司家营铁矿磁选精矿阳离子反浮选试验研究

王伟之 孟庆磊 张庆丰 李富平

(1.河北联合大学矿业工程学院，河北 唐山 063009；2.河北省矿业开发与安全技术实验室，河北 唐山 063009；3.河北钢铁集团矿业有限公司司家营铁矿，河北 唐山 063000)

司家营铁矿磁选精矿阳离子反浮选试验研究

王伟之1,2孟庆磊1张庆丰3李富平1

(1.河北联合大学矿业工程学院，河北 唐山 063009；2.河北省矿业开发与安全技术实验室，河北 唐山 063009；3.河北钢铁集团矿业有限公司司家营铁矿，河北 唐山 063000)

河北钢铁集团矿业有限公司司家营铁矿选矿厂采用以NaOH为pH调整剂、淀粉为抑制剂、石灰为活化剂、GK-68为捕收剂的阴离子反浮选工艺处理弱磁选和强磁选所得混合精矿，存在药剂制度复杂且矿浆需加温的弊端。为此，从武汉理工大学研制的阳离子捕收剂GE-609和中南大学研制的阳离子捕收剂HYS-2中筛选出GE-609对司家营铁矿选矿厂磁选混合精矿进行了阳离子反浮选试验，并模拟现场流程和药剂制度进行了阴离子反浮选对比试验。试验结果表明，在常温和不改变原有流程结构的情况下，GE-609仅与淀粉1种药剂配合，可获得铁品位为65.37%、铁回收率为84.10%的最终铁精矿，而模拟阴离子反浮选在40 ℃下所获最终铁精矿的铁品位为65.55%、铁回收率为79.44%。由此可见，采用GE-609进行阳离子反浮选不仅可达到实现常温浮选和简化药剂制度的目的，还可较大幅度地提高铁的回收率。

磁选混合精矿 阳离子反浮选 阳离子捕收剂GE-609 常温浮选

近几十年，我国复杂难选铁矿石的选矿技术得到了长足的发展，其中反浮选工艺成为了处理复杂难选铁矿石的重要手段[1-2]。尤其是对于磁铁矿-赤铁矿混合型难选铁矿石，反浮选技术的应用越来越广泛[3-4]。

河北钢铁集团矿业有限公司司家营铁矿选矿厂采用阶段磨矿、粗细分级、重选、弱磁选—强磁选—阴离子反浮选流程处理磁铁矿-赤铁矿混合型铁矿石，其中阴离子反浮选工艺存在矿浆需加温及药剂制度较复杂的问题。本研究开展阳离子反浮选试验，以求达到实现常温浮选，简化药剂制度，降低选矿成本的目的。

1 试验矿样和药剂

1.1 矿 样

试验矿样取自生产现场的阴离子反浮选作业给矿，为弱磁选和强磁选所得混合精矿。矿样中铁矿物主要为磁铁矿和赤铁矿，还含有少量假象赤铁矿、半假象赤铁矿及褐铁矿；脉石矿物主要为石英。矿样的化学多元素分析结果见表1，铁物相分析结果见表2，粒度组成分析结果见表3。

表1 矿样化学多元素分析结果

Table 1 Chemical element analysis result of the sample %

表2 矿样铁物相分析结果

Table 2 Iron phase analysis result of the sample %

表3 矿样粒度分析结果

表1表明，矿样的铁品位为39.27%，主要杂质为SiO2，有害元素S和P含量较低。

表2表明，矿样中的铁主要赋存于磁铁矿中，其次赋存于赤、褐铁矿中，其他形态的铁很少。

表3表明，矿样粒度较细，-0.074 mm粒级和-0.038 mm粒级分别占88.10%和53.39%，且粒级越细，铁含量越高，其中-0.038 mm粒级的铁分布率达到了79.82%。

1.2 药 剂

(1)阳离子捕收剂。一种为GE-609，淡黄色液体，另一种为HYS-2，棕色液体，均与水配成浓度为1%的溶液使用[5-7]。

(2)阴离子捕收剂。浓度为6%的GK-68溶液。

(3)分散剂(用于阳离子反浮选试验)。分析纯碳酸钠，配成浓度为10%的溶液使用。

(4)pH值调整剂(用于阴离子反浮选对比试验)。浓度为20%的NaOH溶液。

(5)活化剂(用于阴离子反浮选对比试验)。石灰粉末。

(6)抑制剂(用于阳离子反浮选试验和阴离子反浮选对比试验)。浓度为6%的荷化淀粉溶液。

上述药剂中，GE-609由武汉理工大学提供，HYS-2由中南大学提供，GK-68溶液、NaOH溶液、淀粉溶液和石灰粉末取自司家营铁矿选矿厂的配药车间。

2 试验方法

(1)探索试验。采用1次粗选流程对阳离子捕收剂GE-609和HYS-2进行筛选，并考察分散剂碳酸钠对阳离子反浮选效果的影响。

(2)阳离子反浮选药剂用量试验。采用1次粗选、1次精选流程，通过单因素条件试验确定阳离子反浮选的药剂用量。

(3)流程试验。根据阳离子反浮选药剂用量试验结果，参照现场流程结构进行阳离子反浮选的开路和闭路流程试验，并参照现场药剂制度和流程结构进行阴离子反浮选的闭路流程对比试验。

试验中粗选和精选设备采用XFD-Ⅳ型1.5 L单槽浮选机，扫选设备采用XFD-Ⅲ型1.0 L单槽浮选机；阳离子反浮选在室温(20 ℃左右)下进行，阴离子反浮选时控制矿浆温度为40 ℃。

3 试验结果

3.1 探索试验结果

3.1.1 阳离子捕收剂筛选结果

以淀粉为铁矿物的抑制剂[8]，按图1流程比较GE-609和HYS-2的阳离子反浮选效果，试验结果见表4。

图1 阳离子捕收剂筛选试验流程

表4表明，使用GE-609时，粗精矿的铁品位可达到55.40%，而使用HYS-2时，粗精矿的铁品位仅为41.51%，分选效果不明显。因此，确定后续阳离子反浮选试验以GE-609作为捕收剂。

表4 阳离子捕收剂筛选试验结果

Table 4 Exploratory test results of cationic collector selection %

3.1.2 分散剂对阳离子反浮选效果的影响

考虑到阳离子捕收剂对矿泥的敏感程度较高，故尝试添加分散剂碳酸钠[9-10]以求得到更好的阳离子反浮选效果。试验流程见图2，试验结果见表5。

图2 添加分散剂的探索试验流程

Table 5 Exploratory test results after adding dispersant agent %

将表5结果与表4结果对比可知，添加了碳酸钠后，粗精矿的铁品位和铁回收率不仅没有得到提高，反而出现了较明显的下降，故在后续的阳离子反浮选试验中不再添加碳酸钠。

3.2 阳离子反浮选药剂用量试验结果

阳离子反浮选药剂用量试验流程见图3。

图3 阳离子反浮选药剂用量试验流程

3.2.1 淀粉用量试验结果

固定GE-609粗选用量为260 g/t、精选用量为130 g/t，按图3流程进行淀粉用量试验，试验结果见图4。

图4 淀粉用量试验结果

由图4可知：随着淀粉用量的增加，精矿的铁品位呈下降趋势而铁回收率呈上升趋势；当淀粉用量超过1 500 g/t后，抑制作用过强，导致精矿铁品位急剧下降。为保证精矿的铁品位，确定淀粉的用量为1 500 g/t。

3.2.2 GE-609用量试验结果

固定淀粉的用量为1 500 g/t，GE-609的粗、精选用量比为3∶1，按图3流程进行GE-609用量试验，试验结果见图5。

图5 GE-609用量试验结果

图5显示：随着GE-609用量的增加，精矿的铁品位不断上升而铁回收率不断下降；当GE-609的粗选用量为280 g/t时，精矿的铁品位已达到65%以上。因此，将GE-609的粗选用量定为280 g/t，相应的精选用量为93.3 g/t。

3.3 阳离子反浮选开路流程试验结果

根据前述试验结果，参照现场流程结构进行了阳离子反浮选开路流程试验。试验中考虑到后续闭路流程试验时精矿的铁品位将有所下降，故将GE-609的精选用量增加到粗选用量的一半即140 g/t。试验流程见图6，试验结果见表6。

图6 阳离子反浮选开路试验流程

Table 6 Test results of open-circuit process of cationic reverse flotation %

由表6可见：将GE-609的精选用量增加到140 g/t后，使开路流程试验的精矿铁品位达到了67.03%，从而为形成闭路后精矿的铁品位仍能保持在65%以上提供了保障，同时经过两次扫选，使尾矿的铁品位降到了7.33%的较低水平。

3.4 闭路流程试验结果

在开路流程试验基础上进行了阳离子反浮选闭路流程试验，同时按相同流程结构，参照现场药剂制度进行了阴离子反浮选闭路流程对比试验。试验流程见图7和图8，试验结果见表7。

图7 阳离子反浮选闭路试验流程

由表7可知，以GE-609为捕收剂进行阳离子反浮选，可获得铁品位为65.37%、铁回收率为84.10%的铁精矿，与阴离子反浮选相比，不仅实现了常温浮选，简化了药剂制度，还使铁回收率提高了4.66个百分点。

图8 阴离子反浮选闭路试验流程

Table 7 Test results of closed-circuit process %

4 结 论

阳离子捕收剂GE-609具有耐低温、捕收能力强、用量低、易消泡等优点。采用该捕收剂对司家营铁矿选矿厂的磁选混合精矿进行阳离子反浮选，不仅可解决现场采用阴离子反浮选工艺所存在的矿浆需加温、药剂制度较复杂问题，还可较大幅度地提高铁的回收率。

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(责任编辑 孙 放)

Experimental Study on Cationic Reverse Flotation of the Magnetic Concentrate in Sijiaying Iron Mine

Wang Weizhi1,2Meng Qinglei1Zhang Qingfeng3Li Fuping1

(1.CollegeofMiningEngineering，HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009，China；2.HebeiProvinceKeyLaboratoryofMiningDevelopmentandSafetyTechnology，Tangshan063009，China；3.SijiayingIronMine，HebeiIronSteelGroupMiningCo.，Ltd.，Tangshan063000，China)

There are disadvantages of complex reagent system,and the pulp need to be warmed in Iron Plant of Sijiaying,Hebei Iron Steel Group Mining Co.,Ltd.,for using NaOH,starch,lime,GK-68 as pH regulator,depressor,activator,collector respectively in anionic reverse flotation technology to deal with the mixed concentrate of both low and high intensity magnetic separation.Therefore,GE-609,a cationic collector,developed by Wuhan University of Technology is chosen from HYS-2,another cationic collector,developed by Central South University,for cationic reverse flotation test on mixed magnetic concentrate from Sijiaying Iron Plant.The comparison test on the cationic reverse flotation was carried out by simulating the on-site process and reagent system.The results show that iron concentrate with iron grade of 65.37% and recovery of 84.10% was obtained by using GE-609 and only one reagent-starch with the original process at room temperature,while iron concentrate with iron grade of 65.55% and recovery of 79.44% was received by simulating anionic reverse flotation at 40 ℃.Obviously,the cationic reverse flotation with GE-609 can achieve the goal of flotation in room temperature and simplifying the reagent system,and greatly improve the iron recovery.

Mixed concentrate from magnetic separation，Cationic reverse flotation，Cationic collector GE-609，Flotation in room temperature

2014-10-11

国家国际科技合作专项(编号：2012DFR70320)。

王伟之(1974—)，女，副教授，博士。

TD951.1，TD923+.13

A

1001-1250(2015)-02-058-05