郎淳慧 張鳴昕 崔商哲 王法春 任洪勝 劉新艷 韓治緯

摘要：為綜合利用硫酸燒渣中的鐵，采用浮選—焙燒工藝對硫酸燒渣原料硫精礦進(jìn)行提純除雜試驗(yàn)研究，考察了磨礦細(xì)度、抑制劑、捕收劑等對試驗(yàn)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：在磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %條件下，浮選作業(yè)添加高效抑制劑抑制脈石礦物，采用丁基黃藥作為捕收劑，提高了精礦品位；閉路浮選試驗(yàn)獲得的精礦進(jìn)一步焙燒，通過控制適宜的焙燒條件，獲得的硫酸燒渣鐵品位達(dá)到65 %以上，含硫低于0.4 %，可作為鐵精礦直接銷售。該工藝能綜合回收鐵，使硫酸燒渣資源得到充分利用，可為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：硫精礦；硫酸燒渣；浮選；高效抑制劑；焙燒

中圖分類號：TF803文章編號：1001-1277（2023）03-0048-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20230311

引 言

硫酸燒渣是指黃鐵礦制備硫酸工藝的殘?jiān)?，又稱黃鐵礦烘渣，是一種化工廢渣。硫酸燒渣含三氧化二鐵20 %～50 %，二氧化硅15 %～65 %，三氧化二鋁10 %左右，氧化鈣5 %左右，氧化鎂5 %以下，硫1 %～2 %。硫酸燒渣作為煉鐵等原料已有 100多年歷史，在一些國家硫酸燒渣幾乎被全部利用，而目前中國入爐硫鐵礦品位普遍偏低，硫酸燒渣中鐵品位不高，其主要用作水泥添加劑，鐵資源未得到充分利用。近年來，隨著鐵礦石價(jià)格的攀升和鐵礦石資源的匱乏，硫酸燒渣中鐵資源的工業(yè)價(jià)值日益凸顯，綜合回收利用硫酸燒渣中的鐵已成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一。

制備硫酸的主要原料為硫精礦（黃鐵礦精礦），中國是硫精礦產(chǎn)能大國，但硫精礦硫品位（30 %～40 %）較低，致使硫酸燒渣中鐵品位較低。若想獲得含鐵較高的硫酸燒渣，對硫精礦進(jìn)行提純除雜具有十分重要的意義^［1-4］。

本文研發(fā)出一種回收利用硫酸燒渣中鐵的新工藝，通過在浮選作業(yè)添加高效抑制劑提高硫精礦硫品位，并在制酸過程中控制焙燒條件，硫酸燒渣中鐵品位達(dá)到65 %以上，含硫低于0.4 %，其可作為鐵精礦直接銷售，使硫酸燒渣資源得到充分利用，可為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1 原料性質(zhì)

試驗(yàn)原料為吉林某鉬礦浮選獲得的硫精礦，硫精礦硫品位44.40 %、鐵品位39.20 %、二氧化硅品位8.20 %。通過對團(tuán)礦觀察可知：金屬礦物主要為金屬硫化物黃鐵礦，其次為黃銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、輝銅礦、方鉛礦、鉛硫鹽、輝銻礦等；金屬氧化物含量較少，有鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等；單質(zhì)礦物有石墨。金屬礦物相對含量為75 %左右。黃鐵礦晶體中有細(xì)小脈石礦物或金屬礦物；黃鐵礦在其他金屬礦物或脈石礦物中包裹或連生；黃鐵礦顆粒粒度較大為0.25～0.3 mm，一般多在0.074 mm左右，較細(xì)小為0.02 mm以下；其他金屬礦物粒度多在0.037～0.074 mm。脈石礦物顆粒最大在0.4～0.5 mm，較大為0.074 mm左右，一般在0.02～0.03 mm。呈固溶體的黃銅礦顆粒微細(xì)，多在0.005 mm以下。硫精礦化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 浮選試驗(yàn)

根據(jù)硫精礦工藝礦物學(xué)研究結(jié)果，該硫精礦中其他金屬礦物含量較少，影響硫品位的原因主要是含SiO₂的脈石礦物。綜合分析硫精礦性質(zhì)和前期探索試驗(yàn)，采用浮選—焙燒工藝綜合回收硫酸燒渣中的鐵。浮選試驗(yàn)主要考察了磨礦細(xì)度、脈石礦物抑制劑、捕收劑用量等對浮選效果的影響。

2.1.1 磨礦細(xì)度

磨礦細(xì)度試驗(yàn)采用丁基黃藥作為捕收劑，2號油作為起泡劑。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %時(shí)，鐵硫品位合計(jì)達(dá)到95 %以上，SiO₂品位較低，因此選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %為宜。

為了進(jìn)一步研究硫精礦鐵、硫品位達(dá)到最大值時(shí)，使焙燒后獲得的硫酸燒渣中鐵品位達(dá)到峰值，須提高磨礦細(xì)度，使硫鐵礦與其他雜質(zhì)充分解離，因此本次試驗(yàn)確定采用磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %、95 %進(jìn)行浮選試驗(yàn)。

2.1.2 抑制劑選擇

添加適宜的脈石礦物抑制劑，使脈石礦物被充分抑制，能夠提高鐵、硫品位，因此選擇適宜的脈石礦物抑制劑對提高品位非常重要。抑制劑選擇試驗(yàn)采用磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %，丁基黃藥作為捕收劑，2號油作為起泡劑。

2.1.2.1 抑制劑種類

抑制劑種類試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2可知，選擇特效脈石礦物抑制劑羧甲基淀粉+硅酸鈉組合可以有效抑制脈石礦物，精礦中SiO₂品位為0.28 %。

2.1.2.2 抑制劑用量

試驗(yàn)確定采用羧甲基淀粉+硅酸鈉作為脈石礦物抑制劑，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。由圖3可知：隨著羧甲基淀粉+硅酸鈉用量的增加，精礦產(chǎn)率下降，影響精礦硫品位的脈石礦物二氧化硅品位也隨之下降；當(dāng)脈石礦物抑制劑羧甲基淀粉+硅酸鈉用量為（100+800）g/t時(shí)，效果最佳。

2.1.3 捕收劑

試驗(yàn)進(jìn)行了捕收劑種類試驗(yàn)，考察了丁基黃藥、丁銨黑藥、異戊基黃藥、25號黑藥等單一及組合藥劑對浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。 由圖4可知，單獨(dú)使用丁基黃藥所獲得的精礦硫品位及硫回收率最佳，其余幾種藥劑獲得的綜合指標(biāo)不夠理想，因此確定采用丁基黃藥作為捕收劑。在捕收劑種類試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了丁基黃藥用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。由圖5可知，隨著丁基黃藥用量的增加，精礦硫品位降低，硫回收率增加。綜合考慮，確定丁基黃藥用量為粗選150 g/t、掃選一70 g/t、掃選二37.5 g/t。

2.1.4 2號油用量

固定試驗(yàn)條件為磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %，粗選脈石礦物抑制劑羧甲基淀粉+硅酸鈉用量為（100+800）g/t，丁基黃藥用量150 g/t，考察2號油用量對浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖 6。由圖6可知，隨著2號油用量的增加，精礦硫品位降低，硫回收率增加。綜合考慮，選擇2號油用量75 g/t為宜。

2.1.5 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)、開路試驗(yàn)及藥劑優(yōu)化基礎(chǔ)上，分別對磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %、95 %進(jìn)行了浮選閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可以看出，磨礦細(xì)度-0.074 mm占95 %時(shí)的硫回收率比磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %時(shí)低18.78百分點(diǎn)，硫鐵品位合計(jì)高0.69百分點(diǎn)。從經(jīng)濟(jì)效益上分析，磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %較為適宜。

2.2 焙燒試驗(yàn)

焙燒試驗(yàn)樣品采用磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %、95 % 2種條件下獲得的浮選精礦。焙燒試驗(yàn)條件為焙燒溫度950 ℃，空氣流量600 L/h^［5-6］，焙燒時(shí)間20 s，試驗(yàn)結(jié)果見表4。由焙燒試驗(yàn)結(jié)果可以看出，磨礦細(xì)度越細(xì)，焙燒后焙砂（硫酸燒渣）鐵品位越高，硫品位、二氧化硅品位越低，但2種磨礦細(xì)度下獲得的焙砂鐵品位達(dá)到65 %以上，含硫低于0.4 %，均達(dá)到合格鐵精礦產(chǎn)品要求。

3 結(jié) 論

1）選擇特效抑制劑羧甲基淀粉+硅酸鈉組合可以有效抑制脈石礦物，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %時(shí)，硫鐵品位合計(jì)達(dá)到97.40 %；當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占95 %時(shí)，硫鐵品位合計(jì)達(dá)到98.09 %。

2）在焙燒溫度950 ℃，空氣流量600 L/h，焙燒時(shí)間20 s條件下，磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %浮選獲得的高品位精礦焙燒后硫酸燒渣硫品位0.23 %、鐵品位66.81 %、二氧化硅品位1.38 %；磨礦細(xì)度-0.074 mm 占95 %浮選獲得的高品位精礦焙燒后硫酸燒渣硫品位0.11 %、鐵品位67.84 %、二氧化硅品位0.98 %；均達(dá)到合格的鐵精礦產(chǎn)品要求。

3）磨礦細(xì)度越高，浮選獲得的精礦品位越高，二氧化硅品位越低，但精礦回收率也隨之降低；磨礦細(xì)度越細(xì)，焙燒后硫酸燒渣鐵品位越高，硫品位、二氧化硅品位越低。因此，要獲得含鐵較高的硫酸燒渣產(chǎn)品需要提高磨礦細(xì)度，且浮選時(shí)添加高效的抑制劑，獲得鐵硫品位高的精礦產(chǎn)品，焙燒時(shí)雜質(zhì)含量低，才能提高硫酸燒渣鐵品位。磨礦細(xì)度-0.074 mm 占95 %硫回收率比-0.074 mm占70 %低18.78百分點(diǎn)，硫鐵品位合計(jì)高0.69百分點(diǎn)。從經(jīng)濟(jì)效益上分析，確定磨礦細(xì)度-0.074 mm占70 %。

4）焙燒后獲得的硫酸燒渣產(chǎn)品可作為鐵精礦直接銷售，硫酸燒渣中的鐵得到綜合回收，提高了資源的利用率，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。試驗(yàn)采用的高效抑制劑成本低、無污染，可廣泛應(yīng)用于有色金屬礦山。

［參 考 文 獻(xiàn)］

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Experimental study on the comprehensive utilization of iron

in the sulfuric acid slag by sulfur concentrate flotation-roasting

Lang Chunhui，Zhang Mingxin，Cui Shangzhe，Wang Fachun，Ren Hongsheng，Liu Xinyan，Han Zhiwei

（Jilin Metallurgy Research Institute）

Abstract：To comprehensively utilize the iron in sulfuric acid slag，the flotation-roasting process is studied by experiment to purify the raw materials of sulfuric acid slag，sulfur concentrates，and remove the impurities，and investigates the influence of the grinding fineness，the inhibitor and the collector on the test index.The results show that when the grinding fineness -0.074 mm accounts for 70 %，the sulfur concentrate grade is improved by adding an efficient inhibitor to inhibit gangue minerals to flotation and using butyl xanthate as the collector;the concentrate obtained in the closed-circuit flotation test is further roasted，which，under the proper control of roasting conditions，obtains the sulfuric acid slag with an iron grade over 65 % and sulfur content below 0.4 %，and can be sold directly as iron concentrate.The process can comprehensively recover iron，fully utilizing the resources of sulfuric acid slag and creating significant profits for enterprises.

Keywords：sulfur concentrate;sulfuric acid slag;flotation;efficient inhibitor;roasting