贫磁铁矿阳离子反浮选降硅试验

张汉泉，闫学磊，路漫漫，汪凤玲

（武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北 武汉 430073）

郧西铁矿石中铁含量较低，原矿中全铁（TFe）含量约15%左右，属于贫磁铁矿。铁矿物的嵌布粒度较细，通过三磨三磁选流程，得到精矿品位为50%，产率16%左右，即单一弱磁选很难得到全铁品位超过60%的铁精矿。有害组分硫、磷含量较低，SiO2为要分选排除的主要脉石矿物，Al2O3含量达6.15%，也应在选矿过程中进一步降低。阳离子反浮选药剂制度简单，生产实践表明，与阴离子反浮选相比，铁精矿采用阳离子反浮选具有如下优点：①药剂制度简单。磁选精矿反浮选采用GE-609作捕收剂、淀粉作抑制剂，药剂制度相对简单。②节能。GE-609具有耐低温的特点，要求最低浮选温度为8℃，完全符合常温浮选的要求。而阴离子反浮选一般要求矿浆温度达到30℃左右，必须加温。因此，采用GE-609作为阳离子反浮选的捕收剂具有明显的节能效果。③弱碱性介质浮选，水路不结垢。铁矿阴离子反浮选通常要求矿浆pH值在11左右，同时要添加CaO作活化剂，而阳离子反浮选在中性或弱碱性条件下浮选，不加CaO，环水的结垢性不会增强。④对脉石的适应性强，脱硅效果好。GE-609对脉石的适应性强，脱硅效果好［1－4］。

1 矿石性质

陨西贫磁铁矿石原矿经过多次磁选仍不能得到较好分选效果，弱磁选粗精矿品位为51.76%，硅含量高达15.33%，粒度为－0.038mm 占80.62%。弱磁选粗精矿多元素分析结果见表1。由表1可知，铁矿石磁性率（FeO/TFe）为38.81%，属于原生磁铁矿，易磁选。四元碱度（CaO＋MgO）/（SiO2＋Al2O3）＝0.18，为典型的酸性氧化矿。因此，考虑用反浮选工艺脱除铁矿中的硅等杂质。

表1 弱磁选粗精矿多元素分析/%

2 条件试验

本次试验针对该矿原矿主要脉石矿物为含量SiO2的特点，进行了阴离子和阳离子捕收剂反浮选提铁降硅的研究［5］。阴离子反浮选药剂的选择性高，可以用浮选方法直接丢弃合格尾矿，但是选药剂制度复杂，药剂费用高，精矿较难过滤［6－8］，特别是对矿浆温度条件（30℃～35℃）要求高，山区选厂生产中难以满足。本研究选用的阳离子捕收剂GE-609，是目前市场上耐低温捕收剂之一。阳离子捕收剂单因素条件试验，主要是对抑制剂淀粉用量和捕收剂用量进行探索，本次试验所用的阳离子捕收剂是GE-609。

2.1 淀粉用量试验

在GE-609用量为0.20kg/t的条件下进行浮选，未采取加温措施，矿浆温度为10℃。试验结果见表2。随着淀粉用量的增加，精矿品位呈下降趋势，回收率有上升趋势，但在用量较小的情况下波动不大，选矿效率较高，变化也不大。从选矿效果和选矿成本方面综合考虑，选取0.10kg/t为淀粉的最佳用量。

表2 淀粉用量试验结果

2.2 捕收剂用量试验

在低温下（10℃）确定淀粉用量为0.10kg/t，改变捕收剂用量进行试验，试验结果见表3。从表3结果可以看出，随着捕收剂用量的增大，精矿品位逐步升高，最高可达64.95%，相应的精矿回收率不断下降。综合考虑，捕收剂用量为0.20kg/t时浮选效率最高，所以确定捕收剂GE-609的最佳用量为0.20kg/t。

表3 捕收剂用量试验结果

2.3 分段加药试验

根据文献报道［9］，分段加药可改善浮选效果，并减少捕收剂用量，因此考虑分段加药，故在捕收剂为0.15kg/t和0.20kg/t的用量下，进行了粗选和精选分段加药试验，结果见表4。比较表4中一次性加药0.15kg/t和0.20kg/t的结果得知，分段加药没有明显改善浮选效果。所以，在后续试验中捕收剂还是一次性加入。

表4 捕收剂分段加药试验结果

2.4 扫Ⅰ阶段淀粉用量试验

为了降低尾矿品位，提高精矿回收率，在一次粗选的基础上，进行了扫选试验。粗选淀粉用量为0.10kg/t，捕收剂用量为0.16kg/t，试验结果见表5。从以上结果可以看出，增加一次扫选后，尾矿品位得到了下降，减少捕收剂用量精矿的回收率有明显的上升。但是精矿品位下降明显，故捕收剂用量应增加。扫Ⅰ的定粉用量为0.20kg/t效果较好，但未达到理想的指标，且淀粉用量过大时，所以准备进行第二次扫选作业。

表5 扫Ⅰ淀粉用量试验结果

2.5 扫Ⅱ阶段淀粉用量试验

由于一次扫选效果不理想，故进行第二次扫选试验。粗选淀粉用量为0.10kg/t，捕收剂用量为0.20kg/t，第一次扫选淀粉用量为0.20kg/t。试验流程见图1，试验结果见表6。从表6可以看出，随着淀粉用量的增大，尾矿品位明显降低，在淀粉用量为0.30kg/t时，浮选效果最佳，故确定0.30kg/t为扫Ⅱ的淀粉最佳用量。

2.6 温度条件试验

根据文献报道，GE-609对低温有较强的适应性，故在上述条件试验得到的最佳条件下进行温度探索试验，最低温度为5℃。试验结果见表7。从表7可以看出，在该药剂制度下，低温浮选得到的精矿品位明显比高温浮选得到的精矿品位高，在5℃条件下，精矿品位最高为63.44%，回收率为63.12%；在20℃条件下，精矿品位为61.91%，回收率为69.79%。可见，GE-609在该药剂制度条件下，对低温有较强的适应性。

图1 扫Ⅱ阶段淀粉用量试验流程图

表6 扫Ⅱ阶段淀粉用量试验结果

表7 矿浆温度试验结果

3 闭路试验

为提高精矿回收率，在开路的基础上进行了闭路试验流程试验。入浮原矿经一次粗选得到最终精矿，粗选泡沫产品经两次扫选后，得到最终尾矿。第一次扫选的精矿返回到粗选，尾矿进行第二次扫选。第二次扫选尾矿为最终尾矿，精矿返回到第一次扫选。试验结果表明，在该药剂制度下，返回中矿量大且品位低严重恶化原矿，导致最终精矿产率高，品位低回收率低。因此，考虑在该流程基础上，增加一次精选即入浮原矿经一次粗选和一次精选得到最终精矿。精选的尾矿和第一次扫选的精矿返回到粗选，第二次扫选的精矿返回第一次扫选，闭路试验浮选流程工艺见图2。

4 产品分析

浮选精矿多元素分析见表8。由表8可以看出，阳离子反浮选最终铁精矿中铁品位达64.19%，SiO2的脱除率达到了50.36%。有害元素硫、磷都较低，Al2O3、CaO、MgO的含量都能满足高炉冶炼的要求，是优质铁精矿。通过对铁精矿产品多元素分析表明，四元碱度（CaO＋MgO）/（SiO2＋Al2O3）为0.32，碱度比原矿增加。属于典型酸性矿石，可用于生产烧结矿或氧化球团矿。

图2 陨西铁矿石反浮选闭路试验数质量流程

表8 最终精矿多元素分析

5 结论

1）陨西铁矿石原矿通过三段磁选，可以抛弃大量尾矿，但是精矿品位仅为51.76%，硅含量高达15.33%，Al2O3含量达6.15%，需通过其他工艺流程来提高精矿品位。

2）由阳离子反浮选条件试验可知，在合理的药剂制度下，进行一粗一精两扫开路反浮选小型闭路流程试验，最终获得较好指标：精矿产率为63.10%，精矿品位为64.19%，回收率为78.32%，Al2O3、SiO2含量大幅度降低，符合高炉冶炼要求。

3）反浮选尾矿如果返回磨矿磁选系统形成闭路，回收率会大幅度提高，本文未做详细介绍。阳离子反浮选药剂制度简单，受温度条件影响小，对低温有较强的适应性，易于组织生产。

［1］葛英勇，陈达，余永富.耐低温阳离子捕收剂G-601反浮选磁铁矿的研究［J］.金属矿山，2004（4）：32-34.

［2］王春梅，葛英勇，王凯金，等.GE-609捕收剂对齐大山赤铁矿反浮选的初探［J］.有色金属：选矿部分，2006（4）：41-43.

［3］陈达.阳离子捕收剂分离磁铁矿和石英的研究［D］.武汉：武汉理工大学，2004，12.

［4］唐晓玲，陈毅琳，高泽宾，等.酒钢选矿厂焙烧磁选铁精矿阳离子反浮选生产实践［J］.金属矿山，2008（11）：43-46.

［5］刘动.反浮选应用于铁精矿提铁降硅的现状及展望［J］.金属矿山，2003（2）：38-42.

［6］张汉泉，汪凤玲，李浩.鲕状赤铁矿磁化焙烧－磁选－反浮选降磷试验［J］.武汉工程大学学报，2011，33（3）：29-32.

［7］宋仁峰，李维兵，刘华艳，等.我国铁矿石反浮选技术发展综合评述［J］.金属矿山，2009（9）：13-19.

［8］张汉泉，汪凤玲.贫磁铁矿反浮选硅磷试验［J］.武汉工程大学学报，2012，34（2）：50-53.

［9］葛英勇，余永富，陈达，等.脱硅耐低温捕收剂GE-609的浮选性能研究［J］.武汉理工大学学报，2005，27（8）：17-19.