青海某高硫铁矿弱磁精矿提铁降硫试验

廖军平 黄自力 崔 军 高 斯 王福坤 叶子青

（1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉430081；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北 武汉430081；3.青海南川美格金属粉末开发有限公司，青海 格尔木730000）

铁精矿硫含量是衡量铁精矿质量高低的重要标准之一，根据钢铁冶炼要求可知，铁矿石中硫含量每升高0.1个百分点，焦比升高5个百分点［1］，焦比的升高会对高炉炼铁产生有害影响。在冶炼过程中，铁精矿中的硫一部分以硫的气态化合物形式产出，另一部分则进入生铁中，含硫的生铁在其热加工时会产生热脆等现象，降低钢铁的产品质量［2-3］。硫的气态化合物排放到大气中将会对环境产生污染，如造成酸雨、水污染及土壤酸化等。为了消除或避免以上问题，需从源头解决。黄铁矿在磁选过程中就能脱除，但磁黄铁矿因具有强磁性易混入磁选铁精矿中，而浮选是去除磁黄铁矿的有效方法［4-5］。

1 试样性质

1.1 试样物质组成

试验矿样为青海某高硫铁矿的弱磁选铁粗精矿。对试样进行化学多元素分析和矿物组成分析，结果分别如表1和表2所示。

由表1可知，试样铁品位为57.30%，硫品位较高，达9.35%，不能直接进行钢铁冶炼，在降硫和提铁方面均有较大空间。

由表2可知，试样主要金属矿物是磁铁矿、磁黄铁矿，其次是闪锌矿、黄铁矿，少量黄铜矿等，脉石矿物主要为方解石、云母、绿帘石和石英等。

1.2 试样磁铁矿嵌布特征

试样中磁铁矿多呈次角状、次圆状或不规则状等零散分布，多见单晶体（图1）；部分磁铁矿与闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿等硫化矿交代或连生，可被闪锌矿、磁黄铁矿包裹或连生（图2、图3），裂隙中常见黄铜矿、磁黄铁矿、闪锌矿、辉铜矿等分布，可被赤铁矿交代，少量磁铁矿与脉石矿物连生，粒径0.01～0.1 mm不等。试样结构构造与磁铁矿嵌布特征复杂，矿物间相互包裹交代，受构造应力作用产生的磁铁矿网状碎裂被后期矿物充填交代，使其嵌布结构更加复杂。此外，从磁铁矿单体解离度分析结果（表3）可以得知，磁铁矿单体解离度为77.7%，且主要分布在细粒级中，故需细磨进一步提高磁铁矿单体解离度。

2 试验结果及讨论

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试样要进行提铁降硫必须细磨以达到合适的单体解离度。为此，首先进行了先磁后浮和先浮后磁2种探索试验方案对比。结果表明：先磁后浮得到的最终铁精矿硫品位比先浮后磁的高，进一步分析表明，该高硫铁矿中的硫铁矿主要是磁黄铁矿，而磁黄铁矿的特点是细磨易泥化、易氧化，虽然先磁后浮方案在磁选过程中可以先脱除矿泥，但是该工艺过程会使细磨产生的新鲜矿物表面尤其是新鲜的磁黄铁矿表面会被氧化导致矿物表面被氧化膜覆盖，这为后续浮选增加了很大难度。因此最终选择先浮后磁的试验方案。

2.1 磨矿细度试验

选择立式搅拌磨机进行磨矿，磨矿浓度为70%。磨矿产品在自然pH（pH=6.76）、活化剂CuSO4总用量为100 g/t（磨机和浮选槽中各加入50 g/t）、捕收剂高级黄药（烃基碳原子数大于4的黄药，下同）用量为200 g/t、起泡剂2号油用量为60 g/t条件下进行反浮粗选试验，结果见图4。

由图4可知：随着磨矿细度的增加，铁粗精矿铁品位先小幅升高后小幅降低，但总体变化幅度不大，铁回收率先升高后降低，硫品位先逐渐降低后小幅升高；当磨矿细度为-0.038 5 mm占95.48%时，铁粗精矿硫品位最低，而铁品位、铁回收率最高；随着磨矿细度的进一步提高，试样中磁黄铁矿发生过磨，泥化严重，铁粗精矿指标降低。因此，确定磨矿细度为-0.038 5 mm占95.48%。

2.2 活化剂试验

在磨矿细度为-0.038 5 mm占95.48%条件下进行活化剂试验。

2.2.1 活化剂种类试验

因磁黄铁矿可浮性较差，为实现其与磁铁矿的有效分离，需选用高效活化剂来提高磁黄铁矿的表面疏水性，提高磁黄铁矿可浮性。固定硫酸调节矿浆pH值为5.0，高级黄药用量为200 g/t，2号油用量为60 g/t，活化剂CuSO4总用量为200 g/t（磨机和浮选槽中各加入100 g/t），活化剂Na2S用量为40 g/t（加入磨机中），活化剂H2C2O4用量为200 g/t（加入磨机中）。试验结果如表4所示。

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从表4可以看出，当采用CuSO4+Na2S+H2C2O4复合活化剂时，脱硫效果最好，铁粗精矿硫品位降至2.25%。因此，采用CuSO4+Na2S+H2C2O4为复合活化剂。

2.2.2 Na2S用量试验

在硫酸调节矿浆pH值为5.0、活化剂CuSO4总用量为200 g/t（磨机和浮选槽种各加入100 g/t），H2C2O4用量为200 g/t（加入磨机中），高级黄药用量为200 g/t、2号油用量为60 g/t条件下，考察Na2S（加入磨机中）用量对铁粗精矿指标的影响，结果如图5所示。

从图5可以看出，随Na2S用量的增加，全铁品位先增后减，Na2S用量为40 g/t时，硫品位最低。硫品位过最低点后一直增加，是因为Na2S过量后，S2-发生水解，产生HS-吸附在硫化矿表面与捕收剂产生了竞争吸附，从而使铁粗精矿硫品位提高。因此，确定Na2S最佳用量为40 g/t。

2.2.3 CuSO4总用量试验

在硫酸调节矿浆pH值为5.0、Na2S用量为40g/t（加入磨机中），H2C2O4用量为200 g/t（加入磨机中），高级黄药用量为200 g/t、2号油用量为60 g/t条件下，考察CuSO4总用量（磨机和浮选槽种各加入总用量的50%）对铁粗精矿指标的影响，结果如图6所示。

从图6可以看出，随着CuSO4总用量的增加，铁粗精矿铁品位先增后减，而铁回收率和硫品位均为先减后增，当CuSO4总用量为200 g/t时，铁粗精矿铁品位最高。因此，确定CuSO4总用量为200 g/t。

2.2.4 H2C2O4用量试验

在硫酸调节矿浆pH值为5.0、活化剂CuSO4总用量为200 g/t（磨机和浮选槽种各加入100 g/t），Na2S用量为40 g/t（加入磨机中），高级黄药用量为200 g/t、2号油用量为60 g/t条件下，考察H2C2O4（加入磨机中）用量对铁粗精矿指标的影响，结果如图7所示。

由图7可知，随着H2C2O4用量的增加，铁粗精矿铁品位先增加后基本不变，而铁回收率和硫品位均先降低后基本不变，当H2C2O4用量为200 g/t时，铁粗精矿硫品位较低，当H2C2O4用量大于200 g/t时，硫品位随H2C2O4用量增加减小趋势明显减缓。因此，确定H2C2O4用量为 200 g/t。

2.3 捕收剂试验

在条件试验确定的最佳磨矿细度和活化剂条件下进行捕收剂试验。

2.3.1 捕收剂种类试验

在硫酸调矿浆pH值为5.0，2号油用量为60 g/t条件下，考察捕收剂种类对铁粗精矿指标的影响（4种捕收剂或其组合：高级黄药、丁黄药、高级黄药+丁铵黑药（1∶1）和高级黄药+丁黄药（1∶1）总用量均为300 g/t），结果见表5。

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从表5可以看出：不同捕收剂组合所得铁粗精矿铁品位及回收率相差不多，当用高级黄药+丁铵黑药作为组合捕收剂时，铁粗精矿硫品位可降至1.91%。因此，确定高级黄药+丁铵黑药为组合捕收剂进行试验，且丁铵黑药本身具有起泡性能，可以不添加2号油。

2.3.2 捕收剂用量试验

在硫酸调矿浆pH值为5.0，捕收剂丁铵黑药与高级黄药用量比为1∶1条件下，考察捕收剂总用量对铁粗精矿指标的影响，结果见图8。

从图8可以看出：随着捕收剂总用量的增加，铁粗精矿铁品位先增加后降低，铁回收率和硫品位均先降低后增加；当捕收剂总用量为400 g/t时，铁粗精矿铁品位最高且含硫量最低。因此，确定捕收剂总用量为400 g/t。

2.4 扫选试验

从条件试验结果可知，1次粗选仅能使铁粗精矿硫含量降至1.17%，要进一步降低铁精矿硫含量需对其进行扫选。扫选加药种类和顺序同粗选，1次扫选不加pH调整剂硫酸，其余药剂用量为粗选用量的一半；2次扫选除不加pH调整剂硫酸，其余药剂用量为1次扫选用量的一半；3次扫选药剂用量为2次扫选用量的一半。试验结果见表6。

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从表6可以看出，随着扫选次数的增加，所得铁精矿硫含量下降趋势明显放缓，而铁回收率下降明显，且2次扫所得选铁精矿硫品位可降至1.05%；故扫选次数定为2次。

2.5 磁选试验

磁黄铁矿按晶体结构主要分为单斜晶系和六方晶系2类：六方晶系磁黄铁矿磁性弱、可浮性差、S含量与Fe含量之比（S/Fe）低；单斜晶系磁黄铁矿磁性强、可浮性好、S/Fe相对较高［6］。为实现六方晶系磁黄铁矿与磁铁矿的有效分离，试样经1粗2扫反浮选所得铁精矿在磁场强度为47.75 kA/m条件下进行弱磁选，最终铁精矿全铁品位、回收率分别为66.57%、50.94%，硫品位0.82%，达到用户要求。

在条件试验的基础上按图9流程进行闭路试验，结果见表7。

3 结 论

（1）试样主要金属矿物为磁铁矿，硫化矿主要是磁黄铁矿，其次是闪锌矿和黄铁矿；试样有用矿物嵌布粒度较细，磁铁矿与硫铁矿嵌布关系复杂，相互包裹交代，需要细磨来实现其充分单体解离。

（2）采用先浮后磁联合流程，试样与Na2S、H2C2O4及CuSO4一同放入搅拌磨机中细磨至-0.038 5 mm占95.48%，用硫酸调节矿浆pH，以CuSO4+Na2S+H2C2O4为复合活化剂，高级黄药+丁铵黑药为捕收剂，经1粗2扫3精反浮选，反浮选精矿在47.75 kA/m场强下弱磁选，得到最终铁精矿铁品位为66.57%、硫品位为0.82%、铁回收率为50.94%，副产品硫精矿硫品位为53.27%，回收率为38.31%。

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［4］ 曹永丹，程建忠，刘占全，等.内蒙古某高硫磁铁矿复合活化—脱硫浮选试验研究［J］.有色金属：选矿部分，2015（6）:54-57.Cao Yongdan，Cheng Jianzhong，Liu Zhanquan，etal.Experimental study on composite activated-desulphurization flotation of a highsulfur magnetite in Inner Mongolia［J］.Non-ferrous Metals：Mineral Processing Section，2015（6）:54-57.

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