蒙古矿中磁黄铁矿浮选脱硫研究

张 飞，常 文

（1.内蒙古科技大学，内蒙古 包头 014000；2.包头钢铁(集团)有限责任公司宝山矿业公司，内蒙古 包头 014000）

随着环保要求的不断提高，对铁原料的产质量要求更高，包钢除了应用白云鄂博自产精矿，还积极开拓外部资源，蒙古矿成为包钢重要的矿产资源之一 ，但蒙古矿硫高这一问题严重制约着其应用，目前蒙古铁精矿含硫一般在2%以上，降低铁精矿硫含量是亟待解决的技术难题，只有降低铁精矿中硫含量，冶炼排放才能满足环保要求，降低后续冶炼成本，提高钢质，保护环境，提升企业竞争力[1]。

1 蒙古矿的性质

1.1 蒙古矿矿样分析

矿样的多元素分析及矿物组成的定量分析结果分别见表1、表2 所示。

表1 矿样的化学成分分析结果 wt%

表2 矿样中组成矿物的定量结果 wt%

表中数据可得：

（1）该铁矿矿样中，TFe 品位为55.02%，伴生元素含量均未达到综合可回收标准，S 元素含量3.52%，含量较高。(CaO+MgO)/(Al2O3+SiO2)为0.68，属于半自熔性矿石。矿样中FeO 含量为22.95%，该铁矿以磁铁矿为主。

（2）矿样中主要的组成矿物为铁氧化物，磁铁矿、赤铁矿和微量的黄钾铁矾、钛铁矿，除此外，还分布有少量磁黄铁矿、微量黄铁矿，含硫矿物主要以磁黄铁矿为主。脉石矿物主要为碳酸盐、长石、辉石、斜帘石、黑云母等，矿样中副矿物主要为磷灰石、榍石、石膏等。

1.2 蒙古矿中硫在磁选过程中的分布特性

考察期间，蒙古矿矿石性质存在变化，蒙古矿中硫在流程中平均分布情况见表3。

表3 蒙古矿中硫在磁选过程中的分布

蒙古矿TFe55.42%，S3.54%，经过弱磁选，S 由3.51%降至2.73%，79.44%的硫进入铁精矿，20.56%的硫进入尾矿，尾矿S含量达到6.67%。由此可见磁选过程基本无降硫作用。

1.3 蒙古矿脱硫难的原因

磁黄铁矿是蒙古矿中的主要含硫矿物，磁黄铁矿由于具有强磁性，磁选过程中很容易与磁铁矿产生磁团聚作用，所以磁选很难使磁黄铁矿与磁铁矿分离。磁黄铁矿还有具有易碎、易泥化、易氧化的特点，表面易氧化生成亲水性羟基铁，因而很难浮选。无论是国内还是国外的高硫铁精矿，选矿的降硫难题主要集中在磁黄铁矿与磁铁矿的分离上。研究对象为碱性矿石，传统工艺酸性活化剂消耗量大，且pH 值不稳定。同时，原矿中含有大量炭质脉石，亦会造成有机浮选药剂的过量消耗。因此传统的浮选工艺及药剂制度对本磁黄铁矿型高硫铁精矿降硫效果不明显[2-4]。

2 蒙古矿脱硫工业实验的影响条件

包钢选矿厂联合三所科研机构对蒙古铁精矿浮选脱硫进行了不同药剂的工业试验，采用的都是“一粗一扫一精”闭路工艺流程。

实验一结果：在磁选铁精矿TFe68.10%、S 2.16%，经“一粗一扫一精”脱硫后浮选铁精矿TFe 69.11%、S 0.34%、产率88.92%。

实验二结果：在磁选铁精矿TFe67.52%、S 2.18%，经“一粗一扫一精”脱硫后浮选铁精矿TFe 68.37%、S 0.44%、产率89.10%。

实验三结果：在磁选铁精矿TFe67.63%、S 2.67%，经“一粗一扫一精”脱硫后浮选铁精矿TFe 68.62%、S 0.43%、产率89.00%。

以上试验均达到试验预期目标。实验一所用调整剂硫酸属于危化品，现场使用浓硫酸发烟具且有刺激性，其产率也低于实验二及实验三；实验二结果与实验三结果相差不大，但是在药剂用量方面实验二用药量偏大，其活化剂（氟硅酸钠）、黄药、工业纯碱用量远多于实验三药剂用量，经济成本高。所以最后确定工业生产应用中采用实验三的药剂方案，以下讨论均在实验三的基础上进行。

2.1 磨矿细度对磁黄铁矿可浮性的影响

通过工业试验可以看出，磨矿粒度越细，低硫铁精矿中硫含量越低，且低硫铁精矿的产率也随之提高，当磨矿细度(200目)达到78%以后，低硫铁精矿的产率基本已经没有变化。可以看出，合适的磨矿粒度可使磁黄铁矿表面的氧化膜及杂质吸附物得以清除，以新的表面分子结构与药剂相互作用；可使磁黄铁矿和磁铁矿得到分离。所以考虑最终的磨矿粒度为-200 目占78%以上。

2.2 pH 值对磁黄铁矿可浮性的影响

本试验没有用pH 调整剂。活化剂的PH 在1.0 左右，加入到矿浆中不仅能够起到调节矿浆pH 值的作业，还可以清洗磁黄铁矿表面的亲水薄膜的作用。同时控制好活化pH 值，使矿浆电位在适合活化和捕收剂吸附的范围，进而改善磁黄铁矿的可浮性。pH 值与铁精矿中硫含量的指标如图1 所示。

图1 蒙古铁精矿中S 含量与PH 值的关系

由图1 可见，在其它药剂用量不变的条件下，当矿浆pH 值从4.5 降到7.0 时，蒙古铁精矿中的硫含量逐渐增大，由于矿浆PH 主要是通过活化剂控制，ph 升高时，活化剂相对用量减少，也存在活化不够的情况，导致蒙古铁精矿硫含量升高，所以ph的大小通过工业实验能够看出对蒙古铁精矿硫含量影响很大，故pH 值选择5.5 左右为最佳。

2.3 活化剂对磁黄铁矿可浮性的影响

针对高硫蒙古铁精矿，分别采用有机活化剂、无机活化剂以及组合药剂进行降硫工业试验研究，通过实验确定了降硫工艺流程为蒙古磁选精矿采用 “一粗一扫一精”的浮选闭路流程，试验均取得理想指标。但在工业试生产及工业生产过程中，新组合药剂脱硫效果显著，解决了工业试生产所使用其它药剂存在的问题，同时，有效降低药剂用量。

2.4 起泡剂对浮选的影响

起泡剂的起泡能力跟ph 值呈正相关关系，ph 值高起泡性能越好，但由于活化剂的加入会导致矿浆PH 在5.5 左右，起泡剂的性能稍微被抑制了，从现场和试验中就能看出，在活化剂断药的情况下，ph 达到7 以上时，泡沫发粘且泡沫量大，这样会导致矿浆中的铁被夹带起来，影响铁的回收率；在活化剂正常的情况下，ph 值维持在5.5 左右，起泡剂的用量太大也会导致泡沫发黑发粘，所以要控制好起泡剂的用量，既能达到起泡的效果，又能使泡沫保持一定的脆性，使泡沫在兼并过程中，被夹带上来的铁能够沉下去，保证铁的回产率。

2.5 温度对磁黄铁矿可浮性的影响

磁黄铁矿的浮选一般在室温下进行就可以，但是由于我厂在冬季和夏季矿浆温度差别大，冬季矿浆温度只有6℃～9℃，温度降低时，活化剂、起泡剂、捕收剂的作用相对就会减弱，使一些技术经济指标形成季节性波动，所以在冬季生产中要提高浮选矿浆温度，提高活化剂、起泡剂、捕收剂的作用，加快浮选速度，这样才能获得较高的浮选指标（回收率和精矿质量）。但是黄药遇热容易分解，而且温度愈高，分解愈快，所以冬季生产温度一般控制在15℃～20℃。

3 降硫存在问题

（1）现用活化剂的溶解度不够，加入矿浆中的是乳浊液，且有一部分沉淀，经常导致加药阀门堵塞，加药量不稳定，影响浮选指标，加温溶解又会导致活化剂失效，所以在以后的生产攻关中要找出易溶解的活化剂替代现有的活化剂。

（2）由蒙古矿降硫浮选在酸性介质中进行，如果直接排放对尾矿库水质有影响。目前，尾矿库通过环境治理，正处于生态恢复期，为了降低对尾矿库水质的影响，在降硫工业生产初期，采用降硫生产水系统进行内部循环且独立运行，单从长期考虑，酸水始终是环境的污染源，存在环境污染隐患，所以要研究蒙古矿脱硫能不能再中性环境中进行浮选。