的藥劑制度和浮選指標，為工業化推廣提供依據。

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袁家村選礦部提供，礦樣取自弱磁選-強磁選后的混磁精，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，化學多元素分析見表2，鐵物相分析見表3。從上述3個表中指標可見，浮選給礦礦樣TFe：43.16%，FeO：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果(質量分數) %

表2 浮選給礦化學多元素分析結果(質量分數) %

表3 浮選給礦鐵物相分析結果(質量分數) %

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，加入生成官能團的試劑和催化劑，經過環境友好合成過程，引入具有羧基、醛基和乙氧基功能的官能團，與鐵礦物表面發生多種作用，特別是增加了對微細粒鐵礦物選擇性抑制能力更強的小分子有機化合物結構，在分子結構上增加了對微細粒鐵礦物表面作用的親固基團并與捕收劑在其表面產生競爭吸附，可使微細粒鐵礦物的親水性得到增強，加大了有效抑制的效果，從而減少微細粒鐵礦物在尾礦中的金屬流失。

1.3 浮選試驗條件

浮選試驗用XFD0.5升單槽浮選機，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。浮選試驗按“一粗一精三掃”流程進行，見圖1。

圖1 浮選試驗流程

2 藥劑制度優化

2.1 抑制劑KDF與現場捕收劑組合條件優化

抑制劑使用KDF替代玉米淀粉，捕收劑是現場陰離子捕收劑RA-935-B，調整劑NaOH和活化劑CaO，按現場陰離子反浮選生產流程“一粗一精三掃”進行開路浮選試驗，4種浮選藥劑用量條件試驗采用4因素3水平正交試驗表安排試驗，4因素分別是pH調整劑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作為評價選別效果的依據，在實驗室初步試驗的基礎上，各水平取值如表4所示。按正交表L9(34)進行正交試驗，實驗結果見表5。

表4 開路試驗各藥劑用量及水平 (g·t-1)

表5 開路流程正交試驗結果

從表5可以看出，6號試驗取得的浮精品位和選礦效率最高，回收率指標也較高，因素水平組合為A1B2C3D2。由表6可以看出，各因素水平優化組合的較優條件，對浮精品位和選礦效率指標而言也是A1B2C3D2，這與表5的結果是一致的。所以較優的藥劑用量是NaOH 875 g，KDF 1 250 g，CaO 300 g， 捕收劑480 g。又經閉路試驗進一步驗證最終確定新型抑制劑KDF與現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 正交試驗結果分析

2.2 現場藥劑用量優化試驗

根據現場提供的當前生產實施的藥劑制度，開展了實驗室開路流程試驗，試驗結果見表7。

表7 現場藥劑用量優化試驗結果

5號試驗取得的浮精品位達到了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的較優藥劑制度。

3 閉路流程浮選試驗及結果

現場捕收劑與新型抑制劑KDF及與現場抑制劑分別組合，在各自的較優條件下分別開展了閉路試驗，對比結果見表8。KDF與現場捕收劑組合閉路試驗數質量流程如圖2所示?，F場藥劑閉路試驗數質量流程見圖3。

圖2 KDF與現場捕收劑組合閉路試驗數質量流程圖

圖3 現場藥劑閉路試驗數質量流程圖

表8 兩種抑制劑的閉路試驗及結果

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個百分點，回收率提高了3.42個百分點，達到了預期的效果。

在第三方監督下，重復開展了閉路流程試驗，結果如表9所示。

表9 閉路流程驗證試驗結果

使用新型抑制劑KDF與使用現場玉米淀粉抑制劑相比，浮精品位提高0.21個百分點，浮尾品位降低了3.10個百分點，作業回收率提高了3.66個百分點。 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%。驗證了試驗指標的可靠性。

4 經濟效益測算

4.1 降低尾礦品位帶來的效益

嵐縣礦業2018年原礦處理量2 200萬t，生產精礦量742 萬t，原礦品位31.31%、精礦品位65%、尾礦品位14.17%。應用新型抑制劑的精礦品位位65.20%，浮尾品位降低1.89個百分點，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 年藥劑費用測算

4種藥劑單耗的統計見表10，使用新型抑制劑的浮選作業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種藥劑單價分別按以下價格估算：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種藥劑單耗統計結果

NaOH 2018年用量20 536 t，用量降低6.09%，節省費用：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2 416.5元/t升到5 000元/t，增加的費用：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%節省費用：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%的費用：3 719×0.139 24×8 340.2=431.88萬元。全年藥劑費用增加431.88+3 433.27-42.57-474.68=3 347.9萬元，全年預計的經濟效益1.617-0.334 79=1.282 2億元。

5 結語

采用現場鐵礦浮選工藝流程優化的藥劑制度表明，使用新型抑制劑KDF代替現場淀粉抑制劑，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“穩質降尾”和提高經濟效益卓有成效。