陶紅標(biāo) 曹學(xué)鋒 盧建安 張慶鵬 白 丁

(中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院)

我國是世界第一大鋼鐵生產(chǎn)和消費(fèi)國，年鋼產(chǎn)量約占世界鋼產(chǎn)量的50%，與此形成對(duì)照的是，我國鐵礦石自給率還不足需求量的50%。國內(nèi)各鋼企為了解決原料不足問題，一方面大量從國外高價(jià)進(jìn)口優(yōu)質(zhì)鐵礦石，另一方面不斷加大對(duì)國內(nèi)貧雜細(xì)鐵礦石資源的開發(fā)力度。

對(duì)于貧雜細(xì)鐵礦石資源的開發(fā)，細(xì)磨深選是必然選擇。所謂深選，除了簡單地增加選別段數(shù)外，主要體現(xiàn)在從單一磁選或單一重選工藝向磁重聯(lián)合、磁浮聯(lián)合、磁重浮聯(lián)合等工藝過渡。其中磁選—反浮選流程是當(dāng)今國內(nèi)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵精礦粉的首選流程，也是經(jīng)典流程［1-8］。大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明，磁選鐵精礦反浮選組合藥劑能夠改善單一藥劑的性能、簡化藥劑制度、降低選礦成本，因而成為當(dāng)前研發(fā)新型高效浮選新藥劑的重要方向之一［9-10］。

河北某鐵礦選礦廠所處理礦石中主要鐵礦物有磁鐵礦和赤鐵礦，主要脈石礦物為石英。礦石經(jīng)磨礦—弱磁粗選—強(qiáng)磁粗選—磁選混合粗精礦再磨—弱磁精選—強(qiáng)磁精選流程處理，僅能獲得鐵品位為55.37%，回收率為75.00%的鐵精礦。研究表明，現(xiàn)場(chǎng)磁選混合粗精礦中鐵礦物單體解離已較充分，進(jìn)一步再磨再選精礦鐵品位難以顯著提高的主要原因是吸附在單體鐵礦物表面的微細(xì)粒石英及礦泥難以通過磁選有效脫除而進(jìn)入精礦，以及部分鐵礦物與脈石的微細(xì)粒聚集體因難以實(shí)現(xiàn)有效分散而進(jìn)入精礦所致。因此，采用反浮選工藝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)磁選混合粗精礦進(jìn)行了提鐵降雜研究。

1 試樣性質(zhì)

試樣粒度篩析結(jié)果見表1，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表2，XRD圖譜見圖1。

表1 試樣粒度篩析結(jié)果

表2 試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

圖1 試樣XRD圖譜

從表1可以看出，試樣粒度較細(xì)，+0.076 mm僅占0.13%，－0.038 mm占33.46%。

從表 2可以看出，試樣中 SiO2含量高達(dá)18.20%，是影響精礦鐵品位提高的主要因素。

從圖1可以看出，試樣中主要礦物為磁鐵礦、赤鐵礦、石英。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 抑制劑試驗(yàn)

2.1.1 抑制劑種類試驗(yàn)

有機(jī)抑制劑分子量相對(duì)較大，親水基團(tuán)吸附于鐵礦物表面可對(duì)鐵礦物產(chǎn)生很好抑制效果［11］。抑制劑種類試驗(yàn)對(duì)鐵礦物抑制劑苛性淀粉、糊精、木質(zhì)素磺酸鈉、腐殖酸鈉［12］進(jìn)行了單一及組合浮選效果對(duì)比試驗(yàn)，用量均為3 000 g/t，其中組合抑制劑淀粉與腐植酸鈉的質(zhì)量比是2∶1;氯化鈣［13］是石英等脈石礦物的常用活化劑，鈣離子能夠與改性脂肪酸結(jié)合形成帶正電脂肪酸鈣，易于捕收帶負(fù)電的石英類脈石礦物，氯化鈣用量為1 000 g/t;pH調(diào)整劑氫氧化鈉用量為1 000 g/t;陰離子捕收劑OXP的用量為300 g/t;起泡劑2#油用量為10 g/t。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，加入單一抑制劑時(shí)，淀粉的抑制效果最好，得到的粗精礦鐵品位和鐵回收率分別達(dá)52.33%和92.20%，但粗精礦鐵品位提高幅度十分有限;而采用淀粉+腐植酸鈉為組合抑制劑，所得粗精礦鐵回收率雖然只有88.46%，但鐵品位達(dá)到了54.20%。綜合考慮，選用淀粉+腐植酸鈉為試樣反浮選時(shí)鐵礦物的組合抑制劑。

圖2 試樣反浮選試驗(yàn)流程

表3 抑制劑種類試驗(yàn)粗精礦指標(biāo) %

2.1.2 淀粉+腐植酸鈉用量試驗(yàn)

在進(jìn)行淀粉+腐植酸鈉用量試驗(yàn)前先進(jìn)行了淀粉與腐植酸鈉用量比試驗(yàn)，結(jié)果表明，淀粉與腐植酸鈉的質(zhì)量比為2∶1時(shí)抑鐵效果最佳，因此按此比例進(jìn)行淀粉+腐植酸鈉用量試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖2，固定氯化鈣用量為1 000 g/t，氫氧化鈉為1 000 g/t，OXP 為 300 g/t，2#油為 10 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表 4。

表4 淀粉+腐植酸鈉用量試驗(yàn)粗精礦指標(biāo)

由表4可知，隨著淀粉+腐植酸鈉用量的增加，粗精礦鐵回收率由65.64%上升至94.11%，鐵品位從55.98%下降至51.01%。綜合考慮，確定粗選淀粉+腐植酸鈉用量為2 000+1 000 g/t。

2.2 捕收劑試驗(yàn)

2.2.1 捕收劑種類試驗(yàn)

捕收劑種類試驗(yàn)流程見圖2，捕收劑總用量均為300 g/t，其中組合捕收劑OXP與C－1以及油酸鈉與C－1的質(zhì)量比均為5∶1，淀粉+腐植酸鈉用量為2 000+1 000 g/t，氯化鈣為1 000 g/t，氫氧化鈉為1 000 g/t，2#油為 10 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表 5。

由表5可知，相比單一捕收劑，組合捕收劑可以獲得更高的粗精礦鐵品位和鐵回收率，其中OXP與C－1組合時(shí)，粗精礦鐵品位雖然微低0.07個(gè)百分點(diǎn)，但鐵回收率卻提高了1.36個(gè)百分點(diǎn)。因此選用OXP與C－1的組合為脈石礦物的捕收劑。

表5 捕收劑種類試驗(yàn)粗精礦指標(biāo) %

2.2.2 OXP+C－1用量試驗(yàn)

在進(jìn)行OXP+C－1用量試驗(yàn)前先進(jìn)行了OXP與C－1用量比試驗(yàn)，結(jié)果表明，OXP與C－1的質(zhì)量比為5∶1時(shí)對(duì)脈石的捕收效果最佳，因此按此比例進(jìn)行OXP+C－1用量試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖2，固定淀粉+腐植酸鈉用量為2 000+1 000 g/t，氯化鈣為1 000 g/t，氫氧化鈉為1 000 g/t，2#油為 10 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 OXP+C－1用量試驗(yàn)粗精礦指標(biāo)

從表6可知，隨著OXP+C－1用量的增加，粗精礦鐵回收率小幅下降，鐵品位先上升后下降。綜合考慮，確定粗選OXP+C－1用量為250+50 g/t。

2.3 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖3 閉路試驗(yàn)流程

表7 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

由表7可知，采用圖3所示的流程處理該試樣，可以獲得鐵品位為66.17%、回收率為86.52%的鐵精礦。

3 結(jié)論

(1)河北某鐵礦選礦廠磁選粗精礦粒度較細(xì)，主要含鐵礦物為磁鐵礦和赤鐵礦，主要脈石礦物為石英。鐵礦物單體解離較充分，但由于微細(xì)顆粒的影響，進(jìn)一步磁選難以獲得合格的鐵精礦。

(2)以淀粉+腐植酸鈉組合(質(zhì)量比為2∶1)為鐵礦物抑制劑、OXP+C－1組合(質(zhì)量比為5∶1)為脈石礦物捕收劑，采用1粗1掃3精、中礦順序返回流程處理該粗精礦，可獲得鐵品位為65.17%、鐵回收率為88.14%的鐵精礦。

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