从高炉瓦斯泥中浮选碳精矿的影响因素研究

聂轶苗，戴奇卉，牛福生

(河北联合大学矿业工程学院，河北 唐山 063009)

从高炉瓦斯泥中浮选碳精矿的影响因素研究

聂轶苗，戴奇卉，牛福生

(河北联合大学矿业工程学院，河北 唐山 063009)

文中采用单一浮选从高炉瓦斯泥中浮选碳精矿，通过对捕收剂用量、起泡剂用量、分散剂用量以及浮选浓度这几个主要影响因素的研究，以粗选所得精矿的品位和回收率为指标，得到各种影响因素的最佳选别条件为：捕收剂选用柴油，用量为500g/t，起泡剂选用2号油，用量为25g/t，分散剂选用六偏磷酸钠，用量为100g/t，选矿浓度为5%。在此条件下，进行一粗两精的选矿工艺，可使碳品位从29.2%提高到65%以上，回收率达到66%。

浮选；瓦斯泥；碳精矿；影响因素

1 瓦斯泥的性质

瓦斯泥是高炉生产中排出的高炉煤气，粒度细，表面粗糙、有空隙，属于中等磁性矿物，主要矿物为铁粉、焦粉和煤粉[1-2],这些有用矿物均可以回收利用。通过对本次实验的瓦斯泥进行化学多元素分析、粒度组成测定以及物相组成研究，为其合理的利用提供基础资料。

1.1 化学组成测试分析

对本次高炉瓦斯泥进行了化学多元素分析，其结果如表1所示。

原矿分析结果表明，唐钢高炉瓦斯泥有用价值元素为铁和碳，这也是含量相对较多的元素，铁矿物含量为19.68%，碳含量为29.02%，主要有害成分为SiO2和CaO，并有少量的ZnO、SO3以及K2O等，这些有害杂质均无回收价值。

1.2 粒度筛析试验研究

利用干筛法对试验所用高炉瓦斯泥的粒度组成进行筛析，通过取样、化验得瓦斯泥的粒度组成，测定结果如表2所示。

从表2可以看出，该样品粒度很细，+60目含量很低，主要分布在-60目到+360目之间，含量为92.27%，同时可以看出有价元素铁和碳分布不均，主要分布在-100目到+200目之间。

1.3 物相分析研究

实验所用高炉瓦斯泥中，主要为含铁矿物和含碳矿物，其中铁矿物主要是以磁铁矿和赤铁矿的形式存在，同时赤铁矿含量相对较多，碳主要以焦炭的形式存在，呈不规则状、条带状、片状结构和粒状嵌镶结构，其中以颗粒镶嵌结构为主；有的颗粒较均匀致密，有的呈蜂窝状，颗粒大小不等，最大粒径为0.7mm，最小为0.03mm，以0.04～0.2mm居多。

2 浮选试验研究

粗选过程分别对捕收剂、起泡剂、选矿浓度以及分散剂的用量条件进行了试验研究，捕收剂采用柴油，起泡剂选用2号油，分散剂采用六偏磷酸钠。

2.1 捕收剂用量试验

浮选试验进行一次粗选，在选矿浓度为6%、起泡剂用量为25g/t、六偏磷酸钠用量为100g/t时，捕收剂柴油用量为150g/t、300g/t、500g/t、650g/t、800g/t的条件下，进行了浮选粗选试验，试验流程如图1所示，试验结果见图2。

图1 捕收剂用量试验

从试验结果可以看出，捕收剂用量从150g/t到800g/t变化时，碳精矿品位在40%到45%之间变化，回收率呈增大趋势，从65.37%增加到93.03%。捕收剂用量为500g/t时，碳精矿的品位最高，为43.45%，此时碳的回收率为90.03%。当捕收剂用量从500g/t变到800g/t时，碳的回收率有所增加，但此时的碳精矿品位都低于43.45%，由于增大与降低幅度不大，从药剂用量、碳精矿品位及回收率各个因素考虑，试验最终选择捕收剂用量为500g/t可达到理想效果。

2.2 起泡剂用量试验

在选矿浓度为6%、捕收剂用量为500g/t、六偏磷酸钠用量为100g/t时，起泡剂用量为0g/t、10g/t、15g/t、25g/t、30g/t的条件下进行浮选试验，浮选试验进行一次粗选，其流程如图1所示，试验结果如图3所示。

图2 柴油用量与碳精矿品位和回收率的关系

图3 起泡剂用量与碳精矿品位和回收率的关系

由图3知，当起泡剂用量从0g/t变化到15g/t时，碳精矿品位先增大后减小，回收率一直呈增加趋势，碳精矿品位最大值为44.7%，但此时的回收率相对较低。当起泡剂用量从15g/t变化到30g/t时，品位与回收率都是先增大后减少。当起泡剂用量为25g/t时，碳精矿品位可达43.43%，此时回收率达到91.82%，综合考虑品位与回收率，选择起泡剂用量为25g/t时最佳。

2.3 矿浆浓度试验

柴油用量为500g/t、起泡剂用量为25g/t、六偏磷酸钠用量为100g/t时，在选矿浓度分别为3%、5%、6%、9%、11%的条件下进行浮选试验，浮选流程如图1所示，其结果如图4所示。

由试验结果可知，当浮选浓度由3%到11%变化的过程中，碳精矿品位先增大后减小，碳回收率同样也先增大后减小，当浮选浓度为5%时，碳精矿的品位与回收率同时达到最大点，因此，选用浓度为5%时浮选效果最好。

2.4 分散剂用量试验

粗选过程捕收剂用量为500g/t，起泡剂为25g/t，浮选浓度为5%，在分散剂用量分别为40g/t、60g/t、80g/t、100g/t、120g/t的条件下进行浮选试验，浮选流程如图1所示，试验结果如图5所示。

图4 浮选浓度与碳精矿品位和回收率的关系

图5 分散剂用量与碳精矿品位和回收率的关系

由图5可知，当分散剂六偏磷酸钠用量从40g/t变化到100g/t的过程中，碳精矿品位逐渐增大，碳的回收率先减小后增大，继续增加分散剂的用量，此时的碳精矿品位与回收率保持稳定的趋势不再明显增高，所以综合考虑品位和回收率，调整剂用量为100g/t时效果最好。

3 浮选流程试验

由以上各个单条件实验研究可见，在各条件最佳工艺条件下，可得到碳精矿品位大于40%的精矿，在此基础上，采用一粗两精的选矿工艺流程，最终得到品位大于65%，回收率大于66%的碳精矿产品，结果如表3所示。

针对高炉瓦斯泥中的铁元素，利用XCY-73型刻槽摇床，在冲程为14mm，冲次为310次/min，床面坡度为3°，给矿浓度为25%的条件下，进行二段重选回收，最终获得品位为55.22%，产率为21.87%，回收率为61.36的铁精矿。

实验最终所得的碳精矿中固定碳含量66.36%，灰分15.77%，挥发分2.99%，水分0.45%，所得铁精矿的TFe55.22%、CaO 1.29%、MgO 0.87%、SiO25.39%、Al2O32.03%、S 0.046%、P 0.037%，这两个精矿均满足选厂实际生产要求。

4 结论

1)通过对本次实验所用高炉瓦斯泥进行原矿性质研究，其有用元素为碳和铁，且有价元素铁和碳分布不均匀，碳含量为24.78%。铁矿物主要是以磁铁矿和赤铁矿的形式存在，同时赤铁矿含量相对较多，碳主要以焦炭的形式存在，呈不规则状、条带状、片状结构和粒状嵌镶结构，颗粒以0.04～0.2mm居多。

2)通过对捕收剂用量、起泡剂用量、分散剂用量以及浮选浓度这几个主要影响因素的研究，以粗选所得精矿的品位和回收率为指标，得到各种影响因素的最佳选别条件为：捕收剂选用柴油，用量为500g/t，起泡剂选用2#油，用量为25g/t，分散剂选用六偏磷酸钠，用量为100g/t，选矿浓度为5%。

3)在各条件最佳工艺条件下，可得到碳精矿品位大于40%的精矿，在此基础上，采用一粗两精的选矿工艺流程，最终得到产率25.12%，品位66.36%，回收率66.99%的碳精矿产品。

[1] 于留春.从梅山高炉瓦斯泥中回收铁精矿的研究[J].金属矿山，2003(10)：65-68.

[2] 张晋霞，聂轶苗，徐之帅，等.从钢铁厂高炉瓦斯泥中提取碳、铁的技术研究[J].矿山机械，2013(5):100-103.

Factors research on recovering carbon concentrate from blast furnace sludge by flotation

NIE Yi-miao，DAI Qi-hui，NIU Fu-sheng

(School of Mining Technology，Hebei United University，Tangshan 063009，China)

Recovering carbon concentrate from blast furnace sludge using the flotation method.Collectors agent dosage，foaming agent dosage，dosage of disperser and flotation concentration were studied using single flotation method.The optimal conditions were collector is diesel with 500g/t，disperser agent is sodium silicate with 100g/t，foaming agent is 2#oil with 25g/t，and flotation concentrations is 5%。 Laboratory test through a flotation flow-sheet of “one rough flotation and two-stage concentrate” at the optimal operating condition was performed.The grade of carbon can be improved from 29.2% to above 65%，and the recovery of 66% could be obtained.

flotation；blast furnace sludge；carbon concentrate；factors

2014-01-25

聂轶苗(1979-)，女，博士，副教授，主要从事矿物加工及矿物材料的教学与科研工作。E-mail：nieym168@163.com。

TF523;X757

A

1004-4051(2015)01-0128-03