夏忠勇

（日昌升集團(tuán)有限公司，浙江 杭州 310000）

某硫鐵礦礦體成因類型為火山熱液型，屬大型黃鐵礦、赤鐵礦綜合礦床。平均總硫品位為20.58%，鐵品位為TFe43.29%。黃鐵礦和鐵礦儲量分別為8500萬噸和1785萬噸。鐵礦石為高硫、高磷、高氟赤鐵礦，硫、磷是鐵礦中的雜質(zhì)，容易導(dǎo)致雜質(zhì)超標(biāo)，故該礦的鐵屬難選赤鐵礦。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速向前發(fā)展以及化肥工業(yè)對硫酸的需求在不斷增加，對黃鐵礦作為生產(chǎn)硫酸的重要原料的需求也在增加。本文所述的礦是一個(gè)硫鐵礦選礦廠，年處理能力為120萬噸/年，主要生產(chǎn)兩種類型的產(chǎn)品，具體為硫精礦和鐵精礦。車間由破碎系統(tǒng)、磨浮系統(tǒng)、磁選系統(tǒng)和脫水系統(tǒng)四個(gè)大系統(tǒng)來組成。主要工藝采用“優(yōu)先浮硫—尾礦收鐵”地工藝。生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)該工藝存在硫精礦和鐵精礦回收率低、鐵精礦品位不合格、高硫雜質(zhì)等制約生產(chǎn)指標(biāo)提高的問題。

類似的問題國內(nèi)也有人做了一些研究。對于提高鐵精礦品位的問題，許永偉[1]等通過對該鐵礦的浮選尾礦進(jìn)行再磨再選,進(jìn)一步降低浮選尾礦品位,提高鐵精礦的回收率和產(chǎn)量；李月旺等[2]對研山鐵礦進(jìn)行再磨后浮選，提高了選礦指標(biāo)；趙忠花[3]對某硫鐵礦進(jìn)行中礦再磨再選也取得了良好的指標(biāo)。對于硫鐵礦的選礦方面，國內(nèi)從浮選工藝上研究的較多[4]，采用全浮選工藝較為成熟，但藥劑制度每個(gè)礦山都有所不同，要針對本礦山的礦石性質(zhì)調(diào)整。

1 原礦性質(zhì)

對于鐵礦來說，各種礦石都有其特點(diǎn)，尤其是礦石的結(jié)晶、與其它礦物的堪布狀態(tài)對于鐵礦的品位有重要影響。本文探討的礦山所含的鐵礦為赤鐵礦，對于該類礦石的選礦來說，將礦石磨至適宜的粒度很重要。

目前，我國鐵礦石資源少，品位較差，對外依存度高，需要大量進(jìn)口，國家資源供應(yīng)受制于國際礦業(yè)巨頭，對此，充分利用國內(nèi)資源，提高資源利用率，對提高工業(yè)企業(yè)的自給能力有重要的意義。另外，隨著我國優(yōu)質(zhì)鐵礦石資源日益枯竭，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提升技術(shù)水平，充分利用低品位、難選礦石是趨勢。但目前國內(nèi)部分礦山技術(shù)還有待提升，尤其是對難選的多金屬礦的選礦技術(shù)還有待提高。本文討論的礦為難選的赤鐵礦，含硫含磷高，容易影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成有害元素超標(biāo)，提升該類礦石的技術(shù)，對于類似的低品位礦石具有很好的參考意義。

原礦品位為43.38%，總硫品位為20.92%，有效硫品位為18.79% 表1顯示了原始礦石的多元素分析結(jié)果。 主要的硫礦物是黃鐵礦（FeS2），其中含有少量的硫酸鹽和少量的單體硫礦物。鐵礦石主要成分為赤鐵礦，分別占78%和32%。 石礦物主要是硅酸鹽粘土，其次是碳酸鹽礦物、硫酸鈣、硬石膏和其他少量的礦物。

表1 原礦多元素分析結(jié)果 %

2 現(xiàn)有生產(chǎn)工藝

破碎過程主要采用三步一閉路工藝，在開始粗碎的時(shí)候，采用顎式破碎機(jī)，隨后采用標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)用來中破碎，而短頭圓錐破碎機(jī)用來最終的細(xì)碎，篩分采用重型且堅(jiān)固的圓形振動篩。最終壓碎的產(chǎn)品尺寸控制在-12mm左右。磨削采用兩步閉路工藝。第一步研磨和液體旋風(fēng)分離器形成一個(gè)閉路系統(tǒng)，其分級粒度為-200目。

第二段磨礦也分級采用水力旋流器分級，最終磨礦細(xì)度為-200目。

浮選采用一次粗選、一次掃選和兩次精選流程。中礦順序返回，產(chǎn)品為硫精礦。浮選尾礦進(jìn)入磁選選鐵工藝。

磁選過程采用一粗二精三掃工藝，選擇采用弱磁分離，而掃描選擇采用強(qiáng)磁分離。 弱磁精礦和鐵磁尾礦被整合到最終的鐵尾礦中，鐵磁尾礦成為最終的尾礦。圖1顯示了現(xiàn)有的鐵選礦過程。

脫水過程包括濃縮和過濾，將浮選硫精礦和磁選精礦分別進(jìn)行濃縮過濾，得到最終的硫精礦和鐵精礦。

現(xiàn)有工藝處在的主要問題為（1）硫精礦指標(biāo)不理想，回收率偏低，導(dǎo)致后面的鐵精礦含硫容易超標(biāo)（2）鐵精礦品位不高，含硫容易超標(biāo)。

圖1 現(xiàn)有選鐵工藝流程圖

3 優(yōu)化后的選礦生產(chǎn)工藝

3.1 選硫工藝優(yōu)化

針對選礦廠硫精礦指標(biāo)達(dá)不到要求的問題，我們在當(dāng)下立即分析了黃鐵礦的離解度。黃鐵礦的晶粒尺寸較粗，分布比為+0.07 mm，占60.39%。當(dāng)研磨細(xì)度為-200目90%時(shí)，黃鐵礦的解離度達(dá)到95%，因此解離度不受限制，這是導(dǎo)致黃鐵礦精礦指標(biāo)不足的主要原因。

對生產(chǎn)現(xiàn)場情況的詳細(xì)分析表明，有兩個(gè)主要原因。一個(gè)是原始設(shè)計(jì)的浮選時(shí)間太過于短，這可能會導(dǎo)致過程中的短路，部分礦石為充分選別便進(jìn)入下段流程；二是捕收劑捕收性能不好，捕收能力不足，浮選速度偏慢，從而造成尾礦硫品位偏高。

針對浮選時(shí)間較短的問題。改造方法是：將單系列地3槽16m3粗選浮選機(jī)變更為3槽30m3浮選機(jī)，后將掃選3槽16m3浮選機(jī)變更為2槽30m3浮選機(jī)，并且增加掃二作業(yè)和掃三作業(yè)，精一從兩槽16m3浮選機(jī)增加到三槽16m3浮選機(jī)，精二仍是兩槽16m3浮選機(jī)。

針對捕收劑捕收能力不足的問題，改造方法是：采用以丁基黃藥為主的復(fù)合黃藥作為黃鐵礦捕收劑代替原來采用的乙基黃藥。

通過工藝優(yōu)化，獲得了硫精礦品位47%，回收率87%地理想指標(biāo)，優(yōu)于原設(shè)計(jì)指標(biāo)。

3.2 選鐵工藝流程的優(yōu)化

針對精礦塔鐵精礦品位出現(xiàn)較低的問題，研究與分析了生產(chǎn)現(xiàn)場礦石的工藝礦物學(xué)特性。

（1）赤鐵礦的浸染粒徑比較為小，即使破碎到-0.074 mm時(shí)也占95%，解離度僅僅只為58.15%。 一些脈石以共生形式進(jìn)入精礦，影響鐵精礦的品位。 因此，為了使赤鐵礦更好地進(jìn)行單體離解并獲得合格的鐵精礦指數(shù)，需要對其進(jìn)行進(jìn)一步研磨以提高離解度，這是提高鐵品位的基礎(chǔ)。

（2）與赤鐵礦結(jié)合的一部分受到環(huán)境的影響，會有一些雜質(zhì)進(jìn)入到鐵精礦。這是導(dǎo)致鐵礦無法進(jìn)行有效脫硫的主要原因。為了有效降低鐵精礦的硫品位并進(jìn)一步提高鐵精礦品位，得對經(jīng)過磁選后鐵精礦進(jìn)行濃縮、脫硫和浮選等工藝優(yōu)化，以達(dá)到最終合格的目的，然后獲得優(yōu)質(zhì)的鐵精礦。最終鐵品位超過59%，硫含量低于0.5%，達(dá)到產(chǎn)品的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

經(jīng)過論證，優(yōu)化后的選鐵工藝流程見圖2。

圖2 優(yōu)化后的選鐵工藝流程圖

尾礦進(jìn)入立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，以進(jìn)行粗略選擇和掃選擇。粗選的產(chǎn)品進(jìn)入由磨機(jī)和旋風(fēng)分離器組成的中等礦石中，然后重新進(jìn)行研磨。粉碎機(jī)的細(xì)度為-0.043mm，占83%。旋風(fēng)分離器的溢流進(jìn)入垂直環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，進(jìn)行兩步磁選，進(jìn)行一次粗選和一次掃強(qiáng)。兩階段的磁選綜合精礦進(jìn)行浮選脫硫，最終產(chǎn)品是達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)的鐵精礦。

通過工藝優(yōu)化，獲得了鐵精礦品位59%，雜質(zhì)硫含量0.42%，回收率42%地理想指標(biāo)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

在浮選生產(chǎn)中，由于礦山各處礦石的可浮性存在差異，有些可浮性好，有些較差，導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)時(shí)會有部分礦因浮選速度慢而跑尾，因此適當(dāng)延長浮選時(shí)間對于提到回收率有益，這一點(diǎn)值得類似礦山參考。另外，導(dǎo)致精礦品位低的一個(gè)重要原因就是解離度不夠，解決該問題的一個(gè)重要途徑就是中礦再磨，該礦山的工藝改造表明，再磨再選工藝對解決該類問題效果明顯，也值得同類礦山參考。

4 結(jié)論

（1）考慮到實(shí)施本項(xiàng)目技術(shù)改造的便利性以及十分有限的占地面積，確定了浮選-強(qiáng)磁再磨-強(qiáng)磁浮選脫硫工藝為最優(yōu)化方案。

（2）通過優(yōu)化后的工藝，合格鐵精礦的回收率如下：硫精礦回收率為87%，有效硫級為47.00%，鐵級為59%，雜質(zhì)硫含量為0.42%和回收率為42%。

（3）通過對工藝后進(jìn)行優(yōu)化，企業(yè)可以更合理地利用黃鐵礦和鐵礦石資源，更有效地利用礦產(chǎn)資源，為硫酸生產(chǎn)和煉鐵提供優(yōu)質(zhì)的原料，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益以及獨(dú)特的優(yōu)勢。