中关铁矿铁精粉降硫提质试验研究

张庆博 任建辉 辉景欣 刘聪 刘云龙

（河北钢铁集团沙河中关铁矿有限公司）

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，铁矿石中的硫含量每升高0.1个百分点，焦比升高5个百分点，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，降低钢铁产品的质量。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，要消除或避免以上问题，需从源头解决［1-3］。

中关铁矿矿石以高硫、高镁、低磷、富铁为特征，在生产工艺流程设计中，有专门的脱硫工艺流程，但在实际试生产中发现铁精粉含硫量低，为了节约选矿成本，舍去了脱硫工艺。2021年中关铁矿全面正式生产，生产初期铁精粉含硫量较低，控制在0.2%以下，但随着井下采掘逐步深入，2022年井下采出矿石的硫含量急剧升高，最高1.723%，导致铁精矿硫含量达0.4%以上，发生销售扣款，精粉销售受阻。为了降低铁精矿中的硫含量，提高铁精矿质量，中关铁矿对铁精矿进行了脱硫试验研究，为脱硫工艺提供技术参考依据［4-5］。

1 矿样性质

原料为中关铁矿磁选铁精矿，铁品位约65.6%、磁性铁品位大于64.7%，含硫约0.5%，粒度-0.074 mm含量约62%。

1.1 光谱分析

对铁精矿进行混匀、缩分、取样化验，光谱分析结果见表1。

由表1 可知，该铁精矿中的主要杂质元素为硅、镁、氧、铝和硫元素，其他元素含量很低。

1.2 元素分析

铁精矿元素分析结果见表2。

1.3 粒度分析

铁精矿粒度组成筛析结果见表3。

由表3可知，硫在铁精矿粗粒中的含量高于细粒级中的含量。

1.4 硫物相测定

铁精矿硫物相分析结果见表4。

由表4可知，92.16%的硫分布在硫化矿物中。

1.5 单体解离度

不同磨矿细度下磁黄铁矿和黄铁矿的解离度特征见表5。

由表5 可知，在不磨矿的条件下，磁黄铁矿的解离情况较好，磨矿细度为-0.045 mm 占95%时，磁黄铁矿和黄铁矿的解离度分别为91.24%和70.32%，磁黄铁矿解离度较高，黄铁矿解离度较差；当磨矿细度为-0.025 mm 占95%时，磁黄铁矿和黄铁矿解离度分别为97.82%和89.32%，此时黄铁矿解离度才较充分。

1.6 铁精矿中硫的赋存状态

铁精矿中硫大部分以独立矿物的形式存在，未见有其他形式存在的硫，这些独立矿物绝大部分为磁黄铁矿和黄铁矿，偶见黄铜矿。

1.7 影响铁精矿脱硫的矿物学因素研究

铁精矿中大部分硫以磁黄铁矿和黄铁矿的形式存在，其嵌布粒度较细。影响硫脱除的矿物学因素为黄铁矿的嵌布粒度，铁精矿中存在的黄铁矿嵌布粒度细，粗矿较难与脉石矿物单体解离，磁黄铁矿虽然解离度比黄铁矿高，但是磁性强，会随之进入铁精矿，而且铁精矿中存在脉石矿物，其中碳酸盐矿物有方解石、白云石，含硅脉石矿物有长石及石英等硅酸盐类等矿物，这些脉石矿物与含硫矿物连生，也影响硫的脱除和铁精矿质量的提高。

2 直接塔磨—磁选试验研究

试验设备为GHJM 塔磨机和ϕ400×240 电磁磁选机。试验流程见图1，试验结果见表7。

由表7 可知，当磨矿细度提高到-0.025 mm95%时，可获铁品位71.02%、硫含量0.23%的铁精矿。

3 浮选降硫试验研究

为了对比降硫成本，进行了全粒级浮选降硫试验研究。

3.1 全粒级浮选捕收剂用量试验

浮选降硫试验流程见图2。

由表8可知，当捕收剂用量为（80+40）g/t以上时，可获得产率98.31%、铁品位65.86%的铁精矿，精矿中硫含量降低到0.2%以下，说明浮选可有效降低铁精矿中的硫含量。

3.2 分级浮选试验

由上述分析可知，各粒级中铁精矿粒度越粗硫含量越高。为了降低浮选成本，对各粒级产品进行单粒级浮选，以确定浮选效率和效果。试验流程见图2，试验结果见表9。

由表9可知，各粒级经1粗1扫浮选后，铁精矿中的硫均可降低到0.2%以下，且粒度越细，铁精矿损失越多，说明细粒级夹杂严重，分选效果不如粗粒级效果好且单粒级浮选效果好于全粒级浮选效果，特别是粗粒级浮选效果更好。

3.3 粗细粒级分别浮选试验

为了简化浮选流程，将铁精矿分为+0.045 mm和-0.045 mm 2 个粒级分别浮选，以确定浮选效率和效果。试验流程见图2，试验结果见表10。

由表10 可知，粗粒级经1 粗1 扫浮选后，比细粒级分选效果好，且产率低于细粒级。

4 -0.045 mm粒级淘洗试验

将铁精矿中-0.045mm 粒级产品配制成浓度33%的矿浆进行淘洗试验，淘洗机参数和试验结果见表11。

由表11可知，-0.045 mm粒级矿样经淘洗机淘洗后，铁精矿硫含量明显降低，在0.22%～0.25%。在固定磁场95.54 kA/m、循环磁场83.60 kA/m、补偿磁场83.60 kA/m、上升水量1 300 L/h时，可得到硫含量0.22%、产率94.27%的铁精矿，表明淘洗机对细粒级样品有较好的提品降硫效果。

5 全粒级淘洗机试验

全粒级淘洗条件及试验结果见表12。

由表12 可知，全粒级铁精矿经淘洗机淘洗后，铁精矿硫含量降低不明显，在固定磁场1 200 kA/m、循环磁场1 050 kA/m、补偿磁场1 050 kA/m、上升水量1 300 L/h时，可得到硫含量0.40%、产率93.11%的铁精矿，表明淘洗机对全粒级产品脱硫效果一般。

6 结语

（1）中关铁矿弱磁选铁精矿92%以上的硫分布在硫化矿物中，且大部分硫以磁黄铁矿和黄铁矿的形式存在，其嵌布粒度较细。弱磁选铁精矿在磨矿细度提高到-0.025 mm95%时，可获铁品位71.02%、硫含量0.23%的铁精矿。

（2）全粒级浮选试验说明，浮选可有效降低铁精矿中的硫含量，随着粒度变细，铁精矿损失越多，细粒级分选效果不如粗粒级效果好。

（3）-0.045 mm 粒级铁精粉经淘洗机淘洗选别后，铁精矿中的硫含量降低到0.22%，表明淘洗机对-0.045 mm 粒级样品有较好的提品降硫效果。全粒级铁精矿经淘洗机淘洗选别后，精矿硫含量降低不明显，脱硫效果一般。

（4）为了降生产成本且实现精粉降硫的目的，+0.045 mm 粒级可优先采用浮选脱硫实现生产要求，如果对铁精矿中硫含量要求较高，可将-0.045 mm粒级产品采用淘洗机处理。