廖軍平 黃自力 崔 軍 高 斯 王福坤 葉子青

（1.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢430081；2.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢430081；3.青海南川美格金屬粉末開發(fā)有限公司，青海 格爾木730000）

鐵精礦硫含量是衡量鐵精礦質(zhì)量高低的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，根據(jù)鋼鐵冶煉要求可知，鐵礦石中硫含量每升高0.1個(gè)百分點(diǎn)，焦比升高5個(gè)百分點(diǎn)［1］，焦比的升高會對高爐煉鐵產(chǎn)生有害影響。在冶煉過程中，鐵精礦中的硫一部分以硫的氣態(tài)化合物形式產(chǎn)出，另一部分則進(jìn)入生鐵中，含硫的生鐵在其熱加工時(shí)會產(chǎn)生熱脆等現(xiàn)象，降低鋼鐵的產(chǎn)品質(zhì)量［2-3］。硫的氣態(tài)化合物排放到大氣中將會對環(huán)境產(chǎn)生污染，如造成酸雨、水污染及土壤酸化等。為了消除或避免以上問題，需從源頭解決。黃鐵礦在磁選過程中就能脫除，但磁黃鐵礦因具有強(qiáng)磁性易混入磁選鐵精礦中，而浮選是去除磁黃鐵礦的有效方法［4-5］。

1 試樣性質(zhì)

1.1 試樣物質(zhì)組成

試驗(yàn)礦樣為青海某高硫鐵礦的弱磁選鐵粗精礦。對試樣進(jìn)行化學(xué)多元素分析和礦物組成分析，結(jié)果分別如表1和表2所示。

由表1可知，試樣鐵品位為57.30%，硫品位較高，達(dá)9.35%，不能直接進(jìn)行鋼鐵冶煉，在降硫和提鐵方面均有較大空間。

由表2可知，試樣主要金屬礦物是磁鐵礦、磁黃鐵礦，其次是閃鋅礦、黃鐵礦，少量黃銅礦等，脈石礦物主要為方解石、云母、綠簾石和石英等。

1.2 試樣磁鐵礦嵌布特征

試樣中磁鐵礦多呈次角狀、次圓狀或不規(guī)則狀等零散分布，多見單晶體（圖1）；部分磁鐵礦與閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦等硫化礦交代或連生，可被閃鋅礦、磁黃鐵礦包裹或連生（圖2、圖3），裂隙中常見黃銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、輝銅礦等分布，可被赤鐵礦交代，少量磁鐵礦與脈石礦物連生，粒徑0.01～0.1 mm不等。試樣結(jié)構(gòu)構(gòu)造與磁鐵礦嵌布特征復(fù)雜，礦物間相互包裹交代，受構(gòu)造應(yīng)力作用產(chǎn)生的磁鐵礦網(wǎng)狀碎裂被后期礦物充填交代，使其嵌布結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。此外，從磁鐵礦單體解離度分析結(jié)果（表3）可以得知，磁鐵礦單體解離度為77.7%，且主要分布在細(xì)粒級中，故需細(xì)磨進(jìn)一步提高磁鐵礦單體解離度。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

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試樣要進(jìn)行提鐵降硫必須細(xì)磨以達(dá)到合適的單體解離度。為此，首先進(jìn)行了先磁后浮和先浮后磁2種探索試驗(yàn)方案對比。結(jié)果表明：先磁后浮得到的最終鐵精礦硫品位比先浮后磁的高，進(jìn)一步分析表明，該高硫鐵礦中的硫鐵礦主要是磁黃鐵礦，而磁黃鐵礦的特點(diǎn)是細(xì)磨易泥化、易氧化，雖然先磁后浮方案在磁選過程中可以先脫除礦泥，但是該工藝過程會使細(xì)磨產(chǎn)生的新鮮礦物表面尤其是新鮮的磁黃鐵礦表面會被氧化導(dǎo)致礦物表面被氧化膜覆蓋，這為后續(xù)浮選增加了很大難度。因此最終選擇先浮后磁的試驗(yàn)方案。

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

選擇立式攪拌磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦濃度為70%。磨礦產(chǎn)品在自然pH（pH=6.76）、活化劑CuSO4總用量為100 g/t（磨機(jī)和浮選槽中各加入50 g/t）、捕收劑高級黃藥（烴基碳原子數(shù)大于4的黃藥，下同）用量為200 g/t、起泡劑2號油用量為60 g/t條件下進(jìn)行反浮粗選試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

由圖4可知：隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵粗精礦鐵品位先小幅升高后小幅降低，但總體變化幅度不大，鐵回收率先升高后降低，硫品位先逐漸降低后小幅升高；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.038 5 mm占95.48%時(shí)，鐵粗精礦硫品位最低，而鐵品位、鐵回收率最高；隨著磨礦細(xì)度的進(jìn)一步提高，試樣中磁黃鐵礦發(fā)生過磨，泥化嚴(yán)重，鐵粗精礦指標(biāo)降低。因此，確定磨礦細(xì)度為-0.038 5 mm占95.48%。

2.2 活化劑試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.038 5 mm占95.48%條件下進(jìn)行活化劑試驗(yàn)。

2.2.1 活化劑種類試驗(yàn)

因磁黃鐵礦可浮性較差，為實(shí)現(xiàn)其與磁鐵礦的有效分離，需選用高效活化劑來提高磁黃鐵礦的表面疏水性，提高磁黃鐵礦可浮性。固定硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值為5.0，高級黃藥用量為200 g/t，2號油用量為60 g/t，活化劑CuSO4總用量為200 g/t（磨機(jī)和浮選槽中各加入100 g/t），活化劑Na2S用量為40 g/t（加入磨機(jī)中），活化劑H2C2O4用量為200 g/t（加入磨機(jī)中）。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

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從表4可以看出，當(dāng)采用CuSO4+Na2S+H2C2O4復(fù)合活化劑時(shí)，脫硫效果最好，鐵粗精礦硫品位降至2.25%。因此，采用CuSO4+Na2S+H2C2O4為復(fù)合活化劑。

2.2.2 Na2S用量試驗(yàn)

在硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值為5.0、活化劑CuSO4總用量為200 g/t（磨機(jī)和浮選槽種各加入100 g/t），H2C2O4用量為200 g/t（加入磨機(jī)中），高級黃藥用量為200 g/t、2號油用量為60 g/t條件下，考察Na2S（加入磨機(jī)中）用量對鐵粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果如圖5所示。

從圖5可以看出，隨Na2S用量的增加，全鐵品位先增后減，Na2S用量為40 g/t時(shí)，硫品位最低。硫品位過最低點(diǎn)后一直增加，是因?yàn)镹a2S過量后，S2-發(fā)生水解，產(chǎn)生HS-吸附在硫化礦表面與捕收劑產(chǎn)生了競爭吸附，從而使鐵粗精礦硫品位提高。因此，確定Na2S最佳用量為40 g/t。

2.2.3 CuSO4總用量試驗(yàn)

在硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值為5.0、Na2S用量為40g/t（加入磨機(jī)中），H2C2O4用量為200 g/t（加入磨機(jī)中），高級黃藥用量為200 g/t、2號油用量為60 g/t條件下，考察CuSO4總用量（磨機(jī)和浮選槽種各加入總用量的50%）對鐵粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果如圖6所示。

從圖6可以看出，隨著CuSO4總用量的增加，鐵粗精礦鐵品位先增后減，而鐵回收率和硫品位均為先減后增，當(dāng)CuSO4總用量為200 g/t時(shí)，鐵粗精礦鐵品位最高。因此，確定CuSO4總用量為200 g/t。

2.2.4 H2C2O4用量試驗(yàn)

在硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH值為5.0、活化劑CuSO4總用量為200 g/t（磨機(jī)和浮選槽種各加入100 g/t），Na2S用量為40 g/t（加入磨機(jī)中），高級黃藥用量為200 g/t、2號油用量為60 g/t條件下，考察H2C2O4（加入磨機(jī)中）用量對鐵粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果如圖7所示。

由圖7可知，隨著H2C2O4用量的增加，鐵粗精礦鐵品位先增加后基本不變，而鐵回收率和硫品位均先降低后基本不變，當(dāng)H2C2O4用量為200 g/t時(shí)，鐵粗精礦硫品位較低，當(dāng)H2C2O4用量大于200 g/t時(shí)，硫品位隨H2C2O4用量增加減小趨勢明顯減緩。因此，確定H2C2O4用量為 200 g/t。

2.3 捕收劑試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)確定的最佳磨礦細(xì)度和活化劑條件下進(jìn)行捕收劑試驗(yàn)。

2.3.1 捕收劑種類試驗(yàn)

在硫酸調(diào)礦漿pH值為5.0，2號油用量為60 g/t條件下，考察捕收劑種類對鐵粗精礦指標(biāo)的影響（4種捕收劑或其組合：高級黃藥、丁黃藥、高級黃藥+丁銨黑藥（1∶1）和高級黃藥+丁黃藥（1∶1）總用量均為300 g/t），結(jié)果見表5。

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從表5可以看出：不同捕收劑組合所得鐵粗精礦鐵品位及回收率相差不多，當(dāng)用高級黃藥+丁銨黑藥作為組合捕收劑時(shí)，鐵粗精礦硫品位可降至1.91%。因此，確定高級黃藥+丁銨黑藥為組合捕收劑進(jìn)行試驗(yàn)，且丁銨黑藥本身具有起泡性能，可以不添加2號油。

2.3.2 捕收劑用量試驗(yàn)

在硫酸調(diào)礦漿pH值為5.0，捕收劑丁銨黑藥與高級黃藥用量比為1∶1條件下，考察捕收劑總用量對鐵粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖8。

從圖8可以看出：隨著捕收劑總用量的增加，鐵粗精礦鐵品位先增加后降低，鐵回收率和硫品位均先降低后增加；當(dāng)捕收劑總用量為400 g/t時(shí)，鐵粗精礦鐵品位最高且含硫量最低。因此，確定捕收劑總用量為400 g/t。

2.4 掃選試驗(yàn)

從條件試驗(yàn)結(jié)果可知，1次粗選僅能使鐵粗精礦硫含量降至1.17%，要進(jìn)一步降低鐵精礦硫含量需對其進(jìn)行掃選。掃選加藥種類和順序同粗選，1次掃選不加pH調(diào)整劑硫酸，其余藥劑用量為粗選用量的一半；2次掃選除不加pH調(diào)整劑硫酸，其余藥劑用量為1次掃選用量的一半；3次掃選藥劑用量為2次掃選用量的一半。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

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從表6可以看出，隨著掃選次數(shù)的增加，所得鐵精礦硫含量下降趨勢明顯放緩，而鐵回收率下降明顯，且2次掃所得選鐵精礦硫品位可降至1.05%；故掃選次數(shù)定為2次。

2.5 磁選試驗(yàn)

磁黃鐵礦按晶體結(jié)構(gòu)主要分為單斜晶系和六方晶系2類：六方晶系磁黃鐵礦磁性弱、可浮性差、S含量與Fe含量之比（S/Fe）低；單斜晶系磁黃鐵礦磁性強(qiáng)、可浮性好、S/Fe相對較高［6］。為實(shí)現(xiàn)六方晶系磁黃鐵礦與磁鐵礦的有效分離，試樣經(jīng)1粗2掃反浮選所得鐵精礦在磁場強(qiáng)度為47.75 kA/m條件下進(jìn)行弱磁選，最終鐵精礦全鐵品位、回收率分別為66.57%、50.94%，硫品位0.82%，達(dá)到用戶要求。

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上按圖9流程進(jìn)行閉路試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

3 結(jié) 論

（1）試樣主要金屬礦物為磁鐵礦，硫化礦主要是磁黃鐵礦，其次是閃鋅礦和黃鐵礦；試樣有用礦物嵌布粒度較細(xì)，磁鐵礦與硫鐵礦嵌布關(guān)系復(fù)雜，相互包裹交代，需要細(xì)磨來實(shí)現(xiàn)其充分單體解離。

（2）采用先浮后磁聯(lián)合流程，試樣與Na2S、H2C2O4及CuSO4一同放入攪拌磨機(jī)中細(xì)磨至-0.038 5 mm占95.48%，用硫酸調(diào)節(jié)礦漿pH，以CuSO4+Na2S+H2C2O4為復(fù)合活化劑，高級黃藥+丁銨黑藥為捕收劑，經(jīng)1粗2掃3精反浮選，反浮選精礦在47.75 kA/m場強(qiáng)下弱磁選，得到最終鐵精礦鐵品位為66.57%、硫品位為0.82%、鐵回收率為50.94%，副產(chǎn)品硫精礦硫品位為53.27%，回收率為38.31%。

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［6］ 梁冬云，何國偉，鄒 霓.磁黃鐵礦的同質(zhì)多象變體及其選別性質(zhì)差異［J］.材料研究與應(yīng)用，1997（1）:1-5.Liang Dongyun，He Guowei，Zou Ni.A variants and their separation properties of magnetite pyrite［J］.Materials Research and Application，1997（1）:1-5.