柿竹园磁铁矿粗精矿提质选矿实验

龙冰，谢加文，黄伟生，徐涛，许道刚，吴江岳恩

（湖南柿竹园有色金属有限责任公司，湖南 郴州 423037）

柿竹园钨钼铋萤石多金属矿，属于大型矽卡岩型矿床，蕴含143 种元素，素有“世界有色金属博物馆”的美誉。目前，柿竹园有两个多金属选矿厂，总处理量为7200 t/d,主要回收的有价元素为WO3、Mo、Bi、CaF2、S、Fe，其选矿主干流程为：磁选脱铁—钼铋硫全浮—黑白钨混浮—萤石浮选。柿竹园多金属矿体中含TFe 7.15%，其中磁铁矿中铁为1.68%，占全铁的23.50%，磁黄铁矿中铁约为0.20%，占全铁的2.80%。由于铁含量较低，柿竹园在很长一段时间都只将其作为附加产品在回收，仅通过磁选，得到磁铁矿粗精矿。

近年来，随着工业的快速发展，国家对钢铁的需求越来越大，加上大量进口优质铁矿石以及国际铁矿资源价格的大幅度上涨，回收贫细高硫磁铁矿越来越成为我国选矿界关注的焦点[1]。同时，公司大力倡导自主科技创新，为进一步提高矿产资源综合利用率和挖掘企业新的经济效益增长点，特此开展磁铁矿粗精矿提质选矿实验研究。

1 矿石性质

1.1 化学成分分析

以现场生产磁铁矿粗精矿作为本实验研究对象，该磁铁矿粗精矿化学多元素分析结果见表1。

从表1 可知，TFe 品位为38.19%，S 为4.51%，属于高硫磁铁矿。经工艺矿物学研究表明，该磁铁矿粗精矿磁铁矿是最主要的金属矿物，次为磁黄铁矿和黄铁矿，偶见辉铋矿、辉钼矿和白钨矿。脉石矿物较常见的是石英、辉石、角闪石、石榴石、萤石、云母、绿泥石和少量方解石。

表1 磁铁矿粗精矿化学多元素分析结果/%Table 1 Result of chemical multi-element analysis of magnetite rough concentrate

1.2 粒度组成分析

对该磁铁矿粗精矿进行粒度筛析，结果见表2。

表2 磁铁矿粗精矿粒度筛析结果Table 2 Result of particle size analysis of magnetite coarse concentrate

从表2 可知，磁铁矿粗精矿品位低而含硫高，TFe 仅为38.19%，硫含量达4.51%。−0.075 mm 65.22%，其中−0.019 mm 17.79%，铁品位仅为58.58%、硫含量为5.75%。可见，该磁铁矿的嵌布粒度极为微细，通过进一步细磨、磁选才能提高磁铁矿精矿铁品位。又因原矿中含磁黄铁矿，而磁黄铁矿具有强磁性在弱磁精选过程中会得到进一步富集，故还需采用反浮选脱硫才能提高该磁铁矿精矿品质，但磁黄铁矿可浮性较差，所以磁黄铁矿与磁铁矿的分离是本实验重点研究内容[2]。

2 实验部分

为了有效提高该粗精矿品质，本研究主要围绕降低铁精矿硫含量和提高铁精矿铁品位开展工作。对比了先再磨，再磁选，最终铁精矿再反浮选脱硫工艺与先反浮选脱硫，再磨，再磁选工艺的指标情况，根据实验结果最终确定先反浮选脱硫，再磨，再磁选工艺比较适合用于该粗精矿提质。分析原因主要是由于该粗精矿中磁黄铁矿嵌布粒度相对较粗，解离度相对较高，再磨至最终铁精矿所需的细度时已泥化，硫脱除难度大，因此考虑粗精矿直接反浮选脱硫。

对此开展了一系列条件实验研究，主要包括浮选前脱磁与不脱磁对比、磨矿细度、硫酸用量、硫酸铜用量、捕收剂种类与用量、捕收剂组合比例、浮选浓度、脱硫后再磨细度等，探索不同条件对该磁铁矿选矿指标的影响，条件实验流程见图1。

图1 反浮选脱硫条件实验流程Fig.1 Test flow of desulfurization conditions in reverse flotation

2.1 脱磁与不脱磁对脱硫指标的影响

为防止其剩磁引起的磁团聚现象可能对脱硫指标造成的影响[3]，在不磨矿的情况下，进行了脱磁与不脱磁脱硫对比实验，实验结果见表3。

表3 脱磁与不脱磁脱硫实验结果Table 3 Desulfurization test results of demagnetization and non demagnetization reverse flotation

从表3 可知，脱磁再进行脱硫浮选，损失在高硫铁中的铁金属量明显减少，且脱硫更彻底，说明该磁铁矿存在较明显的磁团聚现象，故脱硫之前都进行脱磁处理。

2.2 磨矿细度对反浮选脱硫指标的影响

适宜的磨矿细度既能保证有用矿物较高的单体解离，又不至于造成过粉碎而恶化浮选环境，所以找到合适的磨矿细度极其重要[4]。本实验粗精矿中硫主要为磁黄铁矿，且较易泥化，对比了不同磨矿细度对脱硫指标的影响，实验结果见表4。

表4 磨矿细度反浮选脱硫实验结果Table 4 Desulfurization test results of grinding fineness reverse flotation

从表4 可知，随着磨矿细度的增加，反浮选泡沫产品高硫铁硫回收率在逐渐下降，而脱硫尾矿中铁回收率也呈下降的趋势，说明该矿不适合磨矿后脱硫，因此确定反浮选脱硫不需再进行磨矿。

2.3 硫酸用量对反浮选脱硫指标的影响

适宜的pH 值能起到有利于目的矿物上浮同时进一步拉大与其它矿物差异的效果，考查硫酸作为pH 值调整剂时对脱硫指标的影响，实验结果见表5。

从表5 可知，随着硫酸用量的增大，高硫铁中铁和硫的品位略有上升，脱硫尾矿中铁回收率略有上升但硫含量升高，综合考虑，确定硫酸用量以1000 g/t 为宜。

表5 硫酸用量反浮选脱硫实验结果Table 5 Test results of desulfuration by reverse flotation with sulfuric acid consumption

2.4 硫酸铜用量对反浮选脱硫指标的影响

磁黄铁矿属于较难浮选的含硫矿物，其活化剂种类与用量很关键，经过探索实验筛选，确定硫酸铜作其活化剂，考查了其用量对脱硫指标的影响，实验结果见表6。

从表6 可知，随着硫酸铜用量的增大，高硫铁中硫回收率先逐渐升高后趋于稳定，而脱硫尾矿中铁回收率呈下降趋势，故确定硫酸铜用量以200 g/t 为宜。

表6 硫酸铜用量反浮选脱硫实验结果Table 6 Test results of desulfuration by reverse flotation with copper sulfate consumption

2.5 捕收剂种类与用量对反浮选脱硫指标的影响

合适的捕收剂能大幅度提高浮选效率，许多研究也表明混合用药的分选效果比单独使用一种药剂的效果好[5]。考查了乙硫氮、丁黄药、丁铵黑药、石油磺酸钠等对脱硫指标的影响，实验结果见表7。

表7 捕收剂种类与用量反浮选脱硫实验结果Table 7 Test results of desulfuration by reverse flotation with type and amount of collector

从表7 可知，单一捕收剂对该粗精矿中硫脱除效果不好，组合捕收剂丁黄药+丁铵黑药效果最好，其用量以300 g/t+150 g/t 为宜。

2.6 捕收剂配比对反浮选脱硫指标的影响

固定丁黄药与丁铵黑药总用量为400 g/t，考查丁黄药与丁铵黑药配比对脱硫指标的影响，实验结果见表8。

从表8 可知，随着组合捕收剂丁黄药与丁铵黑药配比的不断增大，脱硫尾矿中铁回收率逐渐增高，但硫含量逐渐升高，综合考虑，丁黄药与丁铵黑药配比以3∶1 较为适宜。

表8 丁黄药与丁铵黑药配比反浮选脱硫实验结果Table 8 Test results of desulfuration by reverse flotation with ratio of xanthate and ammonium butoxide

2.7 浮选浓度对反浮选脱硫指标的影响

浓度也是影响浮选效果的一个关键因素，考查了浮选浓度对脱硫指标的影响，实验结果见表9。

从表9 可知，随着浮选浓度的提高，脱硫尾矿中硫含量先降低后升高，确定浮选脱硫浓度以40%为宜。

表9 浮选浓度反浮选脱硫实验结果Table 9 Flotation concentration reverse flotation desulfurization test results

2.8 脱硫后再磨细度对铁磁选指标的影响

脱硫后尾矿需要进行再磨再磁选才能得到高品位的铁精矿，考查了不同磨矿细度对再磁选铁精矿品位的影响，实验流程见图2，实验结果见表10。

图2 脱硫后再磨细度条件实验流程Fig.2 Test process of regrind fineness conditions after desulfurization

从表10 可知，随着磨矿细度的增加，磁选铁精矿品位逐渐升高，确定脱硫后再磨细度−0.037 mm 95.0%。

表10 脱硫尾矿再磨细度磁选实验Table 10 Test results of regrinding fineness magnetic separation of desulfurization tailings

综上可知，该磁铁矿粗精矿提质实验研究，通过先脱磁再反浮选脱硫再磨再磁工艺，可获得铁精矿铁品位60.85%、含硫0.99%，铁作业回收率72.13%实验指标。

3 工业应用

以实验室研究结果为依据，对铁粗精矿进行提质改造，优化现场流程结构配置，采用先反浮选脱硫，再阶段磨矿、阶段选别工艺流程。另外，丁黄药与丁铵黑药按3∶1 混合配制，使用更方便；最后一次精选采用淘洗磁选机，可以充分解开磁链和磁团聚，减少脉石矿物的夹杂[6]。工业应用工艺流程见图3，工业调试流程查定指标见表11，生产指标见表12。

表11 工业调试流程查定指标Table 11 Inspection indexes of industrial commissioning process

表12 铁精矿生产指标情况Table 12 Production indexesof iron concentrate

图3 工业应用铁粗精矿提质工艺流程Fig.3 Industrial application process flow of iron coarse concentrate quality improvement

从表11、12 可知，铁粗精矿提质改造后工艺流程适应性强，尤其是反浮选脱硫药剂种类少、流程短、操作简单，铁精矿品质稳定可靠，新增经济效益显著。

4 结论

（1）柿竹园多金属矿铁粗精矿TFe 品位为38.19%，S 为4.51%，该磁铁矿嵌布粒度极为微细，硫主要为磁黄铁矿，属于高硫细粒难选磁铁矿。

（2）粗精矿提质采用先反浮选脱硫，再通过阶段磨矿阶段选别的工艺流程，在铁粗精矿品位TFe 38.19%、含S 4.51%时，可以获得最终磁铁矿精矿品位TFe 60.85%、含S 0.99%，铁作业回收率72.13% 的实验指标，磁铁矿粗精矿提质效果显著。

（3）根据实验结果指导现工艺流程改造，优化现场流程结构配置，工业应用效果良好，磁铁矿铁粗精矿提质新增经济效益显著。

（4）反浮选脱硫药剂种类少、流程短、操作简单，丁黄药与丁铵黑药混合配制，使用更方便。在最后一次精选作业应用淘洗磁选机，可以充分解开磁链和磁团聚，减少脉石矿物的夹杂，保障精矿品质稳定。