宜昌某高磷赤铁矿反浮选提铁降磷试验研究

宜昌某高磷赤铁矿反浮选提铁降磷试验研究摘要：对宜昌某高磷鲕状赤铁矿进行了反浮选提铁降磷试验研究，采用MG做捕收剂，用量为800g/t的条件下可获得精矿铁品位57.43%,回收率71.80%，含磷量0.18%的良好指标，组合捕收剂用量为300g/t时即可获得相似的浮选指标。Abstract:鄂西地区存在着大量的赤铁矿资源，累计探明的储量18.95亿吨，远景资源量可达30亿～40亿吨。矿石的有害组分磷含量为0.3%～1.8%，SiO2含量也较高，在10%～15%左右，硫含量为0.01%～0.4%，矿石具有鲕状结构，属于“宁乡式”鲕状赤铁矿，由于其难选难冶的特点而一直未得到开发利用。受宜昌市某单位委托，对宜昌某高磷赤铁矿进行了可选性试验研究，在给矿铁品位50.09%，含磷量0.53%的条件下，通过选择性絮凝脱泥-反浮选可获得精矿铁品位57.43%,回收率71.80%，含磷量0.18%的良好指标。且探讨了组合捕收剂对此矿的分选效果，结果表明组合捕收剂用量为300g/t时可获得与单一捕收剂用量800g/t时相似的浮选指标，降低了捕收剂的用量，解决了此矿提铁降磷的难题，并为同类矿石的开发利用提供了一定的依据。1矿石性质从宜昌某矿山四个不同地点按比列取样配矿，矿石为粒度范围较大的块矿，采用采用颚式破碎机和对辊式破碎筛分机将矿石破碎至-2mm，混匀后缩分至每袋1kg，并取样供化学多元素分析，物相分析。原矿化学多元素分析结果与铁物相分析结果分别见表1-1、1-2。表1-1原矿化学多元素分析结果元素TFeFeOSiO2PCaOMgOAl2O3含量（%）50.098.3017.280.533.391.366.75表1-2铁矿物物相分析结果铁物相磁性铁碳酸铁硫化铁硅酸铁赤褐铁含量（%）/1.680.0415.3343.04占有率（%）/3.360.0810.6485.92从表1-1中可以看出矿石中有回收价值的元素只有铁，铁品位为50.09%，主要杂质SiO2品位为17.28%，含磷量为0.53%；另外（CaO+MgO）／(SiO2+Al2O3）＜0.5，为酸性不自熔矿石。物相分析结果表明：铁矿物主要为赤褐铁，占85.92%，少量的硅酸铁、碳酸铁及硫化铁，不含磁性铁。工艺矿物学研究表明矿石中铁矿物主要为赤褐铁矿，共占80%以上，主要脉石矿物为石英，粘土矿物以及胶磷矿。矿石为具有同心圆的鲕状结构，鲕粒粒径大小一般为100-120µm，最大的200µm，最小60µm，鲕粒内粘土矿物和赤铁矿交互生长在一起，二者无法单体解离。石英呈不规则的粒状，粒径一般为60-80µm，最大的为95µm，最小为10µm，表面光滑，含量为15%-20%；粘土矿物和赤铁矿交织在一起，粒径小于2µm，含量在15%左右；磷矿物为胶磷矿和磷灰石分布在一起，与鲕粒一起致密共生。2试验研究2.1磨矿试验磨矿采用XMQ—67型Ф240×90mm球磨机，每次磨矿250g，磨矿浓度为50%。磨矿之前加入NaOH和Na2SiO3为分散剂，脱泥前加入对铁矿物有选择性絮凝作用的玉米淀粉100g/t。浮选采用XDF单槽式浮选机，浮选浓度约为30%，NaOH为矿浆pH调整剂，HZ为铁矿物的抑制剂，CaO为石英活化剂，MG为捕收剂，反浮选试验流程见图2-1，磨矿时间对浮选指标的影响见图2-2。图2-1反浮选试验流程图2-2磨矿时间对浮选指标的影响随着磨矿细度的增加，精矿铁品位不断上升，铁回收率不断下降，当磨矿时间从1min增加到6min时，精矿铁品位由51.74%上升到54.06%，磨矿时间继续增加到9min时，铁品位没有明显升高。所以选择磨矿时间为6min，此条件下的磨矿细度为-74um占94.17%。2.2矿浆温度试验阴离子反浮选常用的是脂肪酸类捕收剂，此类药剂在碱性介质中，常温下大多呈胶束形，很少呈浮游活性形，长期以来，阴离子反浮选通常需将矿浆加温，以使捕收剂保持高度的分散性，获得较理想的分选指标。但矿浆加温费用太高，目前的研究主要是集中在常温(25℃左右)浮选上。矿浆温度试验条件为：NaOH用量1500g/t，HZ用量1000g/t，CaO500g/t，MG400g/t，变换矿浆温度，矿浆温50.55151.55252.55353.55454.512369磨矿时间/min精矿品位/%0102030405060708090回收率/%精矿品位/%回收率/%脱泥改性淀粉500g/t矿浆温度24-26℃原矿磨矿NaOH1000g/t反浮选NaOH1500g/tCaO500g/t尾矿精矿MG400g/tNa2SiO3500g/t玉米淀粉100g/t0.20.30.40.505001000150020002500NaOH用量/g/t精矿磷品位/%度对浮选指标的影响见图2-3。矿浆温度为10和15℃时，浮选指标不理想，精矿铁品位仅为52-53%，磷品位均为0.53%，可知阴离子捕收剂MG并不能实现低温浮选；随着矿浆温度从20℃上升到40℃，精矿铁品位由54.99%上升到56.42%、铁回收率从73.52%下降到63.56%、含磷量由0.37%下降到0.29%。从节约能源的角度考虑，选择合适的矿浆温度为25℃，在MG用量为400g/t的条件下，可以获得精矿品位为55.06%，回收率76.50%，磷品位0.36%的浮选指标。（a）(b)图2-3矿浆温度对浮选指标的影响(a)矿浆温度对精矿铁品位与回收率的影响；(b)矿浆温度对精矿磷品位的影响2.3pH调整剂用量试验NaOH用量试验条件为：HZ用量1000g/t，CaO500g/t，MG400g/t，变换NaOH用量，NaOH用量对浮选指标的影响见图2-4。图2-4NaOH用量对浮选指标的影响(a)NaOH用量对精矿铁品位与回收率的影响；(b)NaOH用量对精矿磷品位的影响505152535455565710152025303540矿浆温度/℃精矿品位/%0102030405060708090回收率/%精矿品位/%回收率/%00.10.20.30.40.50.651015202530354045矿浆温度/℃精矿磷品位/%5252.55353.55454.55555.52505001000150020002500NaOH用量/g/t精矿品位/%505560657075808590回收率/%精矿品位/%回收率/%由图2-4（a）可知，随着NaOH用量的增加，精矿铁品位不断上升，回收率不断下降，用量为2000g/t时精矿品位达到55.15%，回收率达到76.59%。NaOH用量达到2500g/t时，精矿品位反而下降。图2-4（b）可知，随着NaOH用量的增加，精矿磷品位变化不大，保持在0.35-0.4%之间，因此NaOH的最佳用量为2000g/t。2.4捕收剂用量试验MG用量试验条件为：NaOH用量2000g/t，HZ用量1000g/t，CaO500g/t，变换MG用量，NaOH用量对浮选指标的影响见图2-5。(a)(b)图2-5MG用量对浮选指标的影响(a)MG用量对精矿铁品位与回收率的影响；(b)MG用量对精矿磷品位的影响从图2-5(a)中可看出，当捕收剂MG用量为400g/t时，精矿铁品位为55.15%，回收率为76.59%，磷品位为0.36%，当MG用量为800g/t时，精矿铁品位上升到56.74%，回收率为65.23%，含磷量下降到0.22%。随着MG用量增加，精矿铁品位上升，回收率下降，精矿铁品位在MG用量800g/t左右时达到最大值，之后随MG用量增加到1000g/t时精矿品位与回收率同时有所下降；从图2-5(b)看出，精矿磷品位随着捕收剂MG用量增加而持续下降，综合考虑确定捕收剂MG用量为800g/t。2.5抑制剂用量试验从图2-6(a)可看出，HZ用量从1000g/t增加到1500g/t时，精矿铁品位变化不大，而回收率由65.23%上升73.63%，之后随着HZ用量继续增加，铁品位持续下降，铁回收率不断升高；从图2-6(b)可看出，精矿磷品位在HZ用量1500g/t左右也降到最低，综合考虑确定抑制剂用量为1500g/t。在此条件下，精矿铁品位为56.66%，回收率为73.63%，磷品位为0.21%。5454.55555.55656.5574006008001000MG用量/g/t铁品位/%50556065707580回收率/%精矿铁品位/%铁回收率/%0.10.20.30.4300500700900MG用量/g/t精矿磷品位/%(a)(b)图2-6HZ用量对浮选指标的影响(a)HZ用量对精矿铁品位与回收率的影响；(b)HZ用量对精矿磷品位的影响2.6开路试验确定了浮选药剂用量、矿浆浓度、温度对浮选指标的影响之后，为提高浮选药剂的选择性，采取分段加药的方式。通过大量的试验，确定了开路试验流程为一段粗选两段精选，浮选流程如图2-7所示。分散剂NaOH用量为1000g/t、Na2SiO3的用量为500g/t，粗选NaOH用量为2000g/t，高分子抑制剂HZ用量为1500g/t，CaO用量为500g/t，捕收剂MG用量为300g/t，精选ⅠMG用量为300g/t，精选ⅡMG用量为200g/t为最佳药剂制度。在给矿铁品位为50.09%、磷品位为0.53%的条件下，获得开路浮选试验指标为：精矿铁品位57.43%，铁回收率为71.80%，磷品位为0.18%。脱泥HZ1500g/t原矿磨矿NaOH1000g/t粗选NaOH2000g/tCaO500g/t精矿MG300g/t淀粉100g/t尾矿MG300g/tMG200g/t精选Ⅰ精选ⅡNa2SiO3500g/t矿浆温度24-26℃图2-7开路试验流程0.10.20.30.4750125017502250HZ用量/g/t精矿磷品位/%55.255.455.655.85656.256.456.656.8571000150017502000HZ用量/g/t精矿品位/%606570758085回收率/%精矿铁品位/%铁回收率/%3组合用药试验浮选工艺中，通常对现有的捕收剂进行合理搭配、组合使用。组合用药大致可以获得以下的效果：1）改善浮选指标，组合药剂与单一药剂相比，可分别提高品位、回收率及浮选速度，也可同时改善几项指标。2)扩大药剂的原料来源，药剂的组合使用，可减少主药的消耗量，缓解某些原料的紧缺问题。3）减少药剂用量，组合用药由于各药剂之间的协同效应，当配比适当时往往可以减少总药剂用量，从而达到降低选矿成本的作用。4）减少环境污染，通过组合用药可以用无毒无害或毒性较小的药剂部分或完全取代有毒有害药剂。MY武汉理工大学自行研制的一种新型的多官能团阴离子捕收剂，合成工艺路线简单，原料来源广泛，起泡性能好。将MG与MY按2:1的比例组合使用，总用量为300g/t的条件下可获得精矿品位56.83%，回收率72.41%，磷品位0.18%的指标，此指标与单独用MG800g/t时近似。浮选试验流程见图3-1，试验指标对比见表3-1。脱泥HZ1500g/t原矿磨矿NaOH1000g/t粗选NaOH2000g/tCaO500g/tMY50g/t淀粉100g/t尾矿MG100g/tNa2SiO3500g/t精矿MG100g/tMY50g/t精选矿浆温度24-26℃图3-1组合用药试验流程表3-1组合用药与单独用药试验指标对比药剂用量/g/t精矿品位/%铁回收率/%磷品位/%MGMY组合捕收剂20010056.8372.410.18单一捕收剂800/57.4371.800.18单一捕收剂/60056.4033.530.254结论a原矿含铁品位50.09%，磷含量0.53%，SiO2品位17.28%，为酸性不自溶矿石。铁矿物主要为赤褐铁矿，矿石为鲕状构造，为典型的难选矿石。b反浮选开路流程为一段粗选两段精选，粗选NaOH用量为2000g/t，HZ用量为1500g/t，CaO用量为500g/t，MG用量为300g/t，精选ⅠMG用量为300g/t，精选ⅡMG用量为200g/t为最佳药剂制度。在给矿铁品位为50.09%、磷品位为0.5