攀西某釩鈦磁鐵精礦浮選脫硫實驗

吳寧

（攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司，釩鈦資源綜合利用國家重點實驗室，四川 攀枝花 617000）

釩鈦磁鐵礦是我國鋼鐵冶煉的重要原料之一，釩鈦磁鐵精礦的質量對冶煉過程及鋼鐵產品有重要影響。硫是釩鈦磁鐵礦中常見伴生元素，常以磁黃鐵礦賦存并進入釩鈦磁鐵精礦[1-2]。若硫直接進入高爐冶煉將導致產量下降，能耗上升，也直接影響鋼鐵產品的質量[3]。在冶煉過程中脫硫將外排部分SO2等有害氣態硫化物，對周邊環境和人體身體造成傷害[4]。因此，釩鈦磁鐵精礦中硫脫除研究有重要意義。

1 礦樣性質

實驗所用礦樣取自攀西某選礦廠釩鈦磁鐵精礦，其主要化學成分分析結果見表1，礦物組成見表2。

表1 試樣中主要化學成分分析結果/%Table 1 Analysis results of the main chemical composition in the sample

表2 試樣中主要礦物及其含量Table 2 Main mineral and its contents in the samples

由表1 可知，試樣中TFe 品位為53.75%，TiO2品位為12.55%，有害元素S 的含量為0.76%，雜質成分CaO、SiO2、CaO、MgO 的含量分別為1.01%、3.83%、1.01%和3.02%。

由表2 可知，試樣中鐵礦物主要有鈦磁鐵礦、赤鐵礦（鈦），其含量分別為80.14%和3.52%，鈦礦物為鈦鐵礦，其含量為3.76%；硫化礦物主要為磁黃鐵礦，其含量為2.18%，具有較好的可浮性。脈石礦物主要為透輝石、綠泥石、鈦輝石、拉長石，含量分別為2.86%、2.26%、1.55%、1.37%。

試樣中硫元素在各個礦物中的分布見表3。

表3 試樣中硫在各個礦物中的分布Table 3 Distribution of sulfur in each mineral in the sample

釩鈦磁鐵精礦中的S 在磁黃鐵礦中的分布率為98.67%，其余的0.41%的S 分布于硫鈷礦，因此，該釩鈦磁鐵精礦脫硫的主要目的礦物是磁黃鐵礦。

為進一步考查磁黃鐵礦單體解離度采用MLA對磁黃鐵礦進行了單體解離度分析，分析結果見表4.

表4 試樣中磁黃鐵礦單體解離度分析結果Table 4 Analysis results of dissociation degree of pyrrhotite in samples

由表4 可知，磁黃鐵礦解離度不足，單體解離度為40.61%，但大于1/2 的富連生體較多，因此，釩鈦磁鐵精礦中的磁黃鐵礦脫除，宜先富集得到硫粗精礦，硫粗精礦進一步細磨提高磁黃鐵礦單體解離度。

2 實驗方案

由礦樣性質分析可知，礦樣中主要礦物為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦，硫元素主要以磁黃鐵礦形式賦存，因此，實現釩鈦磁鐵精礦脫硫關鍵在于磁黃鐵礦與鈦磁鐵礦的分離。磁黃鐵礦與鈦磁鐵礦具有較大的可浮性差異，現有研究表明浮選是鐵精礦中脫除磁黃鐵礦的有效方法[5-6]。礦樣中磁黃鐵礦解離不足，富連生體較多，需要進一步細磨提高單體解離度，同時具有易碎、易泥化的特征，應避免過粉碎。因此，實驗方案確定為先浮選得到硫粗精礦然后對其再磨再選，通過該方案實現釩鈦磁鐵精礦中硫脫除與回收利用。

3 實驗結果與討論

3.1 粗選實驗

在固定不磨礦的條件下，采用硫酸為pH 值調整劑，硫酸銅、硫酸銨為活化劑，丁基黃藥、異戊黃藥為捕收劑，2#油為起泡劑，研究粗選浮選濃度、藥劑種類及用量對鈦磁鐵礦鐵精礦脫硫的影響。粗選條件實驗流程見圖1。

圖1 粗選條件實驗流程Fig.1 Flowsheet of the condition tests in roughing

3.1.1 pH 值調整劑用量實驗

pH 值調整劑實驗采用硫酸作為pH 值調整劑，不添加活化劑，捕收劑異戊基黃藥用量為300 g/t，起泡劑2#油用量為40 g/t 的條件下進行，實驗結果見圖2。

由圖2 可知，隨著硫酸用量的不斷增加，硫粗精礦的S 品位及鐵精礦S 的脫除率都呈先升高后降低的趨勢，在硫酸用量達到2000 g/t 時硫粗精礦的S 品位及鐵精礦S 的脫除率均較高，其值分別為8.60%和52.94%，因此，粗選硫酸宜采用用量2000 g/t 進行后續實驗研究。

圖2 粗選pH 值調整劑用量實驗結果Fig.2 Test result of the pH adjuster dosage in roughing

3.1.2 活化劑種類實驗

活化劑種類實驗在pH 值調整劑硫酸用量2000 g/t，捕收劑異戊基黃藥用量為300 g/t，起泡劑2#油用量為40 g/t，活化條件分別為無活化劑，CuSO4用量為200 g/t，（NH4）SO4用量400 g/t，PF312 用量為400 g/t 的條件下進行，實驗結果見圖3。

圖3 粗選活化劑種類實驗結果Fig.3 Test result of activators types in roughing

由圖3 可知，無活化劑條件下硫粗精礦的S 品位及鐵精礦S 脫除率分別為8.60% 和52.92%比添加CuSO4活化條件的硫粗精礦的S 品位高，與（NH4）SO4、PF312 活化條件下硫粗精礦的S 品位無明顯差異，因此，宜采用不添加活劑進行后續實驗。

3.1.3 捕收劑種類及用量實驗

捕收劑種類實驗在pH 值調整劑硫酸用量2000 g/t，無活化劑，捕收劑采用丁基黃藥、異戊基黃藥、復合黃藥389，丁基黃藥+丁銨黑藥（5∶1），其用量均為300 g/t，起泡劑2#油用量為40 g/t 的條件下進行，實驗結果見圖4。

由圖4 可知，采用丁基黃藥+丁銨黑藥作為捕收劑的硫粗精礦S 的品位較低，僅為6.15%，但鐵精礦S 脫除率較高，其值為67.23%，粗掃選應盡可能的將鐵精礦的S 脫除，因此宜采用丁基黃藥+丁銨黑藥作為捕收劑進行后續實驗。

圖4 粗選捕收劑種類實驗結果Fig.4 Test result of collectors types in roughing

為進一步確定丁黃+丁銨（5∶1）粗選較佳用量，在硫酸用量2000 g/t，起泡劑2#油用量為40 g/t 的條件下進行了丁黃+丁銨（5∶1）粗選用量實驗，實驗結果見圖5。

圖5 粗選捕收劑用量實驗結果Fig.5 Test result of collector dosage in roughing

由圖5 可知，隨著丁基黃藥+丁銨黃藥的用量不斷增加硫粗精礦的S 品位緩慢降低，當藥劑用量超過300 g/t 時，品位降低幅度變大，鐵精礦的脫硫效率隨著丁基黃藥+丁銨黑藥用量增加而上升，因此，宜采用丁基黃藥+丁銨黑藥的粗選用量宜采用300 g/t。

3.2 掃選次數實驗

從粗選條件實驗結果可知，1 次粗選僅能使鐵精礦脫硫率達到67.23%，要進一步降低鐵精礦硫含量需對其進行掃選。掃選加藥種類和順序同粗選，1 次掃選藥劑用量為粗選條件實驗確定用量的一半，2 和3 次掃選捕收劑丁基黃藥+丁銨黑藥（5∶1）用量分別為100 g/t 和50 g/t，其余藥劑用量為上一次掃選用量的一半，實驗結果見表5。

表5 掃選次數對試樣降硫效果的影響Table 5 Effect of scavenging times on desulfurization of the sample

由表5 可以看出，隨著掃選次數的增加，所得鐵精礦硫含量下降趨勢明顯放緩，且2 次掃選所得鐵精礦硫品位可降至0.142%；故掃選次數定為2 次。

3.3 精選實驗

3.3.1 硫粗精礦磨礦細度實驗

由于磁黃鐵礦單體解離度不足，導致粗硫精礦品位不高，因此，對硫粗精礦進行了硫粗精礦磨礦細度實驗，實驗流程及藥劑制度見圖6，實驗結果見圖7。

圖6 硫粗精礦磨礦細度實驗流程Fig.6 Test flowsheet of sulfurrough concentrate grinding fineness

圖7 硫粗精礦磨礦細度實驗結果Fig.7 Test result of sulfur rough concentrate grinding fineness

由圖7 可知，隨著磨礦細度的提高硫精礦的S 品位成先增高后降低的趨勢，當磨礦細度達到-38 μm 含量為93.33%時，硫精礦的S 品位達到較高值17.67%；硫粗精礦的S 回收率隨細度的提高，略有增加僅從57.87%增加到58.55%%，因此宜采用磨礦細度-38 μm 含量為93.33%，進行后續實驗。

3.3.2 精選次數實驗

從粗硫精礦磨礦細度實驗結果可知，1 次精選僅能使硫精礦的S 品位達到17.76%，要進一步提高硫精礦S 含量需對其進行多次精選。1 次精選藥劑種類及用量采用磨礦細度實驗采用的藥劑種類及用量；2 次精選添加H2SO4和丁基黃藥，其用量分別為250 g/t 和50 g/t；其他次精選選只添加硫酸，其用量均為250 g/t，實驗結果見表6。

表6 精選次數實驗結果Table 6 Effect of scavenging times on desulfurization of the sample

由表6 可知，隨著精選段數的增加精礦S 品位不斷的升高，S 的回收率降低。當精選段數達到4 次后，硫精礦S 品位達到了31.34%，硫精礦S 回收率為39.81%，綜合考慮流程，精選次數宜為4 次

3.4 閉路實驗

在粗選條件實驗和精選實驗的基礎上，進行了一粗四精二掃浮選閉路流程實驗。實驗流程及 藥劑條件見圖8，實驗結果見表7。

圖8 全流程閉路實驗流程Fig.8 Flowchart of whole closed-circuit test

表7 全流程閉路實驗結果Table 7 Test result of the whole closed-circuit process

由表7 可知，采用圖8 的工藝流程能夠得到硫精礦的S 品位為28.65%，S 回收率59.46%，鐵精礦TFe 品位為53.79%，Fe 回收率為98.51%，鐵精礦S 品位為0.29%，該工藝能夠較好的實現釩鈦磁鐵精礦中硫脫除與回收利用。

4 結 論

（1）攀西某釩鈦磁鐵精礦中的TFe、TiO2和S 的品位分別為53.75%、12.55% 和0.76%，其S 品位較高。鐵精礦中鐵、鈦礦物主要為釩鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，脈石礦物主要為透輝石、綠泥石、鈦輝石、拉長石，礦石中的硫主要以磁黃鐵礦形式賦存，硫在磁黃鐵礦中的分布率為98.67%，磁黃鐵礦的單體解離度不足，但富連生體較多，需要進一步細磨提高磁黃鐵礦單體解離度。

（2）該釩鈦磁鐵精礦采用一粗四精二掃浮選閉路流程，在以硫酸為pH 值調整劑，丁黃+丁銨（5∶1）為捕收劑，2#油為起泡劑，粗選用量分別為2000 g/t、300 g/t、40 g/t，粗掃選粗硫精礦再磨細度-38 μm 93.33%的條件下，可以獲得S 品位為28.65%，S 回收率59.46% 的硫精礦，TFe 品位為53.79%，TFe 回收率為98.51%，鐵精礦S 品位為0.29%的鐵精礦，實現了釩鈦磁鐵精礦中硫脫除與回收利用。