重庆某高磷鲕状赤铁矿石提铁降磷试验研究*

刘 菊 罗惠华 彭李情 岑 梅 李封元 黄京奥

（武汉工程大学资源与安全工程学院）

我国的铁矿资源较丰富，总储量为443亿t，其中工业储量约占53.7%，平均铁品位仅为34%［1］。在这些铁矿资源中，赤铁矿资源是一种常见的弱磁性铁矿资源［2］，其可选性一般较磁铁矿资源差，其中的鲕状赤铁矿资源则是有代表性的难选赤铁矿资源［3-4］，这主要与其中的铁矿物嵌布粒度极细，经常与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物共生或相互包裹，磨矿过程中易泥化，单体解离异常困难有关［5-7］。

经过数十年的技术攻关，强磁选+反浮选工艺仍是鲕状赤铁矿和高磷鲕状赤铁矿资源开发的最可能获得突破的选矿工艺［8-12］。本研究以重庆市巫山桃花高磷鲕状赤铁矿石为对象，开展了选矿工艺研究。

1 原矿性质

原矿矿区规模较大，东西长10.5 km、南北宽1.4～4.4 km，矿区面积28.75 km2。矿石中金属矿物主要是赤铁矿，其次是菱铁矿和褐铁矿；非金属矿物含量由高到低依次是石英、方解石、鲕绿泥石、长石、伊利石、黑云母、白云石、电气石、白云母、蛋白石、玉髓、水云母等。矿石主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。

从表1可以看出，原矿铁品位较高，全铁与氧化亚铁含量之比为16.94；原矿碱度系数为0.32；主要杂质成分为SiO2，其次为Al2O3；有害成分硫的含量很低，但磷含量较高。

从表2可以看出，原矿中赤褐铁占总铁的97.70%，其他铁分布率非常低。

2 试验结果与分析

2.1 磁选条件试验

2.1.1 磨矿细度试验

磨矿细度试验采用1次强磁粗选流程，背景磁感应强度为0.77 T，脉动频率为60 Hz，试验结果见图1。

从图1可以看出，随着磨矿细度的提高，磁选精矿铁品位总体小幅上升、回收率先升后降，回收率变化趋势的拐点在-0.074 mm85.01%时。进一步的研究表明，各磁选精矿P含量在0.97%～0.99%，波动幅度很小。因此，确定磨矿细度为-0.074 mm85.01%。

2.1.2 磁选背景磁感应强度试验

磁选背景磁感应强度试验固定磨矿细度为-0.074 mm85.01%，脉动频率为60 Hz，强磁粗选背景磁感应强度试验结果见图2。

从图2可以看出，背景磁感应强度由0.53 T提高至1.12 T，铁品位小幅下降、回收率上升。进一步的研究表明，各磁选精矿P含量在0.98%左右小幅波动。综合考虑，确定磁选背景磁感应强度为0.77 T。

2.1.3 脉动频率试验

在立环脉动高梯度强磁选机工作过程中，采用矿浆脉动装置，驱动矿浆产生脉动流体力，能有效提高矿浆的分散性，改善分选效果，因此进行了脉动频率试验。试验固定磨矿细度-0.075 mm85.01%、强磁粗选背景磁感应强度为0.77 T，试验结果见图3。

从图3可以看出，随着脉动频率的提高，精矿铁品位上升、回收率下降。综合考虑，确定脉动频率为60 Hz。

2.1.4 磁选工艺流程试验

由于强磁选精矿品位不高，为获得较高品位的铁精矿，后续将进行反浮选试验。为给反浮选提供合适的磁选铁精矿，确定适宜的磁选流程很有必要。在磨矿细度-0.074 mm85.01%、强磁粗选背景磁感应强度为0.77 T、立环脉动高梯度强磁选脉动频率均为60 Hz情况下，磁选工艺流程试验结果见表3。

由表3可以看出，3种强磁选工艺流程的精矿磷含量变化不大；增加精选对精矿品位的提高有益，但对回收率有负面影响；增加粗选次数可以提高回收率，但对精矿品位有负面影响。综合考虑，确定2次强磁粗选工艺流程。

2.2 强磁选精矿反浮选条件试验

2次强磁选粗选精矿铁品位为48.66%、回收率为73.28%、磷含量为0.98%，铁品位提高幅度有限，因此进行了常温反浮选试验。

2.2.1 浮选药剂的筛选

浮选药剂的筛选试验采用1次粗选流程。

2.2.1.1 捕收剂的筛选

对于矿物组成复杂的矿石，选择捕收能力强、选择性好的捕收剂非常重要。因此，进行了反浮选捕收剂筛选试验。对于磷矿物而言，浮选捕收剂主要是脂肪酸类药剂和两性捕收剂等。捕收剂筛选试验采用400 g/t水玻璃为矿泥分散剂、500 g/t羧甲基淀粉为铁矿物的抑制剂，捕收剂油酸钠、油酸钠+十二烷基磺酸钠、油酸钠+十二烷基苯磺酸钠、油酸钠+木质素磺酸钠、油酸钠+石油磺酸钠用量均为400+100 g/t情况下的捕收效果对比见表4。

由表4可以看出，5种捕收剂反浮选精矿铁品位在51.65%～52.50%，相比较而言，油酸钠+十二烷基苯磺酸钠不仅磷含量较低，而且铁品位最高，作业回收率低于以油酸钠+木质素磺酸钠、油酸钠+石油磺酸钠为捕收剂的情况下，但这2种捕收剂脱磷、提铁效果均不好。因此，宜以油酸钠+十二烷基苯磺酸钠为反浮选捕收剂。

2.2.1.2 抑制剂的筛选

抑制剂筛选试验固定矿泥分散剂水玻璃用量为400 g/t，油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量为400+100 g/t，抑制剂淀粉、羧甲基淀粉、磷酸酯淀粉、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素用量均为500 g/t情况下的抑制效果对比见表5。

由表5可以看出，与淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素相比，磷酸酯淀粉为抑制剂情况下精矿磷品位最低、铁品位最高，铁作业回收率偏低；铁作业回收率较高情况下的精矿品质明显较差。因此，适宜的抑制剂为磷酸酯淀粉。

2.2.2 浮选药剂用量试验

2.2.2.1 水玻璃用量试验

由于强磁选精矿中夹杂有一定量的矿泥，矿泥附着在铁矿物上会造成异相凝聚现象，影响浮选药剂在铁矿物上的吸附。因此，必须开展矿泥分散试验。水玻璃用量试验采用1粗1精反浮选流程。试验固定粗选油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量为400+100 g/t，粗选磷酸酯淀粉用量为500 g/t，试验结果见表6。

由表6可以看出，适当添加水玻璃有利于改善铁矿物的回收效果，且基本不影响产品品质。因此，后续试验的水玻璃用量为400+200 g/t。

2.2.2.2 磷酸酯淀粉用量试验

磷酸酯淀粉粗选用量试验固定水玻璃用量为400 g/t，油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量为400+100 g/t，试验结果见表7。

由表7可以看出，随着磷酸酯淀粉用量的增加，精矿铁品位变化不大，铁作业回收率总体呈先升后降的趋势。综合考虑，确定粗选磷酸酯淀粉用量为500 g/t。

2.2.2.3 油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量试验

油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量试验固定磷酸酯淀粉粗选用量为500 g/t，水玻璃用量为400 g/t，试验结果见表8。

由表8可以看出，随着油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量的增加，精矿铁品位上升，铁作业回收率下降。综合考虑，确定粗选油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量为400+100 g/t。

2.3 反浮选开路流程试验

在条件试验基础上进行了常温反浮选开路流程试验，试验流程见图4，结果见表9。

由表9并结合图4可以看出，强磁选铁精矿采用2次反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程反浮选扫选，最终获得铁品位55.35%、铁作业回收率77.50%、磷含量0.12%的精矿1，铁品位50.36%、铁作业回收率7.51%、磷含量0.81%的精矿2，综合精矿铁品位为54.87%、铁作业回收率为85.01%、磷含量为0.19%，尾矿铁品位为27.89%、铁作业回收率为7.23%、磷含量为3.98%。

2.4 全流程试验

以上述试验为基础，在磨矿细度为-0.074 mm占85%、SSS-I-500型双频双立环脉动高梯度磁选机2次粗选背景磁感应强度分别为0.77和0.80 T，脉动冲次均为60 Hz，2次常温反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程常温反浮选扫选（药剂制度与开路一致）情况下进行全流程试验，结果见图5。全流程试验精矿铁品位为54.39%、磷含量为0.26%、铁回收率为74.96%。

3 结语

（1）重庆巫山桃花高磷鲕状赤铁矿石中金属矿物主要是赤铁矿，赤褐铁占总铁的97.70%；非金属矿物主要是石英、方解石、鲕绿泥石、长石；矿石铁品位较高，有害成分硫含量很低，但磷含量较高。

（2）矿石在磨矿细度为-0.074 mm 85.01%情况下进行2次强磁选粗选，背景磁感应强度分别为0.77、0.90 T情况下的磁选精矿铁品位为48.66%、磷含量为0.98%、铁回收率为73.38%。

（3）强磁选铁精矿采用2次常温反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程常温反浮选扫选，最终获得的综合精矿铁品位为54.87%、铁作业回收率为85.01%、磷含量为0.19%，尾矿铁品位为27.89%、铁作业回收率为7.23%、磷含量为3.98%。

（4）矿石在磨矿细度为-0.074 mm占85%、SSS-I-500型双频双立环脉动高梯度磁选机2次粗选背景磁感应强度分别为0.77和0.80 T，脉动冲次均为60 Hz，2次常温反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程常温反浮选扫选情况下进行全流程试验，获得了铁品位为54.39%、磷含量为0.26%、铁回收率为74.96%的精矿。