徐冬林， 李佩昱， 李艷軍， 高鵬， 余建文

1. 鞍鋼集團(tuán)鞍千礦業(yè)責(zé)任有限公司，遼寧 鞍山 114043； 2. 東北大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110819； 3. 難采選鐵礦資源高效開發(fā)利用技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程研究中心，遼寧 沈陽 110819

引 言

我國(guó)鐵礦資源儲(chǔ)量豐富，但貧礦和難處理鐵礦居多，整體呈現(xiàn)出貧、細(xì)、雜的特點(diǎn)。隨著我國(guó)對(duì)鐵礦石需求不斷增加，大量?jī)?yōu)質(zhì)易選鐵礦石資源已面臨枯竭，難處理貧礦資源的開發(fā)利用日益引起選礦工作者的重視[1-4]。

浮選是提高貧赤鐵礦選礦指標(biāo)的方法之一。對(duì)于磁選精礦，多數(shù)選礦廠均采用浮選工藝拋除雜質(zhì)，提高精礦品位[5-7]。正浮選工藝藥劑制度簡(jiǎn)單，處理脈石簡(jiǎn)單的礦石具有很大優(yōu)勢(shì)，但浮選過程中由于脈石礦物夾雜，難以獲得高品質(zhì)鐵精礦，需要多次精選才能得到合格產(chǎn)品，藥劑消耗量較高；反浮選工藝以脈石作為浮選對(duì)象，低密度的脈石礦物更易于上浮，分選效率高，藥劑消耗更少，易于獲得高品質(zhì)的鐵精礦[8-9]。但常規(guī)陰離子脂肪酸類捕收劑需要將礦漿加熱后使用，增加了設(shè)備投資和熱能消耗，且藥劑制度復(fù)雜[10]。鞍鋼集團(tuán)鞍千礦業(yè)公司采場(chǎng)的礦體中賦存有大量貧赤鐵礦石，受生產(chǎn)成本制約，這部分礦石只能堆存處理。本文以鞍千地區(qū)貧赤鐵礦石的磁選精礦為研究對(duì)象，采用東北大學(xué)自行研制的醚胺類復(fù)配捕收劑DLT-I和改性淀粉抑制劑DLT-II，開展磁選精礦反浮選除雜工藝研究，探明適宜的藥劑制度及浮選流程，以期為鞍千貧赤鐵礦石的高效開發(fā)利用提供借鑒和指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)原料

1.1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)所用礦樣為鞍千貧赤鐵礦石經(jīng)粗粒濕式強(qiáng)磁預(yù)選和磨礦—弱磁—強(qiáng)磁預(yù)富集后獲得的磁選精礦。原料制備數(shù)質(zhì)量流程圖如圖 1所示。

圖1原料制備數(shù)質(zhì)量流程

Fig. 1 Quantity-quality flowsheet of raw material preparation

對(duì)磁選精礦進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果如表 1所示，XRD分析結(jié)果如圖 2所示。結(jié)合表 1及圖 2可知，磁選精礦主要由赤鐵礦和石英組成，磁鐵礦由于含量較少無法在圖譜中顯示。磁選精礦的TFe品位為 55.23%，主要雜質(zhì)為SiO2，含量為20.47%，有害元素磷、硫含量較低。

表1磁選精礦的主要化學(xué)成分 /%

Table1 Chemical components of the magnetic concentrate

CompositionTFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOPSContents55.231.6420.470.410.170.390.014<0.004

圖2磁選精礦的XRD圖譜

Fig. 2 XRD diffraction analysis of the magnetic concentrate

1.2 試驗(yàn)設(shè)備及藥劑

浮選試驗(yàn)所用浮選機(jī)為XFDIII型自吸氣掛槽式浮選機(jī)，試驗(yàn)藥劑為東北大學(xué)自行研制的捕收劑DLT-I和抑制劑DLT-II。捕收劑DLT-I由一種直鏈型醚胺類捕收劑和支鏈型醚胺類捕收劑復(fù)配而成，增強(qiáng)了胺基與氧結(jié)合的效果，從而提高了對(duì)石英的捕收性能；抑制劑DLT-II通過對(duì)玉米淀粉進(jìn)行改性獲得。NaOH為pH調(diào)整劑。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 反浮選條件試驗(yàn)

稱取250 g磁選精礦，加入自吸式掛槽浮選機(jī)的浮選槽內(nèi)，并加入清水使礦漿液面達(dá)到浮選槽標(biāo)線，攪拌2 min后依次加入NaOH、抑制劑以及捕收劑，時(shí)間間隔為3 min，然后以30次/min的速度沿浮選槽整個(gè)泡沫生成面按一定的刮泡深度刮泡5 min，控制補(bǔ)加水添加量，使整個(gè)刮泡期間保持礦漿液面的恒定。浮選結(jié)束后，將泡沫產(chǎn)品和槽內(nèi)產(chǎn)品分別烘干、稱重、化驗(yàn)并計(jì)算回收率。條件試驗(yàn)采用一次粗選反浮選流程，見圖 3。

圖3反浮選條件試驗(yàn)流程

Fig. 3 Flowsheet of reverse flotation condition test

2.1.1 礦漿pH值試驗(yàn)

針對(duì)磁選精礦進(jìn)行礦漿pH條件試驗(yàn)，在捕收劑DLT-I用量125 g/t，抑制劑DLT-II用量250 g/t條件下，考察了pH值8.0～10.5范圍內(nèi)對(duì)反浮選效果的影響。結(jié)果見圖 4。

圖4礦漿pH值試驗(yàn)結(jié)果

Fig. 4 Test results pf pulp pH value

由圖 4可知，當(dāng)pH值從8.0提高到10.5時(shí)，浮選精礦的TFe品位迅速降低，回收率先迅速上升后緩慢下降，說明pH過高不利于鐵礦的反浮選。綜合考慮，確定適宜的pH值為9.0，此時(shí)獲得的精礦TFe品位為64.23%，回收率為78.12%。

2.1.2 抑制劑DLT-II用量試驗(yàn)

改性淀粉分子長(zhǎng)鏈中存在很多極性基團(tuán)，部分基團(tuán)吸附在鐵礦物表面后，其他極性基朝向水，致使鐵礦物表面呈現(xiàn)親水性，并阻礙捕收劑在鐵礦物表面的吸附，從而抑制鐵礦物浮選。在礦漿pH值為9.0，捕收劑DLT-I用量125 g/t條件下，考察了抑制劑DLT-II用量100～350 g/t范圍內(nèi)對(duì)反浮選效果的影響。結(jié)果見圖 5。

圖5DLT-II用量試驗(yàn)結(jié)果

Fig. 5 Test results of DLT-II dosage

由圖 5可知，當(dāng)抑制劑用量為100～350 g/t范圍時(shí)，隨著抑制劑用量的增加，浮選精礦TFe品位變化不大，整體維持在64.04%～64.91%范圍內(nèi)波動(dòng)，回收率先逐漸增加后降低。當(dāng)抑制劑用量為300 g/t時(shí)，回收率達(dá)到最大值80.20%。因此，確定適宜的抑制劑用量為300 g/t。

2.1.3 捕收劑DLT-I用量試驗(yàn)

胺類捕收劑通過胺基與石英上的氧吸附，從而使石英表面疏水，隨氣泡上浮。在礦漿pH值為9.0，抑制劑DLT-II用量300 g/t條件下，考察了捕收劑DLT-I用量75～200 g/t范圍內(nèi)對(duì)反浮選效果的影響。結(jié)果見圖 6。

由圖 6可知，當(dāng)捕收劑用量為75～200 g/t范圍時(shí)，隨著捕收劑用量的增加，浮選精礦TFe品位逐漸提高，但回收率也迅速降低。當(dāng)捕收劑用量增加時(shí)，過強(qiáng)的捕收能力將大于抑制能力，使部分鐵礦物進(jìn)入泡沫產(chǎn)品，提高精礦TFe品位的同時(shí)，也提高了尾礦TFe品位，從而使回收率迅速降低。當(dāng)捕收劑用量超過125 g/t時(shí)，TFe品位緩慢提高，但回收率迅速下降。因此，確定適宜的捕收劑用量為125 g/t。

圖6DLT-I用量試驗(yàn)結(jié)果

Fig. 6 Test results of DLT-I dosage

2.2 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行浮選閉路試驗(yàn)，采用一粗一精三掃選別流程，確定粗選試驗(yàn)條件為：pH=9.0，捕收劑DLT-I用量125 g/t，抑制劑DLT-II用量300 g/t；精選試驗(yàn)捕收劑DLT-I用量?jī)H為60 g/t。浮選閉路數(shù)質(zhì)量流程圖如圖 7所示。

圖7閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

Fig. 7 Quantity-quality flowsheet on closed-circuit test

閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，采用一粗一精三掃的流程，最終可獲得浮選精礦TFe品位67.01%、回收率93.70%的技術(shù)指標(biāo)(粗粒預(yù)選—磨礦預(yù)富集—反浮選全流程總回收率為76.93%)，尾礦TFe品位為15.28%。

3 結(jié)論

(1)浮選試驗(yàn)所用礦樣TFe品位為55.23%，主要以赤鐵礦的形式賦存于礦石中，脈石礦物主要為石英，含量為20.47%。

(2)在礦漿pH值為9.0、抑制劑DLT-II用量300 g/t、粗選捕收劑DLT-I用量125 g/t、精選捕收劑DLT-I用量60 g/t條件下，進(jìn)行一粗一精三掃浮選閉路試驗(yàn)，最終可獲得精礦TFe品位67.01%、回收率93.70%(全流程總回收率76.93%)的技術(shù)指標(biāo)。

(3)采用醚胺類復(fù)配捕收劑DLT-I和改性淀粉抑制劑DLT-II浮選鞍千貧赤鐵礦磁選精礦，僅須使用少量捕收劑及抑制劑，且藥劑制度簡(jiǎn)單，并在常溫條件下達(dá)到了較好的選別效果。