新型阴离子反浮选河北某铁矿试验研究.pdf

第 35 卷矿冶工程Vol.35 2015 年 1 月MINING AND METALLURGICAL ENGINEERINGJanuary 2015 ① 收稿日期2014-12-14 作者简介田建利1984-，男，河北唐山人，工程师，硕士，主要从事浮选药剂研究开发工作。 新型阴离子反浮选河北某铁矿试验研究新型阴离子反浮选河北某铁矿试验研究 ① 田建利，李文风，周瑜林，常庆伟，程征 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012 摘要针对 CY-20 系列新型捕收剂在河北某铁矿的应用进行了试验研究，结果表明，与现场药剂相比，CY-20-18 药剂具 有较强的捕收能力和较好的选择性，并且对温度具有较强的适应性。 关键词CY-20 捕收剂；铁矿反浮选；浮选温度 中图分类号TD923文献标识码Adoi 10.3969/j.issn.0253-6099.2015.Z1.018 文章编号0253-60992015Z1-0074-04 Reverse Flotation Experiment for the Iron Ore in Hebei with New TypeAnionic Collector TIAN Jian-li, LI Wen-feng, ZHOU Yu-lin, CHANG Qing-wei, CHENG Zheng Changsha Research Institute of Mining reverse flotation of iron ore; flotation temperature 我国铁矿石资源随着开采的深入，一方面资源 日益贫、细、杂化，现有的工艺、设备及药剂已不 能完全满足生产和市场的需求[1-2]，另一方面目前钢 铁工业对铁精矿质量要求也越来越高[3-4]，为了满足 钢铁工业生产和选矿技术发展要求，进一步提高选 厂技术经济指标，针对不同铁矿山的矿石性质，长 沙矿冶研究院开发了数种新型高效浮选药剂，对缓 解当前矛盾具有重要意义。长沙矿冶研究院开发的 新型 CY 系列阴离子捕收剂，已经工业化生产，并 成功地应用于山东的几个矿业公司，一直以来保持 良好工业指标。 河北某铁矿为赤铁矿-磁铁矿混合矿石，脉石矿 物主要为石英，其次是长石、方解石、绿泥石，微 量角闪石，铁矿物嵌布粒度较细，针对该矿石性质， 长沙矿冶研究院院开发了 CY-20 系列捕收剂，该系 列捕收剂具有较好的适应性、捕收及选择性。 1矿石性质 浮选试验的试样取自河北某矿业公司浮选车间 的给矿。试样多元素分析结果如表 1 所示。可以看 出， 试样 TFe 含量为 40.65， 亚铁含量仅为 3.68， 该矿石属于氧化矿类型;非铁成分主要以石英为主， 含量 33.20，是主要分离对象，S、P 含量较低，不 会影响精矿质量。 表 1浮选给矿多元素化学分析结果质量分数/ TFeFeOFe2O3SiO2Al2O3MgO 40.653.6853.9934.202.480.66 CaOMnOPSAg 0.220.940.0320.0120.48 浮选给矿铁物相分析结果见表 2。 由表 2 可知有 用矿物主要是赤、褐铁矿，其次是磁铁矿，并含有 第 35 卷田建利等 新型阴离子反浮选河北某铁矿试验研究75 少量的硅酸铁、碳酸铁和硫化铁；赤、褐铁矿和磁 铁矿中铁总含量为 37.49，分布率为 92.23，是主 要的回收矿物。 表 2浮选给矿铁物相分析结果 铁物相含量/分布率/ TFe40.65100.00 Fe3O48.3020.42 FeCO30.511.25 FeSiO30.541.33 赤褐铁矿29.1971.81 其它2.115.19 浮选给矿粒度分析结果见表 3。由表 3 可知，各 粒级之间的品位差别较大，特别是0.075 mm 粒级 产品品位较低，是影响精矿质量的主要脉石矿物， 是反浮选主要的分离对象，这些粗粒级矿物能否上 浮是捕收剂优劣的重要指标。 表 3浮选给矿粒度分析结果 粒级/mm 产率/品位/分布率/ 个别负累积个别负累积个别负累积 0.107.01100.008.7641.041.50100.00 -0.100.0759.7692.9910.3943.482.4798.50 -0.0750.04518.6083.2318.4947.358.3896.03 -0.0450.0384.9864.6336.2355.664.4087.65 -0.03859.6559.6557.2857.2883.2683.26 合计100.0041.04100.00 2试验设备、药品及试验方法 2.1试验设备及药品 试验设备 XFD 型单槽式浮选机； 药品 NaOH、 CaO、新型抑制剂及 CY 系列捕收剂长沙矿冶研究 院自制。 2.2试验方法 药剂选型试验采用 0.5 L XFD 型单槽式浮选机， 一粗一精浮选开路流程，闭路试验采用一粗一精三 扫选流程，分别使用 0.75 L 和 0.5 L XFD 型单槽式 浮选机,浮选产品分别烘干、称重，分析精矿、尾矿 中 TFe 含量，计算回收率。 3试验结果及讨论 3.1药剂选型试验 在充分研究该矿石的性质的基础上，长沙矿冶研 究院开发了一系列的捕收剂，在温度 30 ℃，NaOH、 新型抑制剂、 石灰用量分别为 1200 g/t、 800 g/t、 200 g/t 的条件下， 对 CY-20 系列捕收剂的浮选性能进行评价， 试验采用一粗一精流程，流程见图 1，结果见表 4。 图 1药剂选型试验流程 表 430 ℃捕收剂选型试验结果 捕收剂类别及用量 /gt-1 产品 名称 产率 / 品位 / 回收率 / CY-20-11 粗选 680 精选 300 精矿38.3067.1162.61 中矿4.2540.954.25 尾矿57.4523.6833.14 给矿100.0041.05100.00 CY-20-12 粗选 680 精矿41.1264.0264.82 中矿 尾矿58.8824.2835.18 给矿100.0040.64100.00 CY-20-13 粗选 680 精选 300 精矿38.8567.9463.88 中矿3.4845.673.84 尾矿57.6723.0232.18 给矿100.0041.05100.00 CY-20-14 粗选 680 精选 300 精矿41.8266.1767.17 中矿2.6539.872.57 尾矿55.5322.4530.26 给矿100.0041.20100.00 CY-20-15 粗选 680 精选 300 精矿41.7666.7268.43 中矿5.6441.385.74 尾矿52.6020.0025.84 给矿100.0040.72100.00 CY-20-16 粗选 780 精选 300 精矿40.3667.7467.34 中矿3.7646.504.30 尾矿55.8820.6028.36 给矿100.0041.05100.00 CY-20-17 粗选 700 精选 300 精矿37.3167.4161.56 中矿2.6847.263.12 尾矿60.2123.8435.32 给矿100.0040.64100.00 CY-20-18 粗选 700 精选 300 精矿39.9367.1965.56 中矿2.9950.793.71 尾矿57.0822.0330.73 给矿100.0040.92100.00 CY-20-19 粗选 700 精选 300 精矿36.2067.660.12 中矿4.2943.254.56 尾矿59.5124.1535.32 给矿100.0040.70100.00 CY-20-20 粗选 500 精选 200 精矿36.7267.3359.99 中矿3.8642.153.94 尾矿59.4225.0236.07 给矿100.0041.22100.00 76矿冶工程第 35 卷 由表 4 可知，CY-20 系列捕收剂的捕收能力和 选择性差异较大，CY-20-20 的捕收能力最强， CY-20-16 的捕收能力最弱，CY-20-11、CY-20-12、 CY-20-14 三个捕收剂对该矿石的选择性差些，由于 该矿石的粗粒级品位偏析比较严重，只有捕收剂具 有对粗粒级脉石矿物较强的捕收能力和选择性，精 矿才能取得较好品位，当然捕收剂的捕收能力和选 择性是一对矛盾体，存在此消彼长的关系，所以一 个好的捕收剂是能够兼顾这两方面的。 目前的铁矿行业，铁精矿的价格一直在低位徘 徊，铁矿山的利润空间非常狭小，选厂的成本控制 就显得更加重要[5]， 所以浮选药剂研发也要符合节能 减排、降本增效的理念。传统的阴离子反浮选的矿 浆温度 30℃左右，高温浮选不仅需要加温设备投资 以及设备运转能耗，而且加温过程中会增加碳排放， 污染环境。所以能够适应低温的浮选药剂，可以助 力矿山实现经济、环保的目标。考察 CY-20 系列捕 收剂的低温适应性，采用一粗一精流程，调整剂用 量与 30 ℃时一样，浮选结果如表 5 所示。 表 520 ℃捕收剂选型试验结果 捕收剂类别及用量 /gt-1 产品 名称 产率 / 品位 / 回收率 / CY-20-13 粗选 1200 精选 400 精矿40.6065.3065.11 中矿3.4942.113.61 尾矿55.9122.7831.28 给矿100.0041.05100.00 CY-20-15 粗选 1400 精选 600 精矿46.4363.9772.81 中矿3.6436.693.28 尾矿49.9319.5423.91 给矿100.0040.64100.00 CY-20-16 粗选 1800 精选 800 精矿43.0664.8868.81 中矿2.4049.162.90 尾矿54.5421.0628.29 给矿100.0040.60100.00 CY-20-17 粗选 1300 精选 500 精矿34.9466.9857.63 中矿2.9950.963.75 尾矿62.0725.2738.62 给矿100.0041.20100.00 CY-20-18 粗选 1300 精选 500 精矿36.3567.1959.83 中矿3.0050.793.73 尾矿60.6524.5336.44 给矿100.0040.82100.00 CY-20-19 粗选 1600 精选 800 精矿38.2266.1462.21 中矿3.7651.104.73 尾矿58.0223.1533.06 给矿100.0040.63100.00 CY-20-20 粗选 800 精选 200 精矿36.6566.2559.67 中矿2.4343.782.61 尾矿60.9225.1937.71 给矿100.0040.69100.00 由表 5 可知，在 20 ℃下，CY-20 系列捕收剂的 捕收能力和选择性能都不同程度的下降，这是由于 该系列捕收剂是以混合脂肪酸为主体，经过合成加 工、复配而成的药剂，混合脂肪酸中的部分高碳链 以及饱和的脂肪酸的凝固点比较高，在低温下的矿 浆中分散程度不够，导致其与矿物作用能力下降， 故捕收剂的有效成分降低了，所以需要增加捕收剂 的用量，然而矿浆中捕收剂浓度增大会降低其对矿 物的选择性，由此导致低温下捕收剂的分选效果普 遍下降。CY-20-17、CY-20-18 以及 CY-20-19 三个 捕收剂有较好的分选效果，可以适应河北矿山选厂 的低温条件， 其中 CY-20-18 的原料和加工成本相对 低廉，首选其作为进一步研究用药。 3.2闭路试验 对捕收剂 CY-20-18 进一步评价，考察其在 30 ℃、25 ℃和 20 ℃条件下的闭路试验分选效果。 闭路试验是在不连续的设备上模仿连续生产过程的 分批试验。考察返回的中矿对综合精矿的影响，考 察药剂在闭路试验工艺流程和药剂制度下的稳定性 和可靠性。闭路试验工艺为一次粗选、一次精选以 及三次扫选，工艺流程见图 2，试验结果见表 6。 图 2闭路试验工艺流程 表 6闭路试验结果 温度 /℃ 药剂用量 /gt-1 产品 名称 产率 / 品位 / 回收率 / 30 新型抑制剂600 CY-20-18粗选 800 精选 200 精矿48.6166.8388.50 尾矿51.3915.3219.50 给矿100.0040.36100.00 25 新型抑制剂450 CY-20-18粗选 750 精选 200 精矿47.7767.2978.88 尾矿52.2316.4821.12 给矿100.0040.75100.00 20 新型抑制剂400 CY-20-18粗选 800 精选 200 精矿46.6367.3977.95 尾矿53.3716.6622.05 给矿100.0040.31100.00 注其它药剂用量NaOH 1200 g/t；CaO 粗选 200 g/t，精选 100 g/t。 第 35 卷田建利等 新型阴离子反浮选河北某铁矿试验研究77 由闭路试验结果可以看出，在三个温度下， CY-20-18 闭路试验精矿品位达到 67左右，尾矿品 位 16左右，回收率 80左右，通过药剂制度的合 理化，低温与高温的选矿指标相当，说明 CY-20-18 捕收剂具有较好的温度适应性，浮选指标比河北矿 山选厂要好，尤其是在 20℃时的分选效果并没有比 高温时下降很多，可以完全适应河北矿山选厂低温 条件；从不同温度试验结果可以看出，随着温度降 低，新型抑制剂用量也要减少，可能由于高温时药 剂和矿物的活性较强，容易相互作用，为了保证捕 收剂的选择性，需要较强的抑制能力，当温度降低 时则反之；三个温度下，精选都需要加入石灰来加 强活化，应该是与该矿石中粗粒级脉石含量较高有 关， 粗粒级脉石在闭路循环过程中容易掉槽[6]， 影响 精矿品位，所以需要加强活化，这与河北矿山选厂 生产情况是一致的。 4结论 1 长沙矿冶研究院开发的CY-20系列捕收剂能 够较好适应河北某铁矿的复杂矿浆环境，30 ℃时开 路试验表明CY-20 系列捕收剂普遍具有较好的分 选性能，其中 CY-20-16 药剂的最好指标是精矿铁品 位 67.74、精矿铁回收率 67.34、尾矿铁品位为 20.60。 2 20 ℃时开路试验表明CY-20-17、CY-20-18 和 CY-20-19 三个捕收剂具有较好的低温适应性，分 选效果较好，其中 CY-20-18 取得精矿铁品位 67.19、精矿铁回收率 59.83、尾矿品位 24.53的 好指标。 3 CY-20-18 新型捕收剂闭路试验表明精矿铁 品位达到 67左右，回收率 80左右，尾矿铁品位 16左右。 通过药剂制度的合理化， 低温与高温的选 矿指标相当， 说明 CY-20-18 捕收剂具有较好的温度 适应性，能够较好的适应低温浮选环境。 4 通过河北某铁矿筛选出的 CY-20-18 新型捕 收剂符合目前低碳、环保的社会理念，更加契合当 前铁矿行业节能减排、降本增效、绿色发展的理念， 其可以作为铁矿低温捕收剂推广使用。 参考文献 [1] 陈雯, 张立刚. 复杂难选铁矿石选矿技术现状及发展趋势[J]. 有 色金属选矿部分, 2013增刊 19-23. 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