楊 光 王乃玲 印萬(wàn)忠 盧冀偉 羅溪梅

(1.鞍鋼集團(tuán)礦業(yè)公司東鞍山燒結(jié)廠;2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院;3.西安天宙礦業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司)

我國(guó)是一個(gè)高碳酸鹽鐵礦石資源較豐富的國(guó)家，全國(guó)儲(chǔ)量超過(guò)50億t，其中遼寧鞍山地區(qū)的儲(chǔ)量就有約10億t［1］。合理開(kāi)發(fā)利用我國(guó)含碳酸鹽難選鐵礦石資源，對(duì)于緩解我國(guó)鐵礦石供求矛盾、保障我國(guó)鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。

東鞍山鐵礦是我國(guó)大型的紅鐵礦礦山，礦石具有礦物品種多、結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)等特點(diǎn)［2］。近年來(lái)，隨著采場(chǎng)向深部延伸，采出礦石碳酸鹽含量越來(lái)越高，而碳酸鐵易泥化，微細(xì)粒碳酸鐵吸附在赤(磁)鐵礦和石英表面，導(dǎo)致石英和赤鐵礦呈現(xiàn)出與菱鐵礦相近的表面性質(zhì)，從而惡化反浮選作業(yè)赤(磁)鐵礦物與石英的分離［3］，影響現(xiàn)場(chǎng)正浮選菱鐵礦物、再反浮選分離赤(磁)鐵礦與石英工藝的分選效果。因此，消除微細(xì)粒碳酸鐵礦物在赤(磁)鐵礦和石英顆粒表面的罩蓋、弱化細(xì)粒礦物的團(tuán)聚、提高浮選礦漿的分散性是改善此類難選鐵礦石提鐵降雜效果的根本手段。

試驗(yàn)對(duì)分散劑NM－1在東鞍山含碳酸鹽磁選粗精礦的提鐵降雜中的效果進(jìn)行了研究，確定了NM－1的適宜用量，并對(duì)東鞍山磁選粗精礦提鐵降雜工藝進(jìn)行了優(yōu)化。新工藝流程更簡(jiǎn)潔，浮選藥劑制度更簡(jiǎn)單，為含碳酸鹽難選鐵礦石的浮選提質(zhì)降雜提供了新途徑。

楊 光等

1 試驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)礦樣為東鞍山燒結(jié)廠提供的弱磁粗選與強(qiáng)磁粗選的混合精礦，經(jīng)檢測(cè)分析，該礦樣鐵礦物單體解離度達(dá)到85%以上，可不磨礦直接進(jìn)行反浮選提鐵降雜。礦樣中主要有用礦物為赤鐵礦，其次是磁鐵礦、菱鐵礦;脈石礦物主要是石英，綠泥石、白云石等少量。礦樣粒度分析結(jié)果見(jiàn)表1，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表2，鐵物相分析結(jié)果見(jiàn)表3，SEM照片見(jiàn)圖1，EDM分析結(jié)果見(jiàn)圖2。

表1 礦樣篩析結(jié)果

表2 礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表3 礦樣鐵物相分析結(jié)果 %

圖1 礦樣SEM照片

圖2 礦樣EDS分析結(jié)果

從表1可見(jiàn)，礦樣粒度較細(xì)，－37 μm粒級(jí)產(chǎn)率高達(dá)71.25%，－20 μm粒級(jí)產(chǎn)率達(dá)28.00%。

從表2可見(jiàn)，礦樣鐵品位為42.97%，SiO2含量為33.60%，是礦樣的主要成分，硫、磷含量均很低。

從表3可見(jiàn)，礦樣中主要鐵礦物為赤(褐)鐵、磁性鐵，碳酸鐵含量達(dá)3.95%，占總鐵量的9.19%。

從圖1、圖2可見(jiàn)，礦樣粒度粗細(xì)不均，大顆粒間夾雜相當(dāng)數(shù)量的小顆粒，小顆粒以相互團(tuán)聚或吸附在大顆粒表面等為其主要存在形式;吸附在大顆粒赤鐵礦表面的主要為菱鐵礦、白云石、石英等。

2 現(xiàn)場(chǎng)工藝流程及分選指標(biāo)

東鞍山燒結(jié)廠對(duì)磁選粗精礦采用分步浮選工藝流程，即首先在中性環(huán)境下正浮選出菱鐵礦，然后在堿性環(huán)境下采用反浮選工藝分離赤(磁)鐵礦和脈石，現(xiàn)場(chǎng)工藝流程見(jiàn)圖3，生產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表4。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)工藝流程

表4 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo) %

由表4可知，現(xiàn)場(chǎng)采用圖3所示的工藝流程，獲得的鐵精礦鐵品位為67.84%、回收率為69.47%［2］。

從現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)和管理情況看，現(xiàn)場(chǎng)流程選別段數(shù)雖不太多，但選別工藝和藥劑制度均較復(fù)雜，研究簡(jiǎn)單、短小、高效提質(zhì)降雜流程和相匹配的藥劑制度具有重要意義。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 試驗(yàn)方法

浮選機(jī)型號(hào)為RK/FD－0.5L型，葉輪轉(zhuǎn)速為2 800 r/min，礦漿質(zhì)量濃度為25%，浮選溫度為40℃(與現(xiàn)場(chǎng)浮選溫度相同)，條件試驗(yàn)流程參考東鞍山燒結(jié)廠的反浮粗選流程，見(jiàn)圖4。

圖4 條件試驗(yàn)流程

3.2 NM－1用量試驗(yàn)

NM－1為三羧酸類物質(zhì)，可以與酸、堿、甘油等反應(yīng)生成多種產(chǎn)物。NM－1含有的大量羧基與氧化鐵表面有很好的親和性，可以吸附在粒子表面，防止粒子團(tuán)聚;同時(shí)其親水性很好，能夠改變礦粒表面電性，可作為分散劑使用。

在固定淀粉用量為1 200 g/t，石灰為600 g/t，KS－Ⅲ為1 000 g/t，氫氧化鈉為2 000 g/t(pH=12)的情況下進(jìn)行有機(jī)分散劑NM－1用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 NM－1用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知，當(dāng)NM－1用量從50 g/t增加到200 g/t時(shí)，粗精礦鐵品位逐漸升高，鐵回收率逐漸降低;當(dāng)NM－1用量超過(guò)200 g/t以后，粗精礦鐵品位逐漸下降，鐵回收率有所上升。綜合考慮，確定NM－1用量為200 g/t。

3.3 淀粉用量試驗(yàn)

在固定NM－1用量為200 g/t，石灰為600 g/t，KS－Ⅲ為1 000 g/t，氫氧化鈉為2 000 g/t的情況下進(jìn)行淀粉用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖6可知，隨著淀粉用量的增加，粗精礦鐵品位呈下降趨勢(shì)，而鐵回收率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)?shù)矸塾昧窟_(dá)到1 600 g/t時(shí)，粗精礦鐵回收率不再上升，表明此時(shí)鐵礦物被充分抑制。綜合考慮，確定粗選淀粉用量為1 200 g/t。

3.4 石灰用量試驗(yàn)

在固定 NM－1用量為200 g/t，淀粉為1 200 g/t，KS － Ⅲ為1 000 g/t，氫氧化鈉為2 000 g/t的情況下進(jìn)行氧化鈣用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 石灰用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖7可見(jiàn)，石灰用量從400 g/t增加到1 200 g/t，粗精礦鐵品位呈上升趨勢(shì)，而鐵回收率呈下降趨勢(shì)。綜合考慮，確定粗選石灰用量為600 g/t。

3.5 捕收劑KS－Ⅲ用量試驗(yàn)

在固定NM－1用量為200 g/t，淀粉為1 200 g/t，石灰為600 g/t，氫氧化鈉為2 000 g/t的情況下進(jìn)行KS－Ⅲ用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 KS－Ⅲ用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖8可見(jiàn)，KS－Ⅲ用量從600 g/t增加到1 200 g/t，粗精礦鐵回收率明顯下降，而鐵品位小幅上升。綜合考慮，確定粗選KS－Ⅲ用量為800 g/t。

3.6 氫氧化鈉用量試驗(yàn)

左倩等［4］研究發(fā)現(xiàn)，氫氧化鈉除了能調(diào)節(jié)礦漿酸堿度，而且對(duì)赤鐵礦具有一定的分散效果。在固定NM－1用量為200 g/t，淀粉為1 200 g/t，石灰為600 g/t，KS－Ⅲ用量為800 g/t的情況下進(jìn)行氫氧化鈉用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 氫氧化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖9可知，隨著氫氧化鈉用量的增加，粗精礦鐵回收率先微幅上升后明顯下降，而鐵品位呈先快后慢的上升趨勢(shì)。綜合考慮，確定粗選氫氧化鈉用量為1 200 g/t。

3.7 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖10，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖10 閉路試驗(yàn)流程

表5 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

由表5可知，采用圖10所示的閉路流程處理礦樣，可獲得鐵品位為66.37%、回收率為75.00%的鐵精礦。

4 新老工藝流程及分選效果比較

比較圖4和圖10、表4和表5可以看出:

(1)采用NM－1為分散劑的提質(zhì)流程更簡(jiǎn)單，將正浮選—反浮選流程簡(jiǎn)化成了單一反浮選流程。選別作業(yè)次數(shù)由6次縮減成了4次。

(2)精礦鐵回收率從現(xiàn)場(chǎng)的69.47%提高到了75.00%，提高了5.53個(gè)百分點(diǎn);精礦鐵品位雖然下降了1.47個(gè)百分點(diǎn)，但仍能滿足公司對(duì)精礦質(zhì)量的要求。

5 結(jié)論

(1)東鞍山燒結(jié)廠磁選粗精礦中鐵礦物解離情況較好，粒度較細(xì)，主要鐵礦物有赤鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦等，脈石礦物主要是石英。SEM分析表明，大量微細(xì)粒菱鐵礦、石英與微細(xì)粒赤(磁)鐵礦等互相團(tuán)聚在一起或吸附在粗大的赤(磁)鐵礦物表面是影響鐵礦物回收的主要原因。

(2)NM－1對(duì)微細(xì)粒菱鐵礦物有顯著的分散作用，可消除菱鐵礦對(duì)赤(磁)鐵礦物和石英的罩蓋。

(3)采用優(yōu)化后的工藝流程處理東鞍山磁選粗精礦，可獲得鐵品位為66.37%、回收率為75.00%的鐵精礦。

(4)優(yōu)化后的工藝流程結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，選別作業(yè)次數(shù)更少，精礦鐵回收率得到了大幅度的提高。

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