柿竹園磁鐵礦粗精礦提質選礦實驗

龍冰，謝加文，黃偉生，徐濤，許道剛，吳江岳恩

（湖南柿竹園有色金屬有限責任公司，湖南 郴州 423037）

柿竹園鎢鉬鉍螢石多金屬礦，屬于大型矽卡巖型礦床，蘊含143 種元素，素有“世界有色金屬博物館”的美譽。目前，柿竹園有兩個多金屬選礦廠，總處理量為7200 t/d,主要回收的有價元素為WO3、Mo、Bi、CaF2、S、Fe，其選礦主干流程為：磁選脫鐵—鉬鉍硫全浮—黑白鎢混浮—螢石浮選。柿竹園多金屬礦體中含TFe 7.15%，其中磁鐵礦中鐵為1.68%，占全鐵的23.50%，磁黃鐵礦中鐵約為0.20%，占全鐵的2.80%。由于鐵含量較低，柿竹園在很長一段時間都只將其作為附加產品在回收，僅通過磁選，得到磁鐵礦粗精礦。

近年來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，國家對鋼鐵的需求越來越大，加上大量進口優(yōu)質鐵礦石以及國際鐵礦資源價格的大幅度上漲，回收貧細高硫磁鐵礦越來越成為我國選礦界關注的焦點[1]。同時，公司大力倡導自主科技創(chuàng)新，為進一步提高礦產資源綜合利用率和挖掘企業(yè)新的經濟效益增長點，特此開展磁鐵礦粗精礦提質選礦實驗研究。

1 礦石性質

1.1 化學成分分析

以現場生產磁鐵礦粗精礦作為本實驗研究對象，該磁鐵礦粗精礦化學多元素分析結果見表1。

從表1 可知，TFe 品位為38.19%，S 為4.51%，屬于高硫磁鐵礦。經工藝礦物學研究表明，該磁鐵礦粗精礦磁鐵礦是最主要的金屬礦物，次為磁黃鐵礦和黃鐵礦，偶見輝鉍礦、輝鉬礦和白鎢礦。脈石礦物較常見的是石英、輝石、角閃石、石榴石、螢石、云母、綠泥石和少量方解石。

表1 磁鐵礦粗精礦化學多元素分析結果/%Table 1 Result of chemical multi-element analysis of magnetite rough concentrate

1.2 粒度組成分析

對該磁鐵礦粗精礦進行粒度篩析，結果見表2。

表2 磁鐵礦粗精礦粒度篩析結果Table 2 Result of particle size analysis of magnetite coarse concentrate

從表2 可知，磁鐵礦粗精礦品位低而含硫高，TFe 僅為38.19%，硫含量達4.51%。?0.075 mm 65.22%，其中?0.019 mm 17.79%，鐵品位僅為58.58%、硫含量為5.75%。可見，該磁鐵礦的嵌布粒度極為微細，通過進一步細磨、磁選才能提高磁鐵礦精礦鐵品位。又因原礦中含磁黃鐵礦，而磁黃鐵礦具有強磁性在弱磁精選過程中會得到進一步富集，故還需采用反浮選脫硫才能提高該磁鐵礦精礦品質，但磁黃鐵礦可浮性較差，所以磁黃鐵礦與磁鐵礦的分離是本實驗重點研究內容[2]。

2 實驗部分

為了有效提高該粗精礦品質，本研究主要圍繞降低鐵精礦硫含量和提高鐵精礦鐵品位開展工作。對比了先再磨，再磁選，最終鐵精礦再反浮選脫硫工藝與先反浮選脫硫，再磨，再磁選工藝的指標情況，根據實驗結果最終確定先反浮選脫硫，再磨，再磁選工藝比較適合用于該粗精礦提質。分析原因主要是由于該粗精礦中磁黃鐵礦嵌布粒度相對較粗，解離度相對較高，再磨至最終鐵精礦所需的細度時已泥化，硫脫除難度大，因此考慮粗精礦直接反浮選脫硫。

對此開展了一系列條件實驗研究，主要包括浮選前脫磁與不脫磁對比、磨礦細度、硫酸用量、硫酸銅用量、捕收劑種類與用量、捕收劑組合比例、浮選濃度、脫硫后再磨細度等，探索不同條件對該磁鐵礦選礦指標的影響，條件實驗流程見圖1。

圖1 反浮選脫硫條件實驗流程Fig.1 Test flow of desulfurization conditions in reverse flotation

2.1 脫磁與不脫磁對脫硫指標的影響

為防止其剩磁引起的磁團聚現象可能對脫硫指標造成的影響[3]，在不磨礦的情況下，進行了脫磁與不脫磁脫硫對比實驗，實驗結果見表3。

表3 脫磁與不脫磁脫硫實驗結果Table 3 Desulfurization test results of demagnetization and non demagnetization reverse flotation

從表3 可知，脫磁再進行脫硫浮選，損失在高硫鐵中的鐵金屬量明顯減少，且脫硫更徹底，說明該磁鐵礦存在較明顯的磁團聚現象，故脫硫之前都進行脫磁處理。

2.2 磨礦細度對反浮選脫硫指標的影響

適宜的磨礦細度既能保證有用礦物較高的單體解離，又不至于造成過粉碎而惡化浮選環(huán)境，所以找到合適的磨礦細度極其重要[4]。本實驗粗精礦中硫主要為磁黃鐵礦，且較易泥化，對比了不同磨礦細度對脫硫指標的影響，實驗結果見表4。

表4 磨礦細度反浮選脫硫實驗結果Table 4 Desulfurization test results of grinding fineness reverse flotation

從表4 可知，隨著磨礦細度的增加，反浮選泡沫產品高硫鐵硫回收率在逐漸下降，而脫硫尾礦中鐵回收率也呈下降的趨勢，說明該礦不適合磨礦后脫硫，因此確定反浮選脫硫不需再進行磨礦。

2.3 硫酸用量對反浮選脫硫指標的影響

適宜的pH 值能起到有利于目的礦物上浮同時進一步拉大與其它礦物差異的效果，考查硫酸作為pH 值調整劑時對脫硫指標的影響，實驗結果見表5。

從表5 可知，隨著硫酸用量的增大，高硫鐵中鐵和硫的品位略有上升，脫硫尾礦中鐵回收率略有上升但硫含量升高，綜合考慮，確定硫酸用量以1000 g/t 為宜。

表5 硫酸用量反浮選脫硫實驗結果Table 5 Test results of desulfuration by reverse flotation with sulfuric acid consumption

2.4 硫酸銅用量對反浮選脫硫指標的影響

磁黃鐵礦屬于較難浮選的含硫礦物，其活化劑種類與用量很關鍵，經過探索實驗篩選，確定硫酸銅作其活化劑，考查了其用量對脫硫指標的影響，實驗結果見表6。

從表6 可知，隨著硫酸銅用量的增大，高硫鐵中硫回收率先逐漸升高后趨于穩(wěn)定，而脫硫尾礦中鐵回收率呈下降趨勢，故確定硫酸銅用量以200 g/t 為宜。

表6 硫酸銅用量反浮選脫硫實驗結果Table 6 Test results of desulfuration by reverse flotation with copper sulfate consumption

2.5 捕收劑種類與用量對反浮選脫硫指標的影響

合適的捕收劑能大幅度提高浮選效率，許多研究也表明混合用藥的分選效果比單獨使用一種藥劑的效果好[5]?？疾榱艘伊虻?、丁黃藥、丁銨黑藥、石油磺酸鈉等對脫硫指標的影響，實驗結果見表7。

表7 捕收劑種類與用量反浮選脫硫實驗結果Table 7 Test results of desulfuration by reverse flotation with type and amount of collector

從表7 可知，單一捕收劑對該粗精礦中硫脫除效果不好，組合捕收劑丁黃藥+丁銨黑藥效果最好，其用量以300 g/t+150 g/t 為宜。

2.6 捕收劑配比對反浮選脫硫指標的影響

固定丁黃藥與丁銨黑藥總用量為400 g/t，考查丁黃藥與丁銨黑藥配比對脫硫指標的影響，實驗結果見表8。

從表8 可知，隨著組合捕收劑丁黃藥與丁銨黑藥配比的不斷增大，脫硫尾礦中鐵回收率逐漸增高，但硫含量逐漸升高，綜合考慮，丁黃藥與丁銨黑藥配比以3∶1 較為適宜。

表8 丁黃藥與丁銨黑藥配比反浮選脫硫實驗結果Table 8 Test results of desulfuration by reverse flotation with ratio of xanthate and ammonium butoxide

2.7 浮選濃度對反浮選脫硫指標的影響

濃度也是影響浮選效果的一個關鍵因素，考查了浮選濃度對脫硫指標的影響，實驗結果見表9。

從表9 可知，隨著浮選濃度的提高，脫硫尾礦中硫含量先降低后升高，確定浮選脫硫濃度以40%為宜。

表9 浮選濃度反浮選脫硫實驗結果Table 9 Flotation concentration reverse flotation desulfurization test results

2.8 脫硫后再磨細度對鐵磁選指標的影響

脫硫后尾礦需要進行再磨再磁選才能得到高品位的鐵精礦，考查了不同磨礦細度對再磁選鐵精礦品位的影響，實驗流程見圖2，實驗結果見表10。

圖2 脫硫后再磨細度條件實驗流程Fig.2 Test process of regrind fineness conditions after desulfurization

從表10 可知，隨著磨礦細度的增加，磁選鐵精礦品位逐漸升高，確定脫硫后再磨細度?0.037 mm 95.0%。

表10 脫硫尾礦再磨細度磁選實驗Table 10 Test results of regrinding fineness magnetic separation of desulfurization tailings

綜上可知，該磁鐵礦粗精礦提質實驗研究，通過先脫磁再反浮選脫硫再磨再磁工藝，可獲得鐵精礦鐵品位60.85%、含硫0.99%，鐵作業(yè)回收率72.13%實驗指標。

3 工業(yè)應用

以實驗室研究結果為依據，對鐵粗精礦進行提質改造，優(yōu)化現場流程結構配置，采用先反浮選脫硫，再階段磨礦、階段選別工藝流程。另外，丁黃藥與丁銨黑藥按3∶1 混合配制，使用更方便；最后一次精選采用淘洗磁選機，可以充分解開磁鏈和磁團聚，減少脈石礦物的夾雜[6]。工業(yè)應用工藝流程見圖3，工業(yè)調試流程查定指標見表11，生產指標見表12。

表11 工業(yè)調試流程查定指標Table 11 Inspection indexes of industrial commissioning process

表12 鐵精礦生產指標情況Table 12 Production indexesof iron concentrate

圖3 工業(yè)應用鐵粗精礦提質工藝流程Fig.3 Industrial application process flow of iron coarse concentrate quality improvement

從表11、12 可知，鐵粗精礦提質改造后工藝流程適應性強，尤其是反浮選脫硫藥劑種類少、流程短、操作簡單，鐵精礦品質穩(wěn)定可靠，新增經濟效益顯著。

4 結論

（1）柿竹園多金屬礦鐵粗精礦TFe 品位為38.19%，S 為4.51%，該磁鐵礦嵌布粒度極為微細，硫主要為磁黃鐵礦，屬于高硫細粒難選磁鐵礦。

（2）粗精礦提質采用先反浮選脫硫，再通過階段磨礦階段選別的工藝流程，在鐵粗精礦品位TFe 38.19%、含S 4.51%時，可以獲得最終磁鐵礦精礦品位TFe 60.85%、含S 0.99%，鐵作業(yè)回收率72.13% 的實驗指標，磁鐵礦粗精礦提質效果顯著。

（3）根據實驗結果指導現工藝流程改造，優(yōu)化現場流程結構配置，工業(yè)應用效果良好，磁鐵礦鐵粗精礦提質新增經濟效益顯著。

（4）反浮選脫硫藥劑種類少、流程短、操作簡單，丁黃藥與丁銨黑藥混合配制，使用更方便。在最后一次精選作業(yè)應用淘洗磁選機，可以充分解開磁鏈和磁團聚，減少脈石礦物的夾雜，保障精礦品質穩(wěn)定。