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微细粒磁赤混合铁精矿助滤剂应用研究 ① 田建利， 常庆伟， 李文风， 杨 备， 周瑜林 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 针对微细粒磁赤混合铁精矿滤饼含水率偏高的情况，对比研究了助滤剂 ＣＹＧ⁃４ 和硫酸的助滤性能，结果表明，ＣＹＧ⁃４ 和硫 酸都能显著降低磁赤混合铁精矿滤饼含水率，ＣＹＧ⁃４ 具有比硫酸更优的助滤性能，完全可以替代硫酸使用。 关键词 助滤剂； 混合铁精矿； 含水率； 微细粒 中图分类号 ＴＤ９２６文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１７．０６．００８ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１７）０６－００３５－０３ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｆｉｌｔｅｒ Ａｉｄｓ ｉｎ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｏｆ Ｍｉｃｒｏ⁃ｆｉｎｅ Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ⁃Ｈｅｍａｔｉｔｅ Ｍｉｘｅｄ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ＴＩＡＮ Ｊｉａｎ⁃ｌｉ， ＣＨＡＮＧ Ｑｉｎｇ⁃ｗｅｉ， ＬＩ Ｗｅｎ⁃ｆｅｎｇ， ＹＡＮＧ Ｂｅｉ， ＺＨＯＵ Ｙｕ⁃ｌｉｎ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｈｉｇｈ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｋｅ ｏｆ ａ ｍｉｃｒｏ⁃ｆｉｎｅ ｍｉｘｅｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ａｎｄ ｈｅｍａｔｉｔｅ， ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｉｌｔｅｒ ａｉｄ ｏｆ ＣＹＧ⁃４ ｗａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ． Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｂｏｔｈ ＣＹＧ⁃４ ａｎｄ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｔｈｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｘｅｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ， ｂｕｔ ｆｉｌｔｅｒ ａｉｄ ｏｆ ＣＹＧ⁃４ ｓｈｏｗｓ ｂｅｔｔｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｃａｎ ａｂｓｏｌｕｔｅｌｙ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ａ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｉｌｔｅｒ ａｉｄｓ； ａ ｍｉｘｅｄ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ； ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｍｉｃｒｏ⁃ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ 随着矿物加工技术日益进步，难选矿石鞍山式细 粒嵌布贫赤铁矿得以大规模开发利用。 细磨处理后的 浮选精矿粒度非常微细，其脱水过滤一直存在问题，目 前的解决方法主要是采用新设备（如新型压滤机），通 过提高过滤压差来降低精矿水分，但该方法投资大、成 本高，微细粒浮选精矿中含有大量矿泥、残留大量浮选 药剂，且矿浆粘度大、过滤脱水效率和处理能力较低， 因此过滤产品的含水率往往难以达到要求［１－３］。 化学助滤具有一定优势，在不改变过滤工艺和设 备前提下，在矿浆中加入具有助滤作用的药剂，通过药 剂的物理、化学吸附作用降低过滤产品的含水率，是一 种方便、经济、快捷的方法［４－５］。 太钢袁家村铁矿是典型的鞍山式细粒嵌布贫赤铁 矿［６］，由于其铁精矿粒度微细、含泥量大、选矿药剂污染 以及矿浆粘度大等特点，采用压滤机过滤脱水难以得到 合格产品，只有在过滤前添加大量硫酸，滤饼才能达到 含水率要求。 硫酸是一种危险化学品，使用时存在潜在 风险，对环境和人身危害极大。 长沙矿冶研究院受袁家 村铁矿委托，对过滤前的铁精矿进行了脱水过滤技术研 究，经过技术攻关，研制出了适合现场铁精矿特点的环 保、安全、高效助滤剂，加快了过滤速度和降低了滤饼水 分，使滤饼含水率达到要求，完全能替代硫酸使用。 １ 试验部分 １．１ 试剂与仪器设备 试剂硫酸（市售）；ＣＹＧ⁃４（长沙矿冶研究院自主 研发，由阴、阳离子表面活性剂复配而成）。 仪器设备ＤＬ－５Ｃ 盘式真空过滤机，１０１ 型电热鼓 风干燥箱，ＤＪ１Ｃ－９０ 增力电动搅拌器，玻璃仪器等。 １．２ 试验矿样 试验矿样由袁家村铁矿选厂现场人员负责采集， 为过滤前的浮选铁精矿矿浆，ＴＦｅ 品位 ６５．０３％，样品 细度－０．０３８ ｍｍ 粒级占 ９８．４２％ （－０．０２０ ｍｍ 粒级占 ７２．２２％），粒度极为微细，样品粒度筛析结果见表 １。 ①收稿日期 ２０１７－０５－１７ 基金项目 国家自然科学基金（５１６０４０１４） 作者简介 田建利（１９８４－），男，河北唐山人，硕士，主要研究方向为选矿药剂及工艺。 第 ３７ 卷第 ６ 期 ２０１７ 年 １２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥTＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３７ №６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１７ 万方数据 表 １ 矿样粒度筛析结果 粒级／ μｍ产率／ ％品位／ ％金属分布率／ ％ ＋７４ ０．４４２５．１１０．１７ －７４＋４５１．１３ ２６．９６０．４７ －４５＋３８１．６５ ２９．０８０．７４ －３８＋２５１１．０９ ６４．０６１０．９２ －２５＋２０１５．１６ ６６．３８１５．４８ －２０ ７０．５３６６．５９７２．２２ 合计１００．００６５．０３１００．００ １．３ 试验方法 从矿浆中抽取一定量的上清液，搅拌均匀，取一定 矿浆转移入 ５００ ｍＬ 烧杯中，配制成一定浓度，加入助滤 剂，搅拌 ２ ｍｉｎ，取下矿浆，将矿浆转移到含有滤纸的过 滤机滤盘中，打开过滤机开始抽滤，待滤液减少到露出 滤饼时开始计时，过滤一定时间后，取出滤饼，称取滤饼 湿重，再将滤饼放入 １０５ ℃鼓风干燥箱中烘至恒重，称 重，计算滤饼含水率。 过滤机表头最高负压 ０．０８ ＭＰａ， 滤盘面积 １１３ ｃｍ２。 ２ 结果与讨论 ２．１ 助滤剂用量试验 矿浆温度 ３０ ℃、矿浆浓度 ６０％、矿浆 ｐＨ 值 ９ 左 右、调浆时间 １ ｍｉｎ、过滤时间 １ ｍｉｎ、过滤机真空度 －０．０８ ＭＰａ，考察了助滤剂硫酸和 ＣＹＧ⁃４ 用量对微细 粒磁赤铁精矿滤饼含水率的影响，结果见图 １。 由图 １ 可知，未加药剂时，滤饼含水率高达 １６．８７％，随着助滤 剂用量增加，铁精矿滤饼含水率逐渐降低。 当硫酸用 量大于 １ ６００ ｇ／ ｔ 之后，滤饼含水率变化很小；当助滤 剂 ＣＹＧ⁃４ 用量为 ２５０ ｇ／ ｔ 时，滤饼含水率最低，达到 １０．８９％，再增加用量，滤饼含水率反而升高，可能的原 因是药剂浓度过大导致矿物表面形成多层吸附，使得 矿物表面亲水性增强，从而使滤饼含水率升高。 助滤 剂 ＣＹＧ⁃４ 用量要远小于硫酸，但助滤效果优于硫酸。 综合考虑药剂成本因素，ＣＹＧ⁃４ 用量为 １５０ ｇ／ ｔ 即可达 到或超过硫酸的助滤效果。 助滤剂用量／g t-1 ■17 16 15 14 13 12 11 10 50001000150020002500 滤饼水分／ 硫酸 CYG-4 ● ■■ ■■ ■ ■ ■ ■ ■ ■■● ●● ●●● ● ● ●●● ■ ● 图 １ 助滤药剂用量对滤饼水分的影响 ２．２ 过滤真空度试验 增加滤饼层的渗透性是改善过滤脱水效果的重要 途径，滤饼层的渗透性主要由滤饼的固体颗粒粒度和 孔隙率决定，颗粒粒度一定时，增加滤层的孔隙率可以 增加渗透性系数，而孔隙率与过滤时的真空度有很大 关系。 ＣＹＧ⁃４ 用量 １５０ ｇ／ ｔ，硫酸用量 １ ６００ ｇ／ ｔ，其它 条件不变，真空度对助滤效果的影响如图 ２ 所示。 由 图 ２ 可知，滤饼含水率随真空度升高而降低。 真空度 的提升可增大滤层孔隙率，从而增强滤层渗透性，可有 效脱出滤层的表面水和一部分毛细水。 在相同的真空 度下，ＣＹＧ⁃４ 比硫酸有更好的助滤效果。 过滤真空度／MPa 20 18 16 14 12 10 -0.07-0.08-0.06-0.05-0.04 滤饼水分／ 硫酸 CYG-4 空白 ■ ● ■ ● ▲ ■ ● ▲ ■ ● ▲ ■ ● ▲ ▲ 图 ２ 过滤真空度对滤饼含水率的影响 ２．３ 过滤时间试验 ＣＹＧ⁃４ 用量 １５０ ｇ／ ｔ，硫酸用量 １ ６００ ｇ／ ｔ，过滤真 空度－０．０８ ＭＰａ，其他条件不变，过滤时间对助滤效果 的影响如图 ３ 所示。 从图 ３ 可知，过滤时间达到 ９０ ｓ 后，滤饼含水率几乎不再下降，在相同的过滤时间内， 加入 ＣＹＧ⁃４ 或硫酸的滤饼含水率更低，说明 ＣＹＧ⁃４ 和 硫酸均能加快过滤速度，提高过滤效率，ＣＹＧ⁃４ 比硫酸 具有更低的含水率，具有更优的助滤效果。 过滤时间／s 20 18 16 14 12 10 509010130170210250 滤饼水分／ 硫酸 CYG-4 空白 ■ ● ■ ● ■ ● ■ ● ▲ ■ ● ▲ ▲ ▲ ■ ● ▲ ▲ 图 ３ 过滤时间对滤饼含水率的影响 ２．４ ｐＨ 值试验 很多助滤剂是通过与矿物的物理、化学作用来提 高矿物表面的疏水性能，助滤剂在矿浆溶液中的存在 形态影响其与矿物的作用效果，而药剂的存在形态与 ６３矿 冶 工 程第 ３７ 卷 万方数据 溶液中 ｐＨ 值有密切关联。 ＣＹＧ⁃４ 用量 １５０ ｇ／ ｔ，其他 条件不变，ｐＨ 值对 ＣＹＧ⁃４ 助滤效果的影响如图 ４ 所 示。 由图４ 可知，随矿浆ｐＨ 值升高，滤饼含水率缓慢升 高，说明 ｐＨ 值对 ＣＹＧ⁃４ 助滤效果有微弱影响，但不能 阻止其降低含水率，可见 ＣＹＧ⁃４ 具有较强的适应性。 pH值 11.5 11.4 11.3 11.2 11.1 11.0 46281012 滤饼水分／ ■ ■ ■ ■ ■■ 图 ４ ｐＨ 值对滤饼含水率的影响 ２．５ 矿浆浓度试验 ＣＹＧ⁃４ 用量 １５０ ｇ／ ｔ，硫酸用量 １ ６００ ｇ／ ｔ，其它条 件不变，矿浆浓度对助滤效果的影响如图 ５ 所示。 图 ５ 结果表明，矿浆浓度对脱水效果有影响。 无论添加 硫酸还是 ＣＹＧ⁃４，滤饼水分都随矿浆浓度增加而降低。 在条件允许的情况下，增大矿浆浓度是可以采取的过 滤强化措施之一。 矿浆浓度／ 13.5 13.0 12.5 12.0 11.5 11.0 50455560 滤饼水分／ 硫酸 CYG-4 ■ ■ ■ ■ ● ● ● ● ■ ● 图 ５ 矿浆浓度对滤饼含水率的影响 ２．６ 矿浆温度试验 升高温度可以降低矿浆粘度，增强其流动性，减小 过滤时毛细管道阻力，较高的温度有助于滤饼含水率 下降。 ＣＹＧ⁃４ 用量 １５０ ｇ／ ｔ，硫酸用量 １ ６００ ｇ／ ｔ，其他 条件不变，矿浆温度对滤饼含水率的影响如图 ６ 所示。 由图 ６ 可知，不论添加硫酸还是 ＣＹＧ⁃４，滤饼含水率都 随矿浆温度升高而逐渐降低，在 ２０～３５ ℃范围内，ＣＹＧ⁃４ 助滤效果优势明显，温度高于 ３５ ℃后，硫酸和 ＣＹＧ⁃４ 助滤效果接近，说明提高矿浆温度，有助于降低矿浆粘 度、解析矿物表面的药剂，使矿物表面更容易脱水。 矿浆温度／℃ 13.0 12.5 12.0 11.5 11.0 10.5 253020354045 滤饼水分／ 硫酸 CYG-4 ■ ■ ■ ■ ● ● ■ ● ● ■ ● ● ■ ● 图 ６ 矿浆温度对滤饼含水率的影响 ２．７ 优化条件下的验证试验 优化的试验条件为矿浆温度 ３０ ℃、矿浆浓度 ６０％、矿浆 ｐＨ 值 ９ 左右、过滤时间 ９０ ｓ、过滤机真空度 －０．０８ ＭＰａ、助滤剂 ＣＹＧ⁃４ 用量 １５０ ｇ／ ｔ，在该优化条件 下，试验滤饼含水率 １１．２９％，可见 ＣＹＧ⁃４ 能很好地降 低袁家村铁矿微细粒磁赤混合铁精矿滤饼水分，且脱 水效果能重复验证。 ＣＹＧ⁃４ 是一种具有开发前景的 药剂。 ３ 结 论 １） 助滤剂 ＣＹＧ⁃４ 能显著降低太钢袁家村铁矿微 细粒磁赤混合铁精矿滤饼含水率。 与硫酸相比，助滤 剂 ＣＹＧ⁃４ 使用环节更安全、环保，用量更省，过滤效率 更高，对矿浆环境的适应性更强，具有更优秀的助滤 效果。 ２） 助滤剂 ＣＹＧ⁃４ 实验室试验结论可作为助滤剂 工业应用的基础，为鞍山式细粒嵌布贫赤铁矿铁精矿 脱水过滤提供新技术。 参考文献 ［１］ 孙体昌，李定一． 铁精矿滤饼水分影响因素的研究［Ｊ］． 矿产综合 利用， ２０００（４）１－４． ［２］ 郭振海，杨旭东，曹红红，等． 木质素磺酸钙作磁铁矿浆助滤剂的 试验研究［Ｊ］． 金属矿山， ２００１（１２）４９－５０． ［３］ 曹红红，徐德龙，何秀军，等． 用助滤剂降低铁精矿滤饼水分的研 究［Ｊ］． 矿冶工程， ２００３（５）２１－２３． ［４］ 田建利，李文风，常庆伟，等． 助滤剂对人工磁铁矿助滤性能的影 响［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１６（４）５７－６０． ［５］ 郭灵敏，田建利，李文风，等． 唐钢庙沟铁矿助滤剂的研发与应用 ［Ｊ］． 现代矿业， ２０１５（９）２５４－２５６． ［６］ 李国洲，梅海龙． 袁家村微细粒混和铁矿浮选关键技术研究［Ｊ］． 矿业工程， ２０１６（１）２５－２７． 引用本文 田建利，常庆伟，李文风，等． 微细粒磁赤混合铁精矿助滤剂 应用研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１７，３７（６）３５－３７． ７３第 ６ 期田建利等 微细粒磁赤混合铁精矿助滤剂应用研究 万方数据