王偉之 孟慶磊 張慶豐 李富平

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009；3.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司司家營(yíng)鐵礦，河北 唐山 063000)

司家營(yíng)鐵礦磁選精礦陽(yáng)離子反浮選試驗(yàn)研究

王偉之1,2孟慶磊1張慶豐3李富平1

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山 063009；3.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司司家營(yíng)鐵礦，河北 唐山 063000)

河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司司家營(yíng)鐵礦選礦廠采用以NaOH為pH調(diào)整劑、淀粉為抑制劑、石灰為活化劑、GK-68為捕收劑的陰離子反浮選工藝處理弱磁選和強(qiáng)磁選所得混合精礦，存在藥劑制度復(fù)雜且礦漿需加溫的弊端。為此，從武漢理工大學(xué)研制的陽(yáng)離子捕收劑GE-609和中南大學(xué)研制的陽(yáng)離子捕收劑HYS-2中篩選出GE-609對(duì)司家營(yíng)鐵礦選礦廠磁選混合精礦進(jìn)行了陽(yáng)離子反浮選試驗(yàn)，并模擬現(xiàn)場(chǎng)流程和藥劑制度進(jìn)行了陰離子反浮選對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在常溫和不改變?cè)辛鞒探Y(jié)構(gòu)的情況下，GE-609僅與淀粉1種藥劑配合，可獲得鐵品位為65.37%、鐵回收率為84.10%的最終鐵精礦，而模擬陰離子反浮選在40 ℃下所獲最終鐵精礦的鐵品位為65.55%、鐵回收率為79.44%。由此可見，采用GE-609進(jìn)行陽(yáng)離子反浮選不僅可達(dá)到實(shí)現(xiàn)常溫浮選和簡(jiǎn)化藥劑制度的目的，還可較大幅度地提高鐵的回收率。

磁選混合精礦 陽(yáng)離子反浮選 陽(yáng)離子捕收劑GE-609 常溫浮選

近幾十年，我國(guó)復(fù)雜難選鐵礦石的選礦技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，其中反浮選工藝成為了處理復(fù)雜難選鐵礦石的重要手段[1-2]。尤其是對(duì)于磁鐵礦-赤鐵礦混合型難選鐵礦石，反浮選技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛[3-4]。

河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司司家營(yíng)鐵礦選礦廠采用階段磨礦、粗細(xì)分級(jí)、重選、弱磁選—強(qiáng)磁選—陰離子反浮選流程處理磁鐵礦-赤鐵礦混合型鐵礦石，其中陰離子反浮選工藝存在礦漿需加溫及藥劑制度較復(fù)雜的問(wèn)題。本研究開展陽(yáng)離子反浮選試驗(yàn)，以求達(dá)到實(shí)現(xiàn)常溫浮選，簡(jiǎn)化藥劑制度，降低選礦成本的目的。

1 試驗(yàn)礦樣和藥劑

1.1 礦 樣

試驗(yàn)礦樣取自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的陰離子反浮選作業(yè)給礦，為弱磁選和強(qiáng)磁選所得混合精礦。礦樣中鐵礦物主要為磁鐵礦和赤鐵礦，還含有少量假象赤鐵礦、半假象赤鐵礦及褐鐵礦；脈石礦物主要為石英。礦樣的化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鐵物相分析結(jié)果見表2，粒度組成分析結(jié)果見表3。

表1 礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果

Table 1 Chemical element analysis result of the sample %

表2 礦樣鐵物相分析結(jié)果

Table 2 Iron phase analysis result of the sample %

表3 礦樣粒度分析結(jié)果

表1表明，礦樣的鐵品位為39.27%，主要雜質(zhì)為SiO2，有害元素S和P含量較低。

表2表明，礦樣中的鐵主要賦存于磁鐵礦中，其次賦存于赤、褐鐵礦中，其他形態(tài)的鐵很少。

表3表明，礦樣粒度較細(xì)，-0.074 mm粒級(jí)和-0.038 mm粒級(jí)分別占88.10%和53.39%，且粒級(jí)越細(xì)，鐵含量越高，其中-0.038 mm粒級(jí)的鐵分布率達(dá)到了79.82%。

1.2 藥 劑

(1)陽(yáng)離子捕收劑。一種為GE-609，淡黃色液體，另一種為HYS-2，棕色液體，均與水配成濃度為1%的溶液使用[5-7]。

(2)陰離子捕收劑。濃度為6%的GK-68溶液。

(3)分散劑(用于陽(yáng)離子反浮選試驗(yàn))。分析純碳酸鈉，配成濃度為10%的溶液使用。

(4)pH值調(diào)整劑(用于陰離子反浮選對(duì)比試驗(yàn))。濃度為20%的NaOH溶液。

(5)活化劑(用于陰離子反浮選對(duì)比試驗(yàn))。石灰粉末。

(6)抑制劑(用于陽(yáng)離子反浮選試驗(yàn)和陰離子反浮選對(duì)比試驗(yàn))。濃度為6%的荷化淀粉溶液。

上述藥劑中，GE-609由武漢理工大學(xué)提供，HYS-2由中南大學(xué)提供，GK-68溶液、NaOH溶液、淀粉溶液和石灰粉末取自司家營(yíng)鐵礦選礦廠的配藥車間。

2 試驗(yàn)方法

(1)探索試驗(yàn)。采用1次粗選流程對(duì)陽(yáng)離子捕收劑GE-609和HYS-2進(jìn)行篩選，并考察分散劑碳酸鈉對(duì)陽(yáng)離子反浮選效果的影響。

(2)陽(yáng)離子反浮選藥劑用量試驗(yàn)。采用1次粗選、1次精選流程，通過(guò)單因素條件試驗(yàn)確定陽(yáng)離子反浮選的藥劑用量。

(3)流程試驗(yàn)。根據(jù)陽(yáng)離子反浮選藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果，參照現(xiàn)場(chǎng)流程結(jié)構(gòu)進(jìn)行陽(yáng)離子反浮選的開路和閉路流程試驗(yàn)，并參照現(xiàn)場(chǎng)藥劑制度和流程結(jié)構(gòu)進(jìn)行陰離子反浮選的閉路流程對(duì)比試驗(yàn)。

試驗(yàn)中粗選和精選設(shè)備采用XFD-Ⅳ型1.5 L單槽浮選機(jī)，掃選設(shè)備采用XFD-Ⅲ型1.0 L單槽浮選機(jī)；陽(yáng)離子反浮選在室溫(20 ℃左右)下進(jìn)行，陰離子反浮選時(shí)控制礦漿溫度為40 ℃。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 探索試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1 陽(yáng)離子捕收劑篩選結(jié)果

以淀粉為鐵礦物的抑制劑[8]，按圖1流程比較GE-609和HYS-2的陽(yáng)離子反浮選效果，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖1 陽(yáng)離子捕收劑篩選試驗(yàn)流程

表4表明，使用GE-609時(shí)，粗精礦的鐵品位可達(dá)到55.40%，而使用HYS-2時(shí)，粗精礦的鐵品位僅為41.51%，分選效果不明顯。因此，確定后續(xù)陽(yáng)離子反浮選試驗(yàn)以GE-609作為捕收劑。

表4 陽(yáng)離子捕收劑篩選試驗(yàn)結(jié)果

Table 4 Exploratory test results of cationic collector selection %

3.1.2 分散劑對(duì)陽(yáng)離子反浮選效果的影響

考慮到陽(yáng)離子捕收劑對(duì)礦泥的敏感程度較高，故嘗試添加分散劑碳酸鈉[9-10]以求得到更好的陽(yáng)離子反浮選效果。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖2 添加分散劑的探索試驗(yàn)流程

Table 5 Exploratory test results after adding dispersant agent %

將表5結(jié)果與表4結(jié)果對(duì)比可知，添加了碳酸鈉后，粗精礦的鐵品位和鐵回收率不僅沒(méi)有得到提高，反而出現(xiàn)了較明顯的下降，故在后續(xù)的陽(yáng)離子反浮選試驗(yàn)中不再添加碳酸鈉。

3.2 陽(yáng)離子反浮選藥劑用量試驗(yàn)結(jié)果

陽(yáng)離子反浮選藥劑用量試驗(yàn)流程見圖3。

圖3 陽(yáng)離子反浮選藥劑用量試驗(yàn)流程

3.2.1 淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果

固定GE-609粗選用量為260 g/t、精選用量為130 g/t，按圖3流程進(jìn)行淀粉用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知：隨著淀粉用量的增加，精礦的鐵品位呈下降趨勢(shì)而鐵回收率呈上升趨勢(shì)；當(dāng)?shù)矸塾昧砍^(guò)1 500 g/t后，抑制作用過(guò)強(qiáng)，導(dǎo)致精礦鐵品位急劇下降。為保證精礦的鐵品位，確定淀粉的用量為1 500 g/t。

3.2.2 GE-609用量試驗(yàn)結(jié)果

固定淀粉的用量為1 500 g/t，GE-609的粗、精選用量比為3∶1，按圖3流程進(jìn)行GE-609用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 GE-609用量試驗(yàn)結(jié)果

圖5顯示：隨著GE-609用量的增加，精礦的鐵品位不斷上升而鐵回收率不斷下降；當(dāng)GE-609的粗選用量為280 g/t時(shí)，精礦的鐵品位已達(dá)到65%以上。因此，將GE-609的粗選用量定為280 g/t，相應(yīng)的精選用量為93.3 g/t。

3.3 陽(yáng)離子反浮選開路流程試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)前述試驗(yàn)結(jié)果，參照現(xiàn)場(chǎng)流程結(jié)構(gòu)進(jìn)行了陽(yáng)離子反浮選開路流程試驗(yàn)。試驗(yàn)中考慮到后續(xù)閉路流程試驗(yàn)時(shí)精礦的鐵品位將有所下降，故將GE-609的精選用量增加到粗選用量的一半即140 g/t。試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖6 陽(yáng)離子反浮選開路試驗(yàn)流程

Table 6 Test results of open-circuit process of cationic reverse flotation %

由表6可見：將GE-609的精選用量增加到140 g/t后，使開路流程試驗(yàn)的精礦鐵品位達(dá)到了67.03%，從而為形成閉路后精礦的鐵品位仍能保持在65%以上提供了保障，同時(shí)經(jīng)過(guò)兩次掃選，使尾礦的鐵品位降到了7.33%的較低水平。

3.4 閉路流程試驗(yàn)結(jié)果

在開路流程試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了陽(yáng)離子反浮選閉路流程試驗(yàn)，同時(shí)按相同流程結(jié)構(gòu)，參照現(xiàn)場(chǎng)藥劑制度進(jìn)行了陰離子反浮選閉路流程對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖7和圖8，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖7 陽(yáng)離子反浮選閉路試驗(yàn)流程

由表7可知，以GE-609為捕收劑進(jìn)行陽(yáng)離子反浮選，可獲得鐵品位為65.37%、鐵回收率為84.10%的鐵精礦，與陰離子反浮選相比，不僅實(shí)現(xiàn)了常溫浮選，簡(jiǎn)化了藥劑制度，還使鐵回收率提高了4.66個(gè)百分點(diǎn)。

圖8 陰離子反浮選閉路試驗(yàn)流程

Table 7 Test results of closed-circuit process %

4 結(jié) 論

陽(yáng)離子捕收劑GE-609具有耐低溫、捕收能力強(qiáng)、用量低、易消泡等優(yōu)點(diǎn)。采用該捕收劑對(duì)司家營(yíng)鐵礦選礦廠的磁選混合精礦進(jìn)行陽(yáng)離子反浮選，不僅可解決現(xiàn)場(chǎng)采用陰離子反浮選工藝所存在的礦漿需加溫、藥劑制度較復(fù)雜問(wèn)題，還可較大幅度地提高鐵的回收率。

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(責(zé)任編輯 孫 放)

Experimental Study on Cationic Reverse Flotation of the Magnetic Concentrate in Sijiaying Iron Mine

Wang Weizhi1,2Meng Qinglei1Zhang Qingfeng3Li Fuping1

(1.CollegeofMiningEngineering，HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009，China；2.HebeiProvinceKeyLaboratoryofMiningDevelopmentandSafetyTechnology，Tangshan063009，China；3.SijiayingIronMine，HebeiIronSteelGroupMiningCo.，Ltd.，Tangshan063000，China)

There are disadvantages of complex reagent system,and the pulp need to be warmed in Iron Plant of Sijiaying,Hebei Iron Steel Group Mining Co.,Ltd.,for using NaOH,starch,lime,GK-68 as pH regulator,depressor,activator,collector respectively in anionic reverse flotation technology to deal with the mixed concentrate of both low and high intensity magnetic separation.Therefore,GE-609,a cationic collector,developed by Wuhan University of Technology is chosen from HYS-2,another cationic collector,developed by Central South University,for cationic reverse flotation test on mixed magnetic concentrate from Sijiaying Iron Plant.The comparison test on the cationic reverse flotation was carried out by simulating the on-site process and reagent system.The results show that iron concentrate with iron grade of 65.37% and recovery of 84.10% was obtained by using GE-609 and only one reagent-starch with the original process at room temperature,while iron concentrate with iron grade of 65.55% and recovery of 79.44% was received by simulating anionic reverse flotation at 40 ℃.Obviously,the cationic reverse flotation with GE-609 can achieve the goal of flotation in room temperature and simplifying the reagent system,and greatly improve the iron recovery.

Mixed concentrate from magnetic separation，Cationic reverse flotation，Cationic collector GE-609，F(xiàn)lotation in room temperature

2014-10-11

國(guó)家國(guó)際科技合作專項(xiàng)(編號(hào)：2012DFR70320)。

王偉之(1974—)，女，副教授，博士。

TD951.1，TD923+.13

A

1001-1250(2015)-02-058-05