新庄铜矿磁选精矿加温反浮选脱硫试验研究

2019-09-24曾小辉

铜业工程 2019年4期

曾小辉

（江西省宜丰万国矿业有限公司，江西宜丰 336300）

1 引言

铁精矿作为炼铁的主要原料，其质量的高低对钢铁质量和钢铁冶炼成本有着直接的影响［1]。硫作为铁矿石中的一种常见杂质元素，通常会伴随选矿过程进入铁精矿中［2]。含硫较高的铁精矿会造成球团矿强度下降，钢热加工性能降低，严重影响钢铁质量。此外，含硫铁矿在冶炼过程中产生的SO2会造成大气污染。在我国倡导绿色制造、发展绿色矿业的大环境下，从铁精矿中脱硫已成为铁选矿和钢铁冶炼工艺中非常重要的课题［3-4]。

江西省宜丰万国矿业新庄铜矿（以下简称“新庄铜矿”）有用金属主要为铜、硫、铁，原矿金属矿物主要有黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿、磁选矿、赤铁矿等，非金属矿物主要为滑石、蛇纹石和石英。生产原则流程为铜-硫混浮再分离、浮选尾矿再磁选的流程，产品主要为铜精矿、硫精矿和铁精矿，其中铁精矿的铁品位较高，达到60%以上，但硫品位也较高，达到1.0%～2.0%。随着钢铁冶炼厂对铁精矿质量的要求越来越高，特别是铁精矿杂质S含量要求越来越低，高硫铁精矿已成为制约新庄铜矿进一步发展的技术瓶颈。为了适应新的环保要求，提高企业竞争力，对铁精矿进行“提质降硫”意义重大。本文以新庄铜矿磁选精矿为研究对象，进行反浮选脱硫试验研究，旨在降低铁精矿硫含量，解决新庄铜矿铁精矿销售问题。

2 试样和药剂

2.1 试样

试样取自新庄铜矿磁选精矿矿仓，产品粒级-0.074mm含量为80%。对磁选精矿进行化学多元素分析和物相分析，结果分别见表1和表2。

表1 磁选精矿化学多元素分析结果 %

表2 磁选精矿铁物相分析结果 %

由表1可知，磁选精矿中铁品位为61.62%，硫品位为1.65%。显然，磁选精矿铁品位已达标，但有害杂质硫品位仍较高。通过表2物相分析结果可知，磁选精矿中铁主要以磁铁矿为主，但也存在少量的磁黄铁矿和黄铁矿。

2.2 药剂

捕收剂TK-3是以丁基黄药为主的一种混合黄药，FS是一种以氟硅酸钠为主要成分的活化剂，二者均取自生产现场。硫酸和硫酸铜等药剂为分析纯。

3 试验方案

根据试样性质，磁选精矿中存在少量磁黄铁矿和黄铁矿（以下统称“硫铁矿”），这两种矿物的存在是导致磁选精矿硫品位偏高的主要原因。若要降低磁选精矿中的硫品位，必须脱除硫铁矿。由于磁黄铁矿磁性也较强，采用磁选法难以与磁铁矿分离，而磁黄铁矿属于硫化矿，尽管可浮性较差，但经活化后具有一定的可浮性［5-6]，为此，试验采用反浮选法脱硫，以高效活化剂活化磁黄铁矿，在加温条件下以强力捕收剂脱除硫铁矿，大幅降低磁选精矿的硫品位。试验原则流程见图1。

图1 试验原则流程图

4 试验结果与讨论

4.1 活化剂种类和用量对磁选精矿脱硫的影响

传统的硫化矿活化剂为硫酸铜，但以硫酸铜为活化剂的回水会影响主流程中的铜硫分离，而氟硅酸钠作为黄铁矿（磁黄铁矿）的活化剂已有人报道［7-8]。为此，试验对比了硫酸铜和新型活化剂FS对硫铁矿的活化效果，反浮选粗选药剂制度：pH调整剂硫酸用量1500g/t，捕收剂TK-3用量200g/t，起泡剂2号油40g/t，浮选温度为常温。试验结果分别见图2和图3。

图2 FS用量对脱硫的影响结果

图3 CuSO4用量对脱硫的影响结果

由图2结果可知，随着活化剂FS用量的增大，铁精矿中铁品位变化不大，硫品位呈依次下降趋势，而硫脱除率则依次上升。当FS用量达到1500g/t以上时，铁精矿中硫的品位变化不大，在1.0%范围浮动，且硫脱除率也增幅变缓，初步确定FS用量为1500g/t。

对比图3结果可知，随着硫酸铜用量的增大，铁精矿硫品位也依次下降，硫脱除率也呈依次上升趋势。当硫酸铜用量超过200g/t时，硫脱除率增幅变缓。当硫酸铜最大用量为400g/t时，铁精矿中硫品位为1.22%，硫脱除率为30.87%。而FS用量为2000g/t时，铁精矿中硫品位为1.07%，硫脱除率为36.67%。相比之下，新型活化剂FS脱硫效果更好，其主要作用官能团为SiF62-，通过改变磁黄铁矿表面的化学组成，捕收剂更易吸附在矿物表面，使之疏水，从而可浮［9]。因此，选择新型活化剂FS活化硫铁矿更具优势，可以避免采用硫酸铜导致的回水中铜离子影响铜硫分离的问题［10]。因此试验确定活化剂为FS，最佳用量为1500g/t。

4.2 反浮选温度对磁选精矿脱硫的影响

尽管试验选择了新型FS作为磁黄铁矿和黄铁矿的活化剂，但铁精矿中硫品位仍较高。通过前期探索试验发现，浮选温度对FS活化效果影响较大。因此考察了不同的反浮选温度对脱硫的影响，固定反浮选药剂制度：硫酸用量1500g/t，FS用量1500g/t，TK-3用量 200g/t，2号油用量 40g/t。试验结果见图4。

图4 反浮选温度对脱硫的影响结果

由图4结果可知，随着反浮选温度的升高，铁精矿中铁品位变化不大，硫品位依次下降，硫脱除率依次上升。当反浮选温度从40℃上升到60℃时，铁精矿中硫品位由1.15%下降到0.68%、硫脱除率由33.87%提升至59.84%，进一步提高浮选温度，两者指标变化已不明显，且温度越高，生产成本也越高。有文献报道［11-12]，加温一方面可以提高药剂在矿浆中的溶解度，另一方面可提高药剂的作用活性，从而提高FS的活化效果。因此，确定反浮选最佳温度为60℃。

4.3 硫酸用量对磁选精矿脱硫的影响

矿浆pH值是硫化矿浮选最重要的影响因素之一，试验采用硫酸调节矿浆pH，考察了不同硫酸用量对反浮选脱硫的影响，固定反浮选药剂制度：FS 用量 1500g/t，TK-3 用量 200g/t，2 号油用量 40g/t，浮选温度60℃。试验结果见图5。

图5 硫酸用量对脱硫的影响结果

由图5结果可知，不添加硫酸时，铁精矿的硫品位较高（1.10%），硫脱除率较低（34.87%）。而随着硫酸用量的增大，硫品位依次下降，硫脱除率依次上升。当硫酸用量为1500g/t时，铁精矿中硫品位为0.65%，硫脱除率为62.03%，进一步增大硫酸用量，铁精矿指标变化较小，因此，确定最佳硫酸用量为1500g/t，此时浮选矿浆pH为5.5。

4.4 捕收剂用量对磁选精矿脱硫的影响

磁黄铁矿与黄铁矿可浮性相差较大，通常情况下，磁黄铁矿更难浮，尽管在加温条件下采用FS可较好的活化磁黄铁矿，但需要配合捕收能力较强的捕收剂。试验对比了乙基黄药、丁基黄药、Y89以及TK-3，发现碳链更长的黄药类捕收剂TK-3捕收能力最强，其脱硫效果最好，因此考察了捕收剂TK-3对脱硫的影响。试验结果见图6。

由图6结果可知，随着捕收剂TK-3用量的增大，铁品位变化不大，硫品位依次下降，硫脱除率依次上升。当TK-3用量超过200g/t时，铁精矿的硫品位和硫脱除率变化较小，因此，确定TK-3用量为200g/t。