蒙古礦中磁黃鐵礦浮選脫硫研究

張 飛，常 文

（1.內蒙古科技大學，內蒙古 包頭 014000；2.包頭鋼鐵(集團)有限責任公司寶山礦業公司，內蒙古 包頭 014000）

隨著環保要求的不斷提高，對鐵原料的產質量要求更高，包鋼除了應用白云鄂博自產精礦，還積極開拓外部資源，蒙古礦成為包鋼重要的礦產資源之一 ，但蒙古礦硫高這一問題嚴重制約著其應用，目前蒙古鐵精礦含硫一般在2%以上，降低鐵精礦硫含量是亟待解決的技術難題，只有降低鐵精礦中硫含量，冶煉排放才能滿足環保要求，降低后續冶煉成本，提高鋼質，保護環境，提升企業競爭力[1]。

1 蒙古礦的性質

1.1 蒙古礦礦樣分析

礦樣的多元素分析及礦物組成的定量分析結果分別見表1、表2 所示。

表1 礦樣的化學成分分析結果 wt%

表2 礦樣中組成礦物的定量結果 wt%

表中數據可得：

（1）該鐵礦礦樣中，TFe 品位為55.02%，伴生元素含量均未達到綜合可回收標準，S 元素含量3.52%，含量較高。(CaO+MgO)/(Al2O3+SiO2)為0.68，屬于半自熔性礦石。礦樣中FeO 含量為22.95%，該鐵礦以磁鐵礦為主。

（2）礦樣中主要的組成礦物為鐵氧化物，磁鐵礦、赤鐵礦和微量的黃鉀鐵礬、鈦鐵礦，除此外，還分布有少量磁黃鐵礦、微量黃鐵礦，含硫礦物主要以磁黃鐵礦為主。脈石礦物主要為碳酸鹽、長石、輝石、斜簾石、黑云母等，礦樣中副礦物主要為磷灰石、榍石、石膏等。

1.2 蒙古礦中硫在磁選過程中的分布特性

考察期間，蒙古礦礦石性質存在變化，蒙古礦中硫在流程中平均分布情況見表3。

表3 蒙古礦中硫在磁選過程中的分布

蒙古礦TFe55.42%，S3.54%，經過弱磁選，S 由3.51%降至2.73%，79.44%的硫進入鐵精礦，20.56%的硫進入尾礦，尾礦S含量達到6.67%。由此可見磁選過程基本無降硫作用。

1.3 蒙古礦脫硫難的原因

磁黃鐵礦是蒙古礦中的主要含硫礦物，磁黃鐵礦由于具有強磁性，磁選過程中很容易與磁鐵礦產生磁團聚作用，所以磁選很難使磁黃鐵礦與磁鐵礦分離。磁黃鐵礦還有具有易碎、易泥化、易氧化的特點，表面易氧化生成親水性羥基鐵，因而很難浮選。無論是國內還是國外的高硫鐵精礦，選礦的降硫難題主要集中在磁黃鐵礦與磁鐵礦的分離上。研究對象為堿性礦石，傳統工藝酸性活化劑消耗量大，且pH 值不穩定。同時，原礦中含有大量炭質脈石，亦會造成有機浮選藥劑的過量消耗。因此傳統的浮選工藝及藥劑制度對本磁黃鐵礦型高硫鐵精礦降硫效果不明顯[2-4]。

2 蒙古礦脫硫工業實驗的影響條件

包鋼選礦廠聯合三所科研機構對蒙古鐵精礦浮選脫硫進行了不同藥劑的工業試驗，采用的都是“一粗一掃一精”閉路工藝流程。

實驗一結果：在磁選鐵精礦TFe68.10%、S 2.16%，經“一粗一掃一精”脫硫后浮選鐵精礦TFe 69.11%、S 0.34%、產率88.92%。

實驗二結果：在磁選鐵精礦TFe67.52%、S 2.18%，經“一粗一掃一精”脫硫后浮選鐵精礦TFe 68.37%、S 0.44%、產率89.10%。

實驗三結果：在磁選鐵精礦TFe67.63%、S 2.67%，經“一粗一掃一精”脫硫后浮選鐵精礦TFe 68.62%、S 0.43%、產率89.00%。

以上試驗均達到試驗預期目標。實驗一所用調整劑硫酸屬于危化品，現場使用濃硫酸發煙具且有刺激性，其產率也低于實驗二及實驗三；實驗二結果與實驗三結果相差不大，但是在藥劑用量方面實驗二用藥量偏大，其活化劑（氟硅酸鈉）、黃藥、工業純堿用量遠多于實驗三藥劑用量，經濟成本高。所以最后確定工業生產應用中采用實驗三的藥劑方案，以下討論均在實驗三的基礎上進行。

2.1 磨礦細度對磁黃鐵礦可浮性的影響

通過工業試驗可以看出，磨礦粒度越細，低硫鐵精礦中硫含量越低，且低硫鐵精礦的產率也隨之提高，當磨礦細度(200目)達到78%以后，低硫鐵精礦的產率基本已經沒有變化。可以看出，合適的磨礦粒度可使磁黃鐵礦表面的氧化膜及雜質吸附物得以清除，以新的表面分子結構與藥劑相互作用；可使磁黃鐵礦和磁鐵礦得到分離。所以考慮最終的磨礦粒度為-200 目占78%以上。

2.2 pH 值對磁黃鐵礦可浮性的影響

本試驗沒有用pH 調整劑?；罨瘎┑腜H 在1.0 左右，加入到礦漿中不僅能夠起到調節礦漿pH 值的作業，還可以清洗磁黃鐵礦表面的親水薄膜的作用。同時控制好活化pH 值，使礦漿電位在適合活化和捕收劑吸附的范圍，進而改善磁黃鐵礦的可浮性。pH 值與鐵精礦中硫含量的指標如圖1 所示。

圖1 蒙古鐵精礦中S 含量與PH 值的關系

由圖1 可見，在其它藥劑用量不變的條件下，當礦漿pH 值從4.5 降到7.0 時，蒙古鐵精礦中的硫含量逐漸增大，由于礦漿PH 主要是通過活化劑控制，ph 升高時，活化劑相對用量減少，也存在活化不夠的情況，導致蒙古鐵精礦硫含量升高，所以ph的大小通過工業實驗能夠看出對蒙古鐵精礦硫含量影響很大，故pH 值選擇5.5 左右為最佳。

2.3 活化劑對磁黃鐵礦可浮性的影響

針對高硫蒙古鐵精礦，分別采用有機活化劑、無機活化劑以及組合藥劑進行降硫工業試驗研究，通過實驗確定了降硫工藝流程為蒙古磁選精礦采用 “一粗一掃一精”的浮選閉路流程，試驗均取得理想指標。但在工業試生產及工業生產過程中，新組合藥劑脫硫效果顯著，解決了工業試生產所使用其它藥劑存在的問題，同時，有效降低藥劑用量。

2.4 起泡劑對浮選的影響

起泡劑的起泡能力跟ph 值呈正相關關系，ph 值高起泡性能越好，但由于活化劑的加入會導致礦漿PH 在5.5 左右，起泡劑的性能稍微被抑制了，從現場和試驗中就能看出，在活化劑斷藥的情況下，ph 達到7 以上時，泡沫發粘且泡沫量大，這樣會導致礦漿中的鐵被夾帶起來，影響鐵的回收率；在活化劑正常的情況下，ph 值維持在5.5 左右，起泡劑的用量太大也會導致泡沫發黑發粘，所以要控制好起泡劑的用量，既能達到起泡的效果，又能使泡沫保持一定的脆性，使泡沫在兼并過程中，被夾帶上來的鐵能夠沉下去，保證鐵的回產率。

2.5 溫度對磁黃鐵礦可浮性的影響

磁黃鐵礦的浮選一般在室溫下進行就可以，但是由于我廠在冬季和夏季礦漿溫度差別大，冬季礦漿溫度只有6℃～9℃，溫度降低時，活化劑、起泡劑、捕收劑的作用相對就會減弱，使一些技術經濟指標形成季節性波動，所以在冬季生產中要提高浮選礦漿溫度，提高活化劑、起泡劑、捕收劑的作用，加快浮選速度，這樣才能獲得較高的浮選指標（回收率和精礦質量）。但是黃藥遇熱容易分解，而且溫度愈高，分解愈快，所以冬季生產溫度一般控制在15℃～20℃。

3 降硫存在問題

（1）現用活化劑的溶解度不夠，加入礦漿中的是乳濁液，且有一部分沉淀，經常導致加藥閥門堵塞，加藥量不穩定，影響浮選指標，加溫溶解又會導致活化劑失效，所以在以后的生產攻關中要找出易溶解的活化劑替代現有的活化劑。

（2）由蒙古礦降硫浮選在酸性介質中進行，如果直接排放對尾礦庫水質有影響。目前，尾礦庫通過環境治理，正處于生態恢復期，為了降低對尾礦庫水質的影響，在降硫工業生產初期，采用降硫生產水系統進行內部循環且獨立運行，單從長期考慮，酸水始終是環境的污染源，存在環境污染隱患，所以要研究蒙古礦脫硫能不能再中性環境中進行浮選。