四川某铜铁矿选矿厂铁精矿提质降硫试验研究.pdf

第6 3 卷第2 期 2Ol1 年5 月 有色金属 N o n f e r m u 8M e t a l s V o I - 6 3 ．No ．2 M a y2Oll D o I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 一0 2 1 1 ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 4 9 四川某铜铁矿选矿厂铁精矿提质降硫试验研究 卢琳，杨波，朱运凡 昆明理工大学，昆明6 5 0 0 9 3 ， 摘 要对四川某铜矿选矿厂副产品铁精矿进行提质脱硫研究试验，在试验流程巾采用N H 。N o ，、H s O ．、c u s o ．组合活化 剂，获得』- 很好的选别效果。试验指标为铁精矿品位6 5 ．0 3 ％，含硫o ．1 3 ％，铁精矿同收率8 4 ．1 5 ％。 关键词铁精矿；脱硫；反浮选 中圈分类号T J 9 5 l文献标识码A文章编号1 0 0 l 0 2 l l 2 0 1 1 0 2 一0 2 0 4 一0 5 铁精矿是钢铁工业中的一种重要矿物原料，由 于生产工艺和钢铁质量的需要，对铁精矿质量要求 非常严格。根据铁精矿质量标准，以磁性矿为主的 磁铁矿石必须符合以下规定 适用于铁矿石选矿加 工后所得精矿，作烧结和球团的主要原料 。见表 l 。 表l磁性矿为主的铁精矿质量标准 ’r a b l el Q u a l i t ys t a n d a r d so fm a g n e t i ci r o no r ec o n c e n t 腿t e ／％ 品级代号 C 6 7C 6 5C 6 3C 6 0 T F e 小小于 6 76 56 36 0 I 类 I ．0 ～一O ．5 T F e 允许波动范围 Ⅱ类 1 ．5 一1 ．O I 类 3 4 57 S i 0 2 Ⅱ类 681 01 3 I 组 O ．I O 一1 ．1 9 S Ⅱ组 O ．2 0 ～O ．4 0 l 级O ．0 5 0 ．0 9 P Ⅱ级 O ．1 0 ～0 ．3 0 C u O ．1 0 _ O ．2 0 杂质不大于 P b 0 ．1 0 Z n 0 ．1 0 ～O ．2 0 S n 0 ．0 8 A e 0 ．0 4 0 ．0 7 s i 0 2 F K 2 0 N a 2 0 ． O ．2 5 水分不大于 I O 表l 显示，铁精矿含硫不能大于0 ．4 ％，这是因 为铁精矿中含硫高，会直接影响炼铁、炼钢的质量， 对高炉生产也有危害。为提高铁精矿质量，就必须 对高含硫铁精矿进行脱硫。四川某铜矿选矿厂处理 铜硫铁共生矿石，所回收的铁精矿含硫严重超标，含 硫量大于l ％。现以该厂生产的含硫超标铁精矿为 收稿日期2 0 I o o l 一∞ 1 乍者简介卢琳 1 9 8 5 一 ，女，广西南宁市人，硕士。 试验研究对象，利用反浮选对其脱硫提质。 l 所处理精矿的性质 该选厂所处理的矿石中的主要金属矿物为磁铁 矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿等，另含有微量斑铜 矿、辉铜矿、白铁矿。其中磁铁矿粒度O ．0 l 一2 m m ， 一般0 ．1 一O ．2 m m ，含量约1 5 ％，在其粒间分布有黄 铜矿、黄铁矿。黄铜矿为矿石中的主要铜矿物，呈星 散状嵌布于矿石中与各种金属矿物和脉石矿物紧密 万方数据 第2 期、卢琳等四川某铜铁矿选矿厂铁精矿提质降硫试验研究 2 0 5 连生。黄铁矿粒度0 ．0 0 1 2 ．5 m m ，个别达9 m m ，一 般0 ．1 0 ．2 m m ，含量约5 ％。磁黄铁矿含量约1 ％ 左右，与磁铁矿致密共生，形成包裹体。脉石矿物主 要为透闪石、阳起石、白云石、方解石、云母、辉石、橄 榄石、绿泥石、蛇纹石和石英等。 该选厂工艺流程为抑硫浮铜后再磁选回收铁。 提供的铁精矿矿样中，含铜0 ．0 6 ％、含硫1 ．0 2 ％，含 铁6 2 ．3 1 ％。一7 4 斗m 占5 0 ％一6 5 ％。铁精矿化学 多元素分析结果见表2 。 表2 试样多元素分析结果 T a b l e2 M u l t i - e l e m e n t a r ya n a l y 8 i sr e s u l t 8o fs a m p l e 注单位为s ／t 通过鉴定和分析，该选厂提供的样品中铁矿物 主要为磁铁矿，其次是赤铁矿、褐铁矿。金属硫化物 主要为磁黄铁矿，还含有少量黄铁矿、黄铜矿，均有 较高的氧化率，单体解离度比较低，并与主要铁矿物 磁铁矿发生磁团聚，这增加了脱硫反浮选的难度。 脉石矿物主要为透闪石、阳起石、白云石、方解石、云 母、辉石，另含有少量橄榄石、绿泥石、蛇纹石和石英 等。铁精矿中铁物相分析结果见表3 。 表3 试样物相分析结果 T a b l e3 A n a l y 8 i 8 聆8 u l t 8o fi m np h a 8 e ／％ 对试验铁矿样粒度筛析发现，硫主要在 0 ．1 m m 粒级，占7 5 ．3 2 ％，一7 4 恤m 粒级内含硫低， 占有率仅1 8 ．1 1 ％。粗粒级品位低、含硫高，说明选 矿厂磨矿细度不够，含硫矿物未能完全解离，要强化 含硫连生体的浮选，就必须对精矿再磨。 2 粗选条件试验 2 ．1 磨矿细度对试验结果影响分析 试验铁精矿中的硫化物单体解离度低，欲得到 铁品位高、硫含量低的合格铁精矿，必须将试验矿样 再磨，使各矿物单体解离。并且再磨可擦洗掉硫化 物表面的污染和较稳定的表面氧化膜，生成硫化物 新表面，增强矿物对捕收剂的吸附能力，恢复硫化物 的可浮性⋯。 磨矿试验主要研究的是最佳入选粒级，将试样 磨至不同细度，以C u S O 。为活化剂，丁基黄药为捕 收剂，松醇油为起泡剂进行浮选粗选。试验流程如 图l 。磨矿试验结果见表4 。 表4 磨矿试验结果 T a b l e4T e 8 tr e 8 u l t 8o fg r i n d i n g8 i z e ／％ 试验结果显示 1 提高磨矿细度，增加矿物单体解离度对降 硫是有效的。主要是由于该含硫磁铁精矿表面存在 氧化，当磨矿细度较低时各连生体仍未得到完全解 离，而且被氧化矿物的表面也仍未得到充分剥落，致 使含硫矿物不能与捕收剂充分接触。 ， 万方数据 有色金属第6 3 卷 矿样给矿 硫化物 精矿 变 l 鳓 J3 I l 鲈 3 6 舭 图1 铁精矿细度试验流程及条件 F i g ．1 T e 8 tn o w 8 h e e tf o rg r i n d i n gf i n e n e 8 8 o fi r o nc o n c e n t I 丑t e 2 当磨矿到一7 4 斗m 占9 0 ％时，硫的剔除率相 比一7 4 斗m 占8 3 ％时变化不大，产率却相应有较大 增加，这说明有非硫化矿物被浮出，使铁精矿流失。 这是因为硫化物主要以磁黄铁矿形式存在，而磁黄 铁矿属易碎矿物，在磨矿过程中容易泥化，磨得过细 时．泥化的细粒磁黄铁矿由于磁化作用包裹在磁铁 矿表面，一方面使硫夹杂于磁铁矿进人精矿，另一方 面又使一部分磁性铁矿物进入浮选泡沫而造成铁的 损失。 3 适量的磨矿可使磁黄铁矿表面的氧化膜及 杂质吸附物得以剥磨和清除，生成的新鲜表面分子 结构与药剂作用可使磁黄铁矿和磁铁矿的连生体以 及磁团聚进一步得到分离。 从试样磨矿粒度分析结果及金属分布情况看， 在一7 4 斗m 占8 3 ％左右，硫的剔除率比较理想。故 在以下试验中确定磨矿细度为一7 4 斗m 占8 0 ％。 2 ．2 活化剂的选择 由于硫主要以磁黄铁矿为主要存在形式，而磁 黄铁矿具有可浮性差、易泥化、易氧化等特点，且与 磁铁矿发生磁团聚，所以选择一种较好的活化剂是 获取理想结果的关键。因在之前的选铜流程里加入 了大量的石灰，故认为试样的磁黄铁矿和黄铁矿受 到一定的抑制，且呈碱性。 在磨矿细度为一7 4 肛m 占8 0 ％，丁基黄药为捕 收剂、松醇油为起泡剂的固定条件下，对硫酸、硫酸 铜、碳酸钠、硝酸铵单独及组合的最佳活化效果做探 索试验。试验结果表明，在磨矿的时候将硝酸铵适 量加入磨机，硫酸 硫酸铜加浮选可有效提高硫化 矿物的可浮性。试验结果见表5 。’ 1 硫酸降低矿浆的p H 值，并消除硫化铁表面 的氢氧化铁薄膜，硫化物的表面得到净化，被石灰抑 制的磁黄铁矿得到活化，从而有利于浮选分离。 表5 活化剂选择试验结果 T a b l e5T e 8 tr e s u l t so fa c t i v a t o r ／％ 2 加入c u s O 。可替代磁黄铁矿表面晶格的 F e 2 ，使得表面可浮性变好，也可与磁黄铁矿受氧化 的S O ，卜、S O 。2 一反应生成稳定的络合物，而N O ，对 C u 2 的络合物有氧化作用，使C u 2 重新返回矿浆， 进一步在磁黄铁矿表面形成C u S 膜，使得可浮性变 好。 [ F e ，s 。 1 ] F e s c u 2 [ F e 。s 。 1 ] c u s F e 2 在弱酸性矿浆中，F e 2 的活度比c u 2 大，黄原 酸铜比黄原酸铁的溶度积小，所以c u 2 吸附在磁黄 铁矿表面，对黄药阴离子吸附稳定性增强。此外在 有C u 2 和被N O ，一清洗下来的F e 2 矿浆中，黄药氧 化成二聚物双黄药的速度加快，有利于磁黄铁矿的 浮选‘引。 2 ．3 矿浆p H 值和捕收剂用量的探索 矿石中主要硫化物为磁黄铁矿，在浮选体系为 酸性时，磁黄铁矿表面电荷是正的，易被黄药、黑药 类阴离子捕收剂吸附。 根据近年来研究者对黄药类捕收剂作用机理的 研究，认为黄药类捕收剂在硫铁矿物表面大多是发 生电化学吸附。黄药由烃基 一R 和亲固基 一 O c S s 一 组成，起捕收作用的是 R O c s s 一 阴离子。 由于磁黄铁矿表面的不均匀性和晶格缺陷多，很容 易在表面发生氧化还原反应，产生阴、阳区。在磨矿 过程中，溶解氧很容易使磁黄铁矿氧化并生成部分 可溶性盐，随着碱性提高，氧化速度加快，结果在矿 万方数据 第2 期卢琳等四川某铜铁矿选矿厂铁精矿提质降硫试验研究2 0 7 物表面生成亲水性的薄膜，妨碍捕收剂的吸附。因 而随着矿浆碱度的提高，磁黄铁矿回收率直线下降。 当p H 值小于5 ．5 时，由于黄药的不稳定性，黄药水 解的黄原酸很快自发分解，生成C S 和R O H ，从而 使黄药失去了捕收作用。因此，当p H 过低时，磁黄 铁矿的回收率也不高⋯。 ‘ 根据长期的生产实践和研究经验，普遍使用乙 基黄药和丁基黄药，考虑到浮选试验在酸性介质中 进行，低级黄药比高级黄药分解快，综合来看，捕收 剂选用丁基黄药较为适宜。 在浮选时，黄药主要消耗在 1 浮游矿物上形 成疏水性薄膜； 2 和矿浆中的离子发生反应，形成 不溶性的盐类； 3 矿泥大量存在时，对黄药发生吸 附作用。用黄药浮选矿物时，并不需要在矿物表面 形成单分子层的完全覆盖。 对捕收剂用量进行试验研究。在磨矿细度为 一7 4 m 占8 0 ％，松醇油为起泡剂，硝酸铵、硫酸、硫 酸铜为组合活化剂，调节矿浆p H 值为6 ．1 左右的 固定条件下，对丁基黄药不同用量的捕收效果进行 探索。表6 试验结果可见，丁基黄药用量为1 2 0 9 ／t 的脱硫效果最好。 表6 捕收剂用量试验结果 T a b l e6T e 8 tm 8 u l t 8o fd o s a g eo fc o l l e c t o r／％ 3流程试验 经过粗选探索试验，在确定了捕收剂、矿浆p H ， 值及活化剂的基础上，为保证浮选过程能将大部分 硫化物浮出，进行了一次粗选、一次扫选、两次精选 试验，试验流程见图2 。最终获得的铁精矿品位达 6 5 ％以上，含硫少于O ．1 5 ％，铁回收率大于8 5 ％。 给矿 铁精矿硫化物 图2 铁精矿提质降硫流程 F i g ．2 F l o w 8 h e e tf o ri m p m v i n gi m ng r a d e 蚰d 冲d u c i n g8 u l f u rc o n t e n to fi r o nc o n c e n t r a t e 4结论 1 某选矿厂生产的铁精矿含硫严重超标，含硫 大于1 ％，硫化物主要以磁黄铁矿的形式存在，并且 与磁铁矿发生磁团聚，目前可行的是采用浮选的方 法实现铁精矿脱硫。 2 一定的磨矿细度对分离磁铁矿和磁黄铁矿 具有非常重要的影响。适当磨矿可以缓解二者间的 团聚效应，增加矿物的解离度，并有效地剥落被氧化 矿物表面，使捕收剂能更好地发挥捕收作用。 3 在弱酸性介质中，高硫磁铁矿在浮选前选择 N H ．N O ，、H S O ．、C u s O ．组合药剂，强化活化，可以使 磁黄铁矿的表面活性大大改善。 4 该高硫磁铁矿含硫8 0 ％以上，为磁黄铁矿。 由于磁黄铁矿分子及晶体结构决定其可浮选性差、 表面易氧化及性脆等特性，使得脱硫工艺相对较复 杂。通过试验研究发现，条件因素的变动范围小，控 制要求严格。 5 磁黄铁矿易被抑制，在反浮选前强化活化 后，辅助丁基黄药捕收，可以使磁铁矿的脱硫率达 8 9 ．4 4 ％，含硫量从1 ．0 2 ％降到0 ．1 3 ％从而达到铁 精矿质量标准。 万方数据 2 0 8有色金属 第6 3 卷 参考文献 [ 1 ] 彭会清，李禄宏，徐林，等．某铁精矿浮选脱硫试验研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 5 1 2 3 5 3 7 [ 2 ] 王恒华．磁铁矿与磁黄铁矿分离的研究[ J ] ．金属矿山，1 9 9 9 9 4 2 4 5 ． E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho fI m p r o V i n gI r o nG r a d ea n dR e d u c i n gS u ．u C o n t e n to fF eC o n t e n t r a t ef l r o mS i c h u a nC o p p e rM i n e ￡￡，“n ，y A ⅣG 舶，z H ￡，y u n 扣n 地n m i 增踟面e 瑙渺旷s c 拓w eD 以死c ．I I n o f o g y ，K u n m 咖’6 5 0 0 9 3 ，吼i n 口 ．A b s t r a c t T h ep a p e rh a sc a r r i e do u tt h ee x p r i e n t so nd e s u l f h r a t i o ni ni r o nc o n c e n t r a t eo fS i c h u a nC o p p e rM i n e ． I nt l l e n o t a t i o nc i r c u i t ，s e l e c t i o no fh i g ha c t i v a t o rC u p “cs u l f a t eu s e di nc o m b i n a t i o nw i t hA m m o n i u mn i t r a t ea n dS u l f u r i c a c i d ，h a so b t a i n e dt h ev e r yg o o dc l a s s i 6 c a t i o ne f l b e t ．T h ei n d e x e sf 而mt e s t a r e c o n c e n t r a t eg r a d eo fi r o no r ei s 6 5 ．0 3 ％．s u L f u rc o n t e n t0 ．1 3 ％f o rc o n c e n t r a t eo fi r o n ，c o n c e n t m t er e c o v e r yo fi r o no r e8 4 ．1 5 ％． K e y w o r d s i m nc o n c e n t m t e ；d e s u Ⅱu r i z a t i o n ；a n t i - n o t a t i o n 责任编辑朱穗玲 上接第1 7 8 页，C o n t i n u e df 而mP 1 7 8 S t u d yo nt h eP r o c e s so fE x t r a c t i n gV a n a d i u mf t o mS t o n eC o a lV a n a d i u m o r eb yN oP o l l u t i o no x i d i z e r - o x i d i z i n g - A c i dL e a c h i n g s U ND e - s i ，S U NJ 泌n - q i ．z H A N GX i 8 n d 地n c o z 幻P 矿c e m b t 可口，l d 傩e m 如口ZE n M e r f 昭D ，m 归n g 踟沁”毋，＆D 蛔站D f 口，I d E ∞n D m 记越尺∞∞r c c e n I e r ，m 洳昭朐n 铲i3 3 2 0 0 5 ，孤i 船 A b s t r a c t T h eo p t i m a lt e c h n o l o g i c a lp a m m e t e 璐o ft h ep r o c e s so fn op o l l u t i o no x i d i z e 卜o x i d i z i n gw e r ee x p e r i m e n t e db yt l l e t e s to fs i n g l ef a c t o rc o n d i t i o n s ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h el e a c h i n gr a t eo fv a n a d i u mp e n t o x i d ei su pt o7 2 ．4 ％ a t t h et e m p e r a t u r e9 0 ℃，m a n g a n e s ed i o x i d ed o s a g e5 ％，c o n c e n t m t i o no fs u h r i ca c i do f4 0 ％，p a r t i c l es i 趵 一7 4 斗m ，l e a c h i n gt i m e9h ，t l l em 踮sm t i oo fl i q u i da n ds o l i d2 ．5 1 ． I ti sa b o u t1 0 ％h i g h e rt I I a nt l l ep m c e s so f o x i d i z a t i o nI _ o a s t i n gw i t l Is o d i u ms a l L K e y w o r d s s i l i c ab a s e ds t o n ec o a lv a n a d i u mo 弛；o x i d i 趵r ；a c i dl e a c h i n g ；V a n a d i u me x t m c t i o n 责任编辑朱穗玲 万方数据