新疆某浮锌尾矿回收磁铁矿选矿实验研究

万丽，孙志健，王立刚，于洋

(北京矿冶科技集团有限公司，矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 102628)

硫通常是伴生在铁矿石中的主要有害杂质之一，铁精矿中硫含量每升高0.1%，焦比则升高5%，焦比的升高不利于高炉炼铁[1]。另外，在冶炼过程中部分气态硫化物随煤气排出炉外，易对环境造成危害。因此，降低铁精矿中硫含量不仅有利于钢铁冶炼工艺，而且对建设环境友好型矿山企业具有重大意义[2]。

硫在铁矿石中主要以磁黄铁矿、黄铁矿形式存在，以黄铁矿形式存在的硫可通过磁选脱除，但以磁黄铁矿形式存在的硫极易在磁选过程中进入铁精矿，因此针对含磁黄铁矿较多的铁矿石目前通常采用浮选方法脱硫。磁铁矿与磁黄铁矿的选矿工艺一般有两种，一种工艺是先磁选再从磁铁矿精矿中浮选脱除磁黄铁矿，即“磁-浮”工艺；另一种工艺是先浮选磁黄铁矿，再从浮硫后的尾矿中磁选回收磁铁矿，即“浮-磁”工艺[3-10]。

本文对新疆某铁锌矿进行铁闪锌矿浮选后的尾矿分别进行了“浮-磁”工艺实验和“磁-浮”工艺实验，最终采用“磁-浮”工艺进行全流程闭路实验并获得了较好的选矿指标。

1 实验矿样

新疆某铁锌矿进行铁闪锌矿浮选后的尾矿含Fe 42.64%、Zn 0.37%、S 2.81%，矿浆pH值为12。实验矿样中铁矿物主要为磁铁矿，硫矿物主要为磁黄铁矿和黄铁矿；非金属矿物主要为绿泥石，其次为方解石，含有少量的石英、金云母，微量的磷灰石、钠长石、绿帘石、直闪石、高岭石、石墨等。

2 选矿实验研究

2.1 “浮-磁”工艺

2.1.1 “浮-磁”工艺脱硫捕收剂种类实验

首先对实验矿样进行浮选脱硫捕收剂种类实验。药剂制度为：硫酸8000 g/t（pH=6.6），捕收剂160 g/t，2#油24 g/t，搅拌时间分别为3 min、2 min、2 min，浮选时间为5 min，捕收剂分别为丁基黄药、异戊黄药、丁基黄药+丁铵黑药（1:1）、异戊黄药+丁铵黑药（1:1），实验结果见图1。

图1 浮选脱硫不同捕收剂种类实验结果Fig.1 Desulfurization results of different collectors of flotation test

由图1可知，采用丁基黄药作为捕收剂时，铁粗精矿含S最低，S脱除率最高，丁基黄药相对其他药剂及组合来说浮选脱硫更好。

2.1.2 “浮-磁”工艺脱硫活化剂种类实验

然后对实验矿样进行浮选脱硫活化剂种类实验。药剂制度为：活化剂及用量分别为硫酸8000 g/t（pH=6.6）、草 酸4000 g/t（pH=6.8）、硫酸铜1000 g/t（pH=11.6）、硫酸亚铁1000 g/t（pH=11.5），丁基黄药160 g/t，2#油24 g/t，搅拌时间分别为3 min、2 min、2 min，浮选时间为5 min，实验结果见图2。

图2 浮选脱硫不同活化剂种类实验结果Fig.2 Desulfurization results of different activators of flotation test

由图2可知，采用草酸作为脱硫活化剂时，铁粗精矿含S最低，S脱除率最高，草酸相对其他几种活化剂浮选脱硫效果更好。

2.1.3 “浮-磁”工艺开路实验

采用草酸作活化剂，对实验矿样进行“浮-磁”工艺开路实验，工艺流程见图3，实验结果见表1。

图3 “浮-磁”工艺开路实验工艺流程Fig.3 Flowsheet of open-circuit test of flotation-magnetic separation technology

表1 “浮-磁”工艺开路实验结果Table 1 Results of open-circuit test of flotation-magnetic separation technology

“浮-磁”工艺开路实验结果表明，针对实验矿样采用“浮-磁”工艺脱硫效果不理想，经过四道硫粗选后，磁选给矿中S含量仍高达1.74%.对浮硫尾矿进行磁选所得铁精矿含S 2.14%，铁精矿含硫严重超标。由工艺矿物学可知实验矿样中方解石含量大于10%，添加草酸时，草酸易与方解石反应使矿浆pH值很难下降，酸耗量极大且脱硫效果不佳。

2.2 “磁-浮”工艺

2.2.1 “磁-浮”工艺磁场强度实验

对实验矿样进行不同磁场强度实验，磁场强度分别为：500 Gs、1000 Gs、1500 Gs、2000 Gs、2500 Gs、3000 Gs，实验结果见图4。

图4 不同磁场强度实验结果Fig.4 Results of different magnetic intensity test

由图4可知，随着磁场强度的增加，磁选精矿中Fe品位先下降后上升，整体变化幅度不明显，Fe回收率先快速上升，磁场强度达2000 Gs后趋于平稳，确定磁选磁场强度为2000Gs。

2.2.2 “磁-浮”工艺脱硫活化剂种类实验

在磁场强度2000Gs条件下，获得的磁选精矿含Fe 64.26%、S 3.31%。由于磁选精矿含S过高，因此需对磁选精矿进行浮选脱硫实验。

首先对磁选精矿进行浮选脱硫不同活化剂种类实验。药剂制度为：硫酸 500 g/t（pH值=6.2），活化剂 1500 g/t，丁基黄药120 g/t，2#油50 g/t，活化剂种类分别为BK 523、草酸、硫酸铜、硫酸亚铁。实验结果见图5。

图5 浮选脱硫不同活化剂种类实验结果Fig.5 Desulfurization results of different activators of flotation test

由图5可知，采用BK 523作为脱硫活化剂时，铁粗精矿含S最低，S脱除率最高，BK 523相对其他几种活化剂浮选脱硫效果更好。

2.2.3 “磁-浮”工艺脱硫硫酸用量实验

采用BK 523作为活化剂进行浮选脱硫硫酸用量实验。药剂制度为：硫酸用量分别为0 g/t、250 g/t、500 g/t、750 g/t、1000 g/t，BK523 1500 g/t，丁基黄药120 g/t，2#油50 g/t，实验结果见图6。

图6 浮选脱硫硫酸用量实验结果Fig.6 Desulfurization results of sulfuric acid dosages of flotation test

由图6可知，随着硫酸用量的增加，铁粗精矿含S先快速下降后微微上升，S脱除率先快速上升后微微下降，硫酸用量为500 g/t时，脱硫效果较佳。

2.2.4 “磁-浮”工艺脱硫BK 523用量实验

浮选脱硫BK 523用量实验。药剂制度为：硫酸500 g/t，BK 523用量分别为0 g/t、500 g/t、1000 g/t、1500 g/t、2000 g/t ，丁基黄药120 g/t，2#油50 g/t，实验结果见图7。

图7 浮选脱硫BK 523用量实验结果Fig.7 Desulfurization results of BK 523 dosages of flotation test

由图7可知，随着BK 523用量的增加，铁粗精矿含S快速下降、S脱除率快速上升，当BK 523用量达1500 g/t后铁粗精矿中S含量及S脱除率均趋于平稳，因此确定BK 523较佳用量为1500 g/t。

2.2.5 “磁-浮”工艺脱硫丁基黄药用量实验

丁基黄药用量实验的药剂制度为：硫酸500 g/t；BK523 1500 g/t，丁基黄药用量分别为40 g/t、80 g/t、120 g/t、160 g/t、200 g/t、240 g/t，2#油50g/t，实 验结果见图8。

图8 浮选脱硫丁基黄药用量实验结果Fig.8 Desulfurization results of butyl xanthate dosages of flotation test

由图8可知，随着丁基黄药用量的增加，铁粗精矿含S先快速下降后趋于平稳、S脱除率先快速上升后趋于平稳，确定丁基黄药较佳用量为200 g/t。

2.2.6 “磁-浮”工艺开路实验

“磁-浮”工艺开路实验，实验工艺流程见图9，结果见表2。

图9 “磁-浮”开路实验工艺流程Fig.9 Flowsheet of open-circuit test of magnetic separationflotation technology

表2 “磁-浮”开路实验结果Table 2 Result of open-circuit test of magnetic separationflotation technology

实验结果表明，磁选精矿经过三道硫粗选后，可获得含S仅 0.08%的铁精矿。

2.3 “磁-浮”工艺全流程闭路实验

采用“磁-浮”工艺进行全流程闭路实验，结果见表3，实验工艺流程见图10。

图10 “磁-浮”工艺全流程闭路实验工艺流程Fig.10 Flowsheet of closed-circuit test of magnetic separationflotation technology

表3 “磁-浮”工艺全流程闭路实验结果Table 3 Result of closed -circuit test of magnetic separationflotation technology

全流程实验最终获得了含Fe 65.42%、S 0.38%的铁精矿，Fe回收率为77.99%。

3 结 语

(1) 新疆某铁锌矿进行铁闪锌矿浮选后的尾矿中铁矿物主要为为磁铁矿，硫矿物主要为磁黄铁矿和黄铁矿。本文针对该尾矿分别进行了“浮-磁”工艺实验和“磁-浮”工艺实验。

(2) 由于浮锌尾矿pH值高达12，且含有大量方解石等碳酸盐矿物，而硫浮选适宜pH值范围为弱酸性，采用“浮-磁”工艺进行实验时，酸耗量极大。另外，实验矿样经过四道硫粗选后，磁选给矿中S含量仍高达1.74%，磁选所得铁精矿含S 2.14%，铁精矿含硫严重超标，脱硫效果不理想。采用“磁-浮”工艺进行实验时，在磁场强度2000 Gs条件下，获得的磁选精矿含S高达3.31%，而后对磁选精矿进行三道硫粗选后，可获得含S仅 0.08%的铁精矿。

(3) 通过两种工艺对比可知“磁-浮”工艺具有酸耗少、流程短、指标好等优点。最后采用“磁-浮”工艺进行全流程闭路实验获得了含Fe 65.42%、S 0.38%， Fe回收率为77.99%的铁精矿。