微细粒铁矿磁载体浮选试验研究.pdf

第 35 卷矿冶工程Vol.35 2015 年 1 月MINING AND METALLURGICAL ENGINEERINGJanuary 2015 ① 收稿日期2014-12-09 作者简介李家林1982-，男，江西南康人，硕士，主要从事选矿工艺研究。 微细粒铁矿磁载体浮选试验研究微细粒铁矿磁载体浮选试验研究 ① 李家林 1，陈 雯 1，严小虎1，王秋林1，杨 光 2 1. 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012；2. 鞍钢集团矿业公司 东鞍山烧结厂，辽宁 鞍山 114041 摘要针对某选矿厂浮选尾矿铁品位高、精矿铁回收率低的问题，对该浮选尾矿进行了磁载体浮选研究，优化了磁载体配 比和磁载体粒度，对比了浮选前预磁与不预磁的效果，并进行了浮选药剂 NaOH、SD、CaO 和脂肪酸类捕收剂用量条件试 验，最终载体浮选闭路流程试验可获得产率 50.26、铁品位 66.86、铁回收率 74.96的铁精矿。浅析了磁载体浮选机理， 得出了对于特定粒级微细粒铁矿的磁载体浮选，最佳磁载体粒度为目的矿物粒径 3 倍的结论。 关键词载体浮选；微细粒；磁载体；浮选机理 中图分类号TD923文献标识码Adoi 10.3969/j.issn.0253-6099.2015.Z1.014 文章编号0253-60992015Z1-0054-05 Experiments on Flotation of Micro-fine Iron Ore by Magnetic-carrier Technology LI Jia-lin1, CHEN Wen1, YAN Xiao-hu1, WANG Qiu-lin1, YANG Guang2 1. Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd, Changsha 410012, Hunan, China; 2. Donganshan Sintering Plant, Ansteel Mining Corporation, Anshan 114041, Liaoning, China Abstract Aiming at high grade of iron in flotation tailings and lower iron recovery of concentrate from one processing plant, test on flotation by magnetic carrier technology was conducted. Through a series of optimization tests on the proportion, particle size of magnetic carrier, comparison tests on the flotation with or without pre-magnetization, tests on the dosage of NaOH, SD, CaO, collectors, the finally-selected closed-circuit flowsheet test on flotation by magnetic carrier resulted in 74.96 iron recovery to the concentrate grading 66.86 Fe, with the yield of 50.26. Based on a brief analysis of the mechanism of flotation by magnetic carrier , it was concluded that the optimal particle size of magnetic carrier shall be triple of the size of targeted mineral ore when magnetic carrier technology is adopted for some specific micro-fine particles. Key words flotation by carrier; micro-fine particle; magnetic carrier; floatation mechanism 载体浮选工艺可分为常规载体浮选工艺和自生 载体浮选工艺。常规载体浮选工艺是利用其它易浮 的较粗矿粒做载体，选择性地粘附微细粒目的矿物 并与之一起浮出的方法；自生载体浮选工艺是利用 被处理矿样自身所含易浮或者可浮性差的矿物作载 体的浮选工艺。对于微细粒矿物的浮选，载体浮选 技术具有巨大的开发利用前景。 朱阳戈等人曾进行过 0～20 μm 微细粒钛铁矿 的自载体浮选试验研究[1]，试验结果表明钛铁矿 中粗细粒交互作用受二者的相对含量影响显著，粗 粒载体比例达 50以上才能获得较好的自载体作 用，载体作用对载体粒度并不敏感。与细粒矿物单 独浮选相比，应用载体浮选工艺分选攀枝花难处理 微细粒钛铁矿，0～20 μm 粒级钛铁矿的回收率由 52.56提高到 61.96。郭建斌[2]曾对东鞍山赤铁矿 的载体浮选进行过研究，结果表明在油酸浓度为 2.510-4mol/L，pH8、载体粒度为 50～25 μm、载 体比例为 40条件下，载体浮选可获得精矿品位 TFe 64.21、铁回收率 90.76的选别指标，与常规 浮选工艺相比，精矿回收率提高 30。 第 35 卷李家林等 微细粒铁矿磁载体浮选试验研究55 采用磁载体浮选的报道较少。 Parsonage 通过疏 水性结合，提出了选择性磁团聚工艺。该工艺使非 磁性矿物颗粒和金属颗粒覆盖上胶体，通过化学作 用沉淀磁铁矿，然后通过磁选进行分离[3]。储德应 等人也提出过选择性磁团聚分选方法，但其主要是 通过控制条件形成选择性高的磁团聚体，将矿物间 的磁性差异转化为重力沉降差异来实现强磁性矿物 的高效分选[4]。张卯均等对包头共生矿浮选稀土、 萤石后的细粒磁铁矿团聚赤铁矿的机理进行过研 究，研究结果表明微细粒的磁铁矿能够团聚赤铁 矿的原因在于其具有磁力“高梯度效应”，对周围 的其他颗粒具有较大的磁力作用[5]。 1矿石性质 试验所用矿样的化学多元素分析和铁物相分析 结果分别见表 1 和表 2，粒度筛析结果见表 3。 表 1矿样化学多元素分析结果质量分数/ TFeFeOFe2O3SiO2Al2O3CaOMgO 44.8410.3652.630.011.030.670.81 MnOK2ONa2OSPC烧失 0.130.080.050.030.050.763.43 表 2矿样铁物相分析结果 铁相含量/分布率/ 磁铁矿中铁12.9328.83 假象赤铁矿中铁2.826.29 赤褐铁矿中铁24.9255.58 碳酸盐中铁3.347.45 硫化物中铁0.230.51 硅酸盐中铁0.601.34 合计44.84100.00 表 3矿样粒度筛析结果/ 粒级/μm产率/品位/金属分布率/ 754.4214.511.50 -75634.9316.411.89 -63458.8120.974.32 -45385.7927.623.74 -38304.8534.403.90 -30259.1841.838.98 -251910.9749.7512.77 -1951.0652.6462.89 合计100.0042.74100.00 2试验结果及讨论 试验矿样铁矿物嵌布粒度微细，磁铁矿粒度一 般介于 0.005～0.03 mm，赤铁矿粒度总体较磁铁矿 细小，多介于 0.005～0.02 mm。为获得较高品位的 铁精矿，需对矿样进行细磨以提高铁矿物的单体解 离度。为探索细磨后微细粒级铁矿物回收率的有效 途径，利用经磁场作用后磁铁矿的剩磁效应，及其 与微细粒铁矿物团聚后的团聚体与赤铁矿可浮性的 差异，进行了磁载体浮选试验。 2.1预磁与不预磁对比试验 静电力不足以使磁铁矿牢固的覆盖在目的矿 物表面，轻微的搅动就会使得磁铁矿与微细粒矿 物脱离[6]。为考查磁载体经磁场作用后与目的矿 物间的磁团聚作用对浮选效果的影响，在 NaOH 用量 600 g/t、SD 用量 800 g/t、CaO 用量 400 g/t、 脂肪酸类捕收剂用量 400 g/t、磁载体添加量 10 条件下， 进行了浮选前预磁与不预磁的对比试验， 结果见表 4。 表 4预磁与不预磁对比试验结果 试验条件产品名称产率/TFe 品位/TFe 回收率/ 预磁 浮选精矿54.3063.1876.35 浮选尾矿45.7023.2623.65 给矿100.0044.94100.00 不预磁 浮选精矿54.2562.7975.77 浮选尾矿45.7523.8124.23 给矿100.0044.96100.00 结果表明预磁有利于改善浮选指标，在铁精 矿产率相近的前提下，预磁后浮选尾矿铁品位降低 0.55 个百分点， 铁回收率增加 0.58 个百分点， 因此， 后续作业浮选前均进行预磁。 2.2磁载体粒度试验 为考查磁载体粒度对浮选效果的影响，在 NaOH 用量 600 g/t、SD 用量 800 g/t、CaO 用量 400 g/t、脂 肪酸类捕收剂用量 500 g/t、磁载体添加量 10、预 磁条件下，进行了磁载体粒度试验，结果见图 1。 试验结果表明，在磁载体浮选试验中，磁载体粒度 对选别指标的影响不明显，经过一次浮选精矿铁品 位为 63.00～63.24；但磁载体粒度越细， 浮选精 矿 TFe 回收率相对越高。综合考虑选别指标及操作 的简单、可行性，选择-0.075 mm 全粒级磁载体进 行载体浮选试验。 56矿冶工程第 35 卷 图 1载体粒度试验结果 2.3磁载体配比试验 为考查磁载体添加量对浮选指标的影响，查明 磁载体加入的合适比例， 在 NaOH 用量 600 g/t、 SD 用量 800 g/t、CaO 用量 400 g/t、脂肪酸类捕收剂用 量 500 g/t、预磁条件下，进行了磁载体配比试验， 结果见图 2。试验结果表明；在磁载体浮选试验中， 磁载体配比对选别指标有较大影响。随着磁载体配 比增加，浮选精矿 TFe 品位变化不大，但浮选铁精 矿回收率先升高后降低，在磁载体配比为 10时精 矿铁回收率最高。综合考虑，选择磁载体配比 10 进行后续试验。 图 2磁载体配比试验结果 2.4载体浮选 NaOH 用量试验 矿浆 pH 值对浮选效果有重要影响，不同矿物 具有不同的零电点，在特定的矿浆 pH 下，不同矿 物的表面电性不同。为选择合适的矿浆 pH 值，在 SD 用量 800 g/t、CaO 用量 400 g/t、脂肪酸类捕收 剂用量 500 g/t、磁载体添加量 10、预磁条件下， 进行了 NaOH 用量试验，结果见图 3。结果表明， 在 NaOH 用量 300～600 g/t矿浆 pH 值 9.5～11.0 的较宽范围内都能取得较好的浮选效果， 相对而言， 在 NaOH 用量为 600 g/t 时，精矿 TFe 品位最高， 且此时精矿铁回收率也较高，因此选择 NaOH 用量 600 g/t 进行后续试验。 图 3载体浮选 NaOH 用量试验结果 2.5载体浮选 SD 用量试验 为选择合适的 SD 用量， 在 NaOH 用量 600 g/t、 CaO 用量 400 g/t、脂肪酸类捕收剂用量 500 g/t、磁 载体配比 10、预磁条件下，进行了 SD 用量载体 浮选试验，结果见图 4。结果表明，随着 SD 用量 增加，浮选精矿 TFe 回收率逐渐升高、TFe 品位逐 渐降低，当 SD 用量达到 800 g/t 后，精矿回收率提 高趋势变缓。综合考虑，选择 SD 用量 800 g/t 比较 合适。 图 4载体浮选 SD 用量试验结果 2.6载体浮选 CaO 用量试验 为选择合适的CaO用量， 在NaOH用量600 g/t、 SD 用量 800 g/t、脂肪酸类捕收剂用量 500 g/t、磁 载体配比 10、预磁条件下， 进行 CaO 不同用量载 体浮选试验，结果见图 5。结果表明，随着 CaO 用 量增加， 精矿 TFe 品位逐渐升高、 回收率逐渐下降， CaO 用量达到 200 g/t 后， 精矿 TFe 品位提高幅度较 小，但回收率下降较大，因此 CaO 用量选择 400 g/t 比较合适。 第 35 卷李家林等 微细粒铁矿磁载体浮选试验研究57 图 5载体浮选 CaO 用量试验结果 2.7载体浮选捕收剂用量试验 为选择合适的捕收剂用量，在 NaOH 用量 600 g/t、SD 用量 800 g/t、CaO 用量 400 g/t、磁载体配 比 10、预磁条件下，进行了脂肪酸类捕收剂不同 用量载体浮选试验，结果见图 6。结果表明，随着 捕收剂用量增加，精矿 TFe 品位逐渐升高、回收率 逐渐下降，当捕收剂用量大于 400 g/t 后，精矿 TFe 品位提高幅度较小，但回收率下降较大，因此捕收 剂用量选择 400 g/t 比较合理。 图 6载体浮选捕收剂用量试验结果 2.8闭路流程试验 在粗选 NaOH 用量 600g/t、SD 用量 800 g/t、 CaO 用量 400 g/t、脂肪酸类捕收剂用量 400 g/t、磁 载体配比 10、预磁，精选 CaO 用量 200 g/t、捕收 剂用量 200 g/t 条件下，进行了浮选闭路流程试验， 数质量工艺流程及试验条件见图 7。 结果表明，磁载体浮选闭路流程试验可取得产 率 50.26、铁品位 66.86、全铁回收率 74.96的 铁精矿。相同条件下的常规浮选闭路流程试验可获 得产率 48.29、TFe 品位 67.05、TFe 回收率 72.72的铁精矿。在最终精矿 TFe 品位相近下，磁 载体浮选捕收剂用量可降低 14.29 个百分点、TFe 回收率可提高 2.24 个百分点。 图 7磁载体浮选闭路工艺及数质量流程 3磁载体浮选机理浅析 载体浮选工艺出现后，研究者先后通过“矿泥 罩盖”、“载体效应”、“助凝效应”和“中介效 应”等方面对其原理进行过探索[1,4,5,7]。在磁场力作 用下不同粒级粒子间的团聚力为  33 12 4 120 R R FC RRL   式中 2 0 8 π 3 CM ；R1为作用颗粒的半径；R2 为被作用颗粒的半径；L0为粒间距离[8]。经磁场作 用后，微细粒铁矿物与载体粒子间的磁团聚力随载 体粒子粒度的增加出现一个峰值，对于微细粒铁矿 物的载体浮选，载体粒子有一最佳粒度。假设载体 粒子与被作用粒子直接接触，即 L0＝0，则在 R2＝ 3R1时磁团聚力出现极值， 对于-0.025 mm 粒级的微 细粒赤铁矿，最佳的磁载体粒径约为-0.075 mm，与 本试验最佳磁载体粒度试验结果相符。 4结论 1 磁铁矿与赤铁矿的可浮性存在差异， 通过添 加磁载体，预磁有利于改善浮选指标。与不预磁相 比，在浮选精矿产率相近的前提下，预磁后浮选尾 矿铁品位降低 0.55 个百分点、铁回收率增加 0.58 个百分点。 58矿冶工程第 35 卷 2 磁载体粒度对载体浮选效果影响不明显，浮 选机理分析表明，对于特定粒级的微细粒铁矿物的磁 载体浮选，最佳磁载体粒度为目标矿物粒度的 3 倍。 3 磁载体浮选闭路流程试验取得了铁精矿产 率 50.26、铁品位 66.86、铁回收率 74.96的技 术指标。 参考文献 [1] 朱阳戈, 张国范, 冯其明, 等. 微细粒钛铁矿的自载体浮选[J]. 中国 有色金属学报, 20093 554-559. [2] 郭建斌. 东鞍山赤铁矿载体浮选试验研究[J]. 矿冶工程, 2003, 233 29-31. [3] 张斌 译. 选矿过程的细粒回收问题[J]. 国外金属矿选矿, 1993918. [4] 储德应, 蒋朝澜. 强磁性矿物的选择性磁团聚分选机理研究[J]. 金属 矿山, 19901 38-42. [5] 张卯均, 徐群, 罗家珂. 细粒磁铁矿团聚赤铁矿的机理研究[J]. 有 色金属, 1986,383 21-26. [6] V波兹库尔特. 用磁载体工艺分离长石与石英[J]. 国外金属矿选矿, 2007 5 34-37. [7] 邱冠周, 胡岳华, 王淀佐. 微细粒赤铁矿载体浮选机理研究[J]. 有色 金属, 1994, 464 23-28. [8] 林潮，孙传尧. 强磁性粒子间磁团聚力的研究[J]. 矿冶, 2000, 91 27-29.