东鞍山含碳酸盐难选铁矿石分步浮选工艺研究.pdf

S e rie s No ． 37 5 S e p t e mb e r 2 0 0 7 垒 矽 ME TA L MI N E 总 第3 7 5 期 2 0 0 7 年第 9期 东鞍 山含碳 酸盐难选铁矿石分步浮选工艺研 究术 张 明 ， 刘明宝 印万忠 韩跃新 李艳军 1 ． 东北大学； 2 ． 鞍钢集团矿业公司东鞍山烧结厂 摘要介绍了东鞍山烧结厂含碳酸盐难选铁矿石的工艺矿物学及浮选分离特性， 提出了处理难选碳酸盐铁 矿的浮选新工艺分步浮选， 即第一步在中性条件下采用正浮选分选菱铁矿； 第二步在高 p H值下采用反浮选分 选赤铁矿。实验室闭路浮选试验结果表明， 在浮选给矿品位为 5 2 ． 3 0 ％ 时， 采用分步浮选工艺可 以获得铁品位 6 6 ． 3 4 ％、 回收率 7 1 ． 6 0 ％的铁精矿。 关键词 分步浮选菱铁矿正浮选赤铁矿反浮选 ’ I nv e s t i g a tio n o n St e ppe d- Fl o t a tio n Pr o c e s s f o r Do n g a ns ha n Ca r b o n a t e Co n t a i n i n g Re f r a c t o r y I r o n Or e Z h a n g Mi n g - L i u Mi n g b a o Y i n Wa n z h o n g H a n Y u e x i n L i Y a n j u n 1 ． N o r t h e a s t U n i v e r s i t y ； 2 D o n g a ash a n S i n t e r i n g P l a n t ， Mi n i n g C o ．o fA n S t e e l G r o u p Ab s t r a c t T h e p a p e r d e s c ri b e s t h e t e c h n o l o g i c a l mi n e r alo g y a n d fl o t a t i o n s e p a r a t i o n c h a r a c t e ris t i c s o f D o n g an s h a n c a r b o n a t e c o n t a i n i n g r e f r a c t o r y i r o n o r e a n d p u t s f o r w ard a n e w p r o c e s s for t r e a t i n g t h i s k i n d o f o r e，s t e p p e d fl o t a t i o n ．h c o n s i s t s o f fi r s t s e p a r a t i n g t h e s i d e rit e b y d i r e c t fl o t a ti o n i n n e u t r a l me d i u m a n d t h e n s e p a r a t i n g h e ma t i t e b y i n d i r e c t fl o t a t i o n ．T h e c l o s e d c i r c u i t l a b o r a t o ry t e s t r e s u l t s s h o w t h a t a n i r o n c o n c e n t r a t e g r a d i n g 6 6 ． 3 4 ％i r o n wi t h a n i r o n r e c o v e ry o f 7 1 ． 6 ％c a n b e o b t a i n e d f r o m a fl o t a t i o n f e e d g r a d i n g 5 2 ． 3 ％b y s t e p p e d fl o t a t i o n p roc e s s ． Ke y wo r d s S t e p p e d fl o t a t i o n，S i d e ri t e ，Di r e c t flo t a t i o n ，He ma t i t e ，I n d i r e c t fl o t a t i o n 随着我国经济的高速发展， 科学有效地利用各 种现有矿产 资源显得 十分重要 ， 尤其是 铁矿资源。 东鞍山铁矿是我国大型红铁矿矿山， 矿物品种多 、 结 构构造复杂 、 嵌布粒度细。矿石按 自然类型可划分 为假象赤铁矿、 磁铁矿 、 磁铁赤铁矿 、 赤铁磁铁矿和 绿泥假象赤铁矿 、 绿泥赤铁磁铁矿、 菱铁磁铁矿等石 英岩矿石等。选厂近几年的生产结果统计表明 ， 随 着开采深度的增加 ， 矿石 中碳酸盐 的含量在逐年增 加 。东鞍山矿石中的碳酸盐主要是菱铁矿 ， 其次是 铁 白云石 。生产表 明， 碳酸铁的出现对东鞍山铁矿 石的浮选影响极大 ， 随着碳酸铁含量的增加 ， 浮选指 标呈下降趋势 ， 最终导致“ 精尾不分” ， 但其影响机 理尚不清楚。同时， 碳酸铁是可利用铁， 虽然其理论 含铁品位只有 4 8 ． 2 0 ％ ， 但并不影响高炉 的利用 系 数， 有回收价值。为此， 通过对东鞍山含碳酸盐矿石 进行系统的工艺矿物学研究 和浮选试验研究工作 ， 本研究提出了处理该类矿石的合理性方案 。该方案 对增加我国铁矿资源 的储量 ， 缓解我 国铁矿石 的需 求压力 ， 实现铁矿生产的可持续发展具有重要 的战 略意 义。 1 东鞍 山含碳酸盐铁矿石特性 东鞍 山含碳酸盐铁矿石的化学多元素分析结 果 ， 见表 1 。 表 I 矿石 多元素化学分析结果 ％ 垒 重 垒 望； ； 垫 ； 垒 鲞 垒 量 垫 三 丝 从表 1 可知， 该矿石为高硅 、 贫铁 、 低硫的的铁 矿石， 有害杂质元素硫 、 砷 的含量相当低 ， 对选矿生 产指标没有太多的影响； 由表中杂质的含量推断脉 石矿物主要为石英及少量的碳酸盐类矿物。 矿石中铁矿物的物相分析结果见表 2 。 表 2矿石 中铁矿物的化学物相 分析 结果 ％ 国际合作重大项 目资助 编号 2 0 0 6 DF B 7 2 5 7 0 。 张明 1 9 6 5 一 ， 男， 东北大学资源与土木工程学院， 博士研究生， 鞍钢集 团矿业公司东鞍 山烧结 厂副厂长 ， 高级 工程师 ， 现通讯地 址 1 1 4 0 4 1辽宁省鞍山市千山区旧堡街 。 维普资讯 张明等 东鞍山含碳酸盐难选铁矿石分步浮选工艺研究 2 0 0 7 年第9 期 从表 2可见 ， 矿石中主要的铁矿物为赤 褐 铁 矿， 其占有率为7 5 ． 8 5 ％； 碳酸铁占有率为 1 4 ． 5 3 ％、 磁性铁 0 ． 9 9 ％、 硅酸铁中的铁含量高达 8 ． 6 3 ％， 易 损失在尾矿 中的硅酸铁 占有率为 8 ． 6 3 ％ ， 对铁 的回 收有一定的影响。 在东鞍 山选矿厂生产现场矿石碳 酸盐含量较 高， 浮选生产指标波动较大时， 取其混磁精矿样作为 本试验所用矿样。经检测该混磁精矿 一 2 0 0目含量 为 9 2 ． 8 ％。多元素化学分析见表 3 ， 从 X R D衍射可 以看出该混磁精矿样主要含有赤铁矿和石英 ， 还含 有少量的磁铁矿和菱铁矿。 表 3 混磁精矿多元素化学分析结果 ％ 2浮选试验结果与分析 2 ． 1 纯矿物浮选分离试验研究 由工艺矿物学分析东鞍山含碳酸盐铁矿石中的 主要矿物为赤铁矿、 石英、 磁铁矿 、 菱铁矿 、 铁 白云 石。当淀粉 6 0 mg ／ L 、 C a C 1 2 1 0 0 m g ／ L和 N a O H 1 6 0 m g ／ L时， 这 5种矿物纯 矿物 的浮选特性如 图 1所 示 1 o o 8 0 6 0 将 吾 4 0 2 O O O 2 4 6 8 l O l 2 l 4 p H 值 图 1 淀粉 C a C I 组合对矿物可浮性的影 响 一磁铁矿 ； O 一 菱铁矿 ； ▲ 一 石英 ； V 一铁 自云石； 一赤铁矿 从图 1可知， 淀粉和 C a C 1 组合时 ， 在 p H值为 5 7的中性条件下， 菱铁矿的可浮性较好 ， 铁白云 石的可浮性次之 ， 而磁铁矿、 赤铁矿和石英的可浮性 较差 。因此 ， 在该介质条件下 ， 可实现菱铁矿 、 铁 白 云石与赤铁矿、 石英和磁铁矿的浮选分离 ； 在 p H 1 1的强碱性条件下 ， 石英的可浮性 较好 ， 而赤铁矿 和磁铁矿的可浮性很差。因此 ， 在该介质条件下 ， 可 实现石英与其它矿物的浮选分离。因此， 淀粉和 C a C 1 组合可以实现不 同矿物在不 同的 p H介质条 件下出现较大的浮游差 ， 对实现该含碳酸盐铁矿石 的浮选分离具有较好的作用。 由此 ， 本试验提 出了分步浮选的概念。即在第 一 步浮选时， 在中性条件下预先分离出部分碳酸盐 矿石 ， 尽量减少碳酸盐对下一步浮选的影响 ； 第二步 浮选时， 在强碱性条件下， 将石英和其他矿物分离。 以此达到处理该类难选矿石的 目的。 2 ． 2 实际矿物分步浮选流程试验研究 现场混磁精矿中含有一定量的对浮选体系有不 利影响的菱铁矿 ， 因此本试验采用分步浮选流程使 菱铁矿在第一步浮选 时预先浮出， 尽 可能的减少菱 铁矿对后续浮选的影响。 每次试验用样 2 0 0 g ， 流程 如图2所示 ， 试验结果如表 4所示。 混磁精 术 淀粉 半 R A 7 1 5 精选 ⑥ ⑦ 饫干 再 尾 图 2 分步浮选条件试验流程 图 例 繁％ ；① ； ； 9 9． 2 3； 5 2 ． 43 6 0． 61 ； 63 ． 5 6 3 8 ． 62； 3 5 ． 0 8 ； ； ； 5 ． 5 0； 6 5． 1 8 ． 1 l ； 4 5 ． 9 7 6 9． 0 0 ’ 4． 5 0 袅 4分 浑诜 流 程试 量 台 结 集 从 图 2 、 表 4可以看出， 采用 分步浮选 工艺流 程 ， 在原矿品位 5 2 ． 4 0 ％时 ， 开路试验获得 了铁品位 为 6 5 ． 1 8 ％、 铁回收率为 6 9 ． 0 0 ％的较好指标。此时 的最佳条件为第一步淀粉用量 8 0 0 g ／ t ， R A 7 1 5用量 1 0 0 g ／ t ； 第二步淀粉用量 5 0 0 g ／ t ， 石灰用量 8 0 0 g ／ t ， R A 7 1 5用量 8 0 0 g ／ t ， 不添加 N a O H。精选时淀粉用 量 1 0 0 g ／ t ， 石灰用量 2 0 0 g ／ t ， R A 7 1 5用量 4 0 0 g ／ t ， 不添加 N a O H。 2 ． 3 实际矿物常规浮选流程试验研究 该浮选试验所有操作条件均与现场相同 ， 每次 试验用样 2 0 0 g ， 流程如图 3所示 ， 结果如表 5 所示。 维普资讯 总第 3 7 5期 垒 鬣 辞 山 2 0 0 7年第9期 混磁精 l ① N a OH 1 2 0 0g ／ t 木淀粉 1 3 0 0g ／ t 冰C a O 1 5 0 0g ／ t R A7 1 5 1 2 0 0e ,／ t ② ③ ② 尸 ③ f R A 7 6 0 0 g／ t I 精选 尾矿 ④尸 ⑤ f 铁精矿 尾矿 图 3 常规浮选试验流程 图 例 ％ ； ① ； 等 ； ③ ； 等 ； 罢 表 5 常规浮选流程试验结果 从图 3 、 表 5可以看出， 采用现场流程 ， 在原矿 品位5 0 ． 8 8 ％， 并且浮选条件为粗选淀粉用量 1 3 0 0 t 、 石灰 用 量 1 5 0 0 t 、 R A 7 1 5用 量 1 2 0 0 t 、 N a O H用量 1 2 0 0 t 、 精选 R A 7 1 5用量 6 0 0 t 时， 开路试验可以获得铁精矿品位 为 6 2 ． 7 3 ％ 、 铁 回收 率为 4 7 ． 9 7 ％的指标 。 从上述 的试 验结果可 以看出， 分步浮选试验所 取得的铁精矿和回收率的指标均 比常规浮选流程所 取得的指标好。因此 ， 分步浮选流程可以作为解决 该难选铁矿的方案之一。 2 ． 4 实际矿物分步浮选闭路流程试验研究 由2 ． 2和 2 ． 3节可看出分步浮选基本上解决了 菱铁矿对浮选体系的不利影响 ， 取得了 比常规流程 好的试验指标。因此 ， 在开路试 验的基础上 ， 本研究 进行 了分步浮选 的闭路流程试验。试验流程如图 4 所示 ， 试验结果如表 6所示。 从图4、 表 6看出， 在原矿品位 5 2 ． 3 0 ％时 ， 闭路 试验获得了铁品位 6 6 ． 3 4 ％ 、 回收率 7 1 ． 6 0 ％的较好 指标 。此时的最佳条件为第一步淀粉用量 8 0 0 t ， R A 7 1 5用量 1 0 0 t ； 第二步淀粉用量 5 0 0 t ， 石灰 用量 8 0 0 t ， R A 7 1 5用量 7 0 0 t ， 不 添加 N a O H。 精选时淀粉用量 1 0 0 t ， 石灰用量 2 0 0 t ， R A 7 1 5 用量 3 0 0 t ， 不添加 N a O H。 3 结论 1 原矿石 中全铁的品位为 3 4 ． 4 3 ％ ， 其他元 素含量都很低 。从矿石的化学分析结果可看出， 矿 6 4 石中的主要脉石矿物为石英和碳酸盐矿物。试验用 混磁精矿样的 X R D可以看 出， 该矿样主要含有赤铁 矿和石英 ， 还含有少量的磁铁矿和菱铁矿。 尾矿 图例 ／ ％① ； ③ ； 案 ； 等 ； ； ； 鲁 ； ； ； ⑧ ； 2 7 9 0； 71 6 0 ． ’ ． 轰 6分 浑 诜 闭 略流 释 试 娶 龠 结 果 2 实验室试 验条件与生产条件相 同时， 开路 试验结 果取 得 了铁 精矿 品位 6 2 ． 7 3 ％ 、 铁 回收率 4 7 ． 9 7 ％的指标 ， 而分步浮选开路流程获得了铁 品位 6 5 ． 1 8 ％ 、 铁回收率 6 9 ． 0 0 ％的较好指标 。原矿品位 为 5 2 ． 4 0 ％时， 分步浮选 闭路流程试验可以获得铁 精矿品位 6 6 ． 3 4 ％ 、 回收率 7 1 ． 6 0 ％的指标 。 3 由本试验研究可以看出， 采用分步浮选流程 ， 基本消除了菱铁矿对浮选的不利影响。采用该工艺处 理含碳酸盐铁矿石是完全可行的。分步浮选工艺在处 理含碳酸盐难选矿石具有常规流程不具备的优势 ， 该 工艺为东鞍山烧结厂含碳酸盐难选铁矿石的处理提供 了一条新的思路。 收稿 日期2 0 0 7 - 0 7 - 1 0 一 维普资讯