太钢袁家村铁矿抑制剂KDF药剂制度优化方法研究

梅建庭 赫荣安 杨 威1，

(1.天津天宝翔科技有限公司，天津 津南 300350；2.鞍山市天翔工业科技有限公司，辽宁 鞍山 114032)

0 引言

太钢袁家村铁矿属于鞍山式铁矿类型，具有矿粒小、泥化严重等特点[1-3]，选矿工程设计年处理原矿量2 200万t，采用粗破-半自磨-球磨I-弱磁-强磁-球磨Ⅱ-反浮选工艺流程。反浮选工艺流程为“一粗一精三扫”闭路流程，三扫精返一扫，一扫精、二扫精和精选尾矿合并返到粗选。使用的浮选药剂为调整剂、抑制剂、活化剂和捕收剂，现场使用的抑制剂为玉米淀粉。为了进一步降低尾矿，提高铁精矿作业回收率，研究捕收能力强、选择性好的捕收剂是药剂研发的主要方向[4，5]。但是，对抑制剂的研究比较少，抑制剂直接作用于铁矿物表面，具有更强的针对性和有效性[6]。

该研究使用新型抑制剂KDF代替淀粉，与现有药剂开展药剂制度优化，取得了最佳的药剂制度和浮选指标，为工业化推广提供依据。

1 浮选给矿矿样和药剂分析

1.1 浮选给矿分析

浮选给矿矿样由岚县矿业袁家村选矿部提供，矿样取自弱磁选-强磁选后的混磁精，反浮选工艺给矿矿样，浮选给矿矿样的粒度分析及铁物相分析见表1，化学多元素分析见表2，铁物相分析见表3。从上述3个表中指标可见，浮选给矿矿样TFe：43.16%，FeO：4.96%，粒度：-0.045 mm为90.87%，浮选给矿矿样含泥量较高。

表1 浮选给矿粒度及铁物相分析结果(质量分数) %

表2 浮选给矿化学多元素分析结果(质量分数) %

表3 浮选给矿铁物相分析结果(质量分数) %

1.2 新型抑制剂KDF

新型抑制剂KDF是以高分子化合物为主要原料，加入生成官能团的试剂和催化剂，经过环境友好合成过程，引入具有羧基、醛基和乙氧基功能的官能团，与铁矿物表面发生多种作用，特别是增加了对微细粒铁矿物选择性抑制能力更强的小分子有机化合物结构，在分子结构上增加了对微细粒铁矿物表面作用的亲固基团并与捕收剂在其表面产生竞争吸附，可使微细粒铁矿物的亲水性得到增强，加大了有效抑制的效果，从而减少微细粒铁矿物在尾矿中的金属流失。

1.3 浮选试验条件

浮选试验用XFD0.5升单槽浮选机，每次给矿量200 g，在36～37 ℃矿温和使用自来水的条件下开展试验。浮选试验按“一粗一精三扫”流程进行，见图1。

图1 浮选试验流程

2 药剂制度优化

2.1 抑制剂KDF与现场捕收剂组合条件优化

抑制剂使用KDF替代玉米淀粉，捕收剂是现场阴离子捕收剂RA-935-B，调整剂NaOH和活化剂CaO，按现场阴离子反浮选生产流程“一粗一精三扫”进行开路浮选试验，4种浮选药剂用量条件试验采用4因素3水平正交试验表安排试验，4因素分别是pH调整剂NaOH(A)、抑制剂KDF(B)、活化剂CaO(C)和捕收剂RA-935-B(D)，以浮选精矿品位β、回收率ε和选矿效率E作为评价选别效果的依据，在实验室初步试验的基础上，各水平取值如表4所示。按正交表L9(34)进行正交试验，实验结果见表5。

表4 开路试验各药剂用量及水平 (g·t-1)

表5 开路流程正交试验结果

从表5可以看出，6号试验取得的浮精品位和选矿效率最高，回收率指标也较高，因素水平组合为A1B2C3D2。由表6可以看出，各因素水平优化组合的较优条件，对浮精品位和选矿效率指标而言也是A1B2C3D2，这与表5的结果是一致的。所以较优的药剂用量是NaOH 875 g，KDF 1 250 g，CaO 300 g， 捕收剂480 g。又经闭路试验进一步验证最终确定新型抑制剂KDF与现场捕收剂组合的最佳药剂用量为NaOH 875 g，KDF 1 280 g，CaO 250 g，捕收剂480 g。

表6 正交试验结果分析

2.2 现场药剂用量优化试验

根据现场提供的当前生产实施的药剂制度，开展了实验室开路流程试验，试验结果见表7。

表7 现场药剂用量优化试验结果

5号试验取得的浮精品位达到了65%以上，回收率和选矿效率都比较高，其药剂用量NaOH 1 050 g，淀粉 800 g，CaO 400 g，捕收剂 420 g。可以作为下一步开展闭路试验的较优药剂制度。

3 闭路流程浮选试验及结果

现场捕收剂与新型抑制剂KDF及与现场抑制剂分别组合，在各自的较优条件下分别开展了闭路试验，对比结果见表8。KDF与现场捕收剂组合闭路试验数质量流程如图2所示。现场药剂闭路试验数质量流程见图3。

图2 KDF与现场捕收剂组合闭路试验数质量流程图

图3 现场药剂闭路试验数质量流程图

表8 两种抑制剂的闭路试验及结果

使用新型抑制剂KDF，在相同矿温(36～37 ℃)条件下，浮精品位由65.83%降到了65.50%，浮尾品位由14.31%降到11.63%，降低了2.68个百分点，回收率提高了3.42个百分点，达到了预期的效果。

在第三方监督下，重复开展了闭路流程试验，结果如表9所示。

表9 闭路流程验证试验结果

使用新型抑制剂KDF与使用现场玉米淀粉抑制剂相比，浮精品位提高0.21个百分点，浮尾品位降低了3.10个百分点，作业回收率提高了3.66个百分点。 NaOH 用量减少了16.67%，抑制剂用量增加了60%，CaO 用量减少了37.5%，捕收剂用量增加了14.29%。验证了试验指标的可靠性。

4 经济效益测算

4.1 降低尾矿品位带来的效益

岚县矿业2018年原矿处理量2 200万t，生产精矿量742 万t，原矿品位31.31%、精矿品位65%、尾矿品位14.17%。应用新型抑制剂的精矿品位位65.20%，浮尾品位降低1.89个百分点，浮尾量占综尾量的50%，则综尾品位由14.17%降到13.22%。

全年增加精矿量：

4.2 年药剂费用测算

4种药剂单耗的统计见表10，使用新型抑制剂的浮选作业NaOH用量降低6.09%、抑制剂增加6.61%、CaO降低11.06%、捕收剂增加13.924%。4种药剂单价分别按以下价格估算：NaOH：3 795.5元/t，玉米淀粉：2 416.5元/t，KDF：5 000元/t，CaO：540元/t，捕收剂：8 340.2元/t。

表10 4种药剂单耗统计结果

NaOH 2018年用量20 536 t，用量降低6.09%，节省费用：20 536×0.060 9× 3 795.5=474.68万元。玉米淀粉2018年用量11 782 t，使用新抑制剂用量增加6.61%，单价2 416.5元/t升到5 000元/t，增加的费用：11 782×1.066 1×5 000-11 782×2 416.5=3 433.27万元。CaO 2018年用量7 127 t，用量降低11.06%节省费用：7 127×0.110 6×540=42.57万元。捕收剂2018年用量3 719 t，用量增加13.924%的费用：3 719×0.139 24×8 340.2=431.88万元。全年药剂费用增加431.88+3 433.27-42.57-474.68=3 347.9万元，全年预计的经济效益1.617-0.334 79=1.282 2亿元。

5 结语

采用现场铁矿浮选工艺流程优化的药剂制度表明，使用新型抑制剂KDF代替现场淀粉抑制剂，在保持精矿品位稍有提高的前提下，尾矿品位有较大幅度降低，铁矿物回收率有较大幅度的提高。经初步测算，新抑制剂使用后，2018年增加精矿量26.95万t，年效益在1.28亿元以上，对企业“稳质降尾”和提高经济效益卓有成效。