包头磁铁矿尾矿中硫、铁回收试验

彭艳荣

(包钢集团矿山研究院(有限责任公司))

硫俗称硫磺，广泛应用于工业、医药等领域，是制造硫酸的主要原料。我国四大发明中的火药，主要成分也是硫磺，在医疗领域可用于某些皮肤病的治疗。而硫的存在对冶炼影响较大，首先会影响炼铁炼钢的品质，其次会影响高炉的寿命，再次硫的排放会恶化环境[1-4]。

包钢选矿厂采用弱磁选—反浮选选矿工艺回收磁铁矿矿物，每年产生磁铁矿尾矿约360万t。其中含硫矿物中硫含量一般在1.5%～2%。对这部分硫进行回收，不但可以减少硫所带来的危害，硫精矿还可以作为一种附加产品增加经济收入，在回收硫的同时也可将尾矿中的铁一并回收。

1 试样性质

所用磁铁矿弱磁尾矿取自包钢选矿厂八系列一段弱磁尾矿和二段弱磁尾矿。将这两种试样经自然干燥、碾碎、混匀、缩分后装袋备用。试样多元素分析结果见表1，矿物组成分析结果见表2，粒度组成情况见表3。

表1 试样多元素化学分析结果 %

元素TFeREOmFeSiO2PSCaF2含量10.2010.100.5011.451.361.6828.28元素K2ONa2OCaOMgOAl2O3BaONb2O5含量0.441.1239.423.720.984.120.15

由表1可知，试样除硫外，萤石、稀土和铌的含量均较高，可作为该课题继续延伸的方向，除此之外，铁也可以予以回收。脉石矿物有硅酸盐类与碳酸盐类，其中碳酸盐类含量较高。

表2 试样矿物组成分析结果 %

矿物名称铁矿物稀土矿物钠辉石黑云母重晶石白云石、方解石含量9.306.9015.302.05.7013.60矿物名称萤石石英磷灰石钠闪石长石其他含量28.304.801.709.201.401.80

由表2可知，硫矿物主要以黄铁矿和磁黄铁矿形式存在于铁矿物中；脉石矿物主要有方解石、白云石等碳酸盐矿物，石英、钠辉石、钠闪石、云母等硅酸盐矿物，还有重晶石等。

表3 试样粒度组成

由表3可知，试样粒度较细，-0.074mm粒级含量达77.59%，其中仅-0.030mm粒级的含量就占50.62%。由此可见，想要达到单体解离，必须进行磨矿作业。

2 试验方案

试验研究的为磁铁矿选铁尾矿，故先采用强磁选方法将含铁矿物进行回收。由矿物组成分析得知，硫主要赋存在黄铁矿与磁黄铁矿中，而黄铁矿与磁黄铁矿均具有磁性，又由于磁黄铁矿与磁铁矿磁性相近，磁选后二者之间还会通过剩磁作用产生磁团聚，特别是当矿物粒度较细时，这种磁团聚现象就尤为严重，从而致使难以通过磁选进行分离[2-3]。需要借助浮选才能将硫矿物有效分离出去。所以，试验方案为先磁选后浮选。试验流程见图1。

图1 试验原则流程

3 试验结果及分析

3.1 磨矿细度试验

由表3得出，试样-0.074mm粒级占77.59%，但因为有用矿物单体解离度小，且与脉石矿物紧密共生，为使绝大部分有用矿物实现单体解离，进行磨矿细度试验，从而使有用矿物既达到单体解离，又能避免过磨及泥化。磨矿细度与对硫选别影响试验结果见图2。

图2 磨矿细度对硫精矿回收率与品位的影响

由图2可见，随着磨矿细度的增加，硫精矿品位先增后趋减，而回收率下降；当-0.074mm粒级含量占88.8%时，精矿品位为38.55%，回收率为41.25%，效果均较佳，最终选定磨矿细度为-0.074mm88.8%。

3.2 磁选试验

将试样磨至-0.074mm88.8%进行磁选试验研究，主要考察不同磁场强度对铁粗精矿的影响，试验结果见图3。

图3 磁场强度对铁粗精矿回收率与品位的影响

由图3可见，随着磁场强度的增加，精矿品位增加后趋于平缓，回收率下降，在磁场强度为281.6kA/m时，铁粗精矿品位、回收率均较高，铁品位为29.40%，铁回收率为30.11%。因此，最终确定磁选场强为281.6kA/m。

3.3 浮选试验

3.3.1 硫浮选

硫浮选作业在-0.074mm88.8%的磨矿细度下，以硫酸铜为活化剂、黄药为捕收剂、2#油为起泡剂的药剂组合下，进行药剂用量试验，以确定合适的药剂用量。试验结果见图4、图5。

图4 硫酸铜用量对硫精矿回收率与品位的影响

由图4可见，随着硫酸铜用量的增加，硫精矿品位先不断上升后逐渐下降；回收率变化较平稳，略有下降。可见随硫酸铜用量的加大，硫品位提高幅度明显，但超过一定量后，活化作用下降；最终确定硫酸铜用量为150g/t时较佳。

图5 黄药用量对硫精矿回收率与品位的影响

由图5可见，考察的黄药用量均能满足品位的要求，所以主要考虑回收率的影响；当黄药用量为130g/t时，回收率最佳，所以确定最佳的黄药用量为130g/t。

常温下，在磨矿细度为-0.074mm88.8%、硫酸铜用量为150g/t、黄药用量为130g/t、2#油用量为25g/t的药剂制度下进行闭路试验，闭路试验流程见图6。

在条件试验确定的较佳参数下，最终获得了产率为1.59%，硫品位为43.39%，硫回收率为41.54%的硫精矿。

3.3.2 铁浮选

铁浮选作业采用氟硅酸铵、氧化石蜡皂的药剂制度，通过试验确定较佳的药剂用

图6 硫浮选闭路试验流程

量分别为氟硅酸铵2.5 kg/t，氧化石蜡皂1.0 kg/t。经过多次试验达到稳定，闭路试验流程见图7。

图7 铁浮选闭路试验流程

在较佳的药剂参数下，获得了产率为1.63%，铁品位为63.93%，铁回收率为8.93%的铁精矿。

4 结 论

(1)包钢磁铁矿通过对选铁尾矿中硫与铁的再次回收，试验结果表明，经过磨矿—磁选—浮选作业，能获得符合要求的硫精矿与铁精矿。这不仅可以减少尾矿的排放量，而且回收了有用矿物，经济效益与社会效益显著。

(2)通过研究发现，包钢磁铁矿选铁尾矿中富含萤石、稀土及铌等资源，这为磁铁矿尾矿的研究提供了新的方向,为包钢的发展开辟了一条新的途径。

[1] 陆长龙.朝阳新华钼矿铁精矿脱硫试验研究[D].沈阳:东北大学，2008.

[2] 赵志强.含硫铁矿深度降硫技术研究[D].昆明:昆明理工大学，2007.

[3] 耿郑州.难处理高硫铁精矿浮选脱硫及其机理研究[D].包头:内蒙古科技大学，2014.

[4] 于慧梅，王化军.包钢选厂高硫磁选铁精矿反浮选脱硫试验研究[J].金属矿山，2012(1)：63-66.