攀西某钒钛磁铁精矿浮选脱硫实验

吴宁

（攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，钒钛资源综合利用国家重点实验室，四川 攀枝花 617000）

钒钛磁铁矿是我国钢铁冶炼的重要原料之一，钒钛磁铁精矿的质量对冶炼过程及钢铁产品有重要影响。硫是钒钛磁铁矿中常见伴生元素，常以磁黄铁矿赋存并进入钒钛磁铁精矿[1-2]。若硫直接进入高炉冶炼将导致产量下降，能耗上升，也直接影响钢铁产品的质量[3]。在冶炼过程中脱硫将外排部分SO2等有害气态硫化物，对周边环境和人体身体造成伤害[4]。因此，钒钛磁铁精矿中硫脱除研究有重要意义。

1 矿样性质

实验所用矿样取自攀西某选矿厂钒钛磁铁精矿，其主要化学成分分析结果见表1，矿物组成见表2。

表1 试样中主要化学成分分析结果/%Table 1 Analysis results of the main chemical composition in the sample

表2 试样中主要矿物及其含量Table 2 Main mineral and its contents in the samples

由表1 可知，试样中TFe 品位为53.75%，TiO2品位为12.55%，有害元素S 的含量为0.76%，杂质成分CaO、SiO2、CaO、MgO 的含量分别为1.01%、3.83%、1.01%和3.02%。

由表2 可知，试样中铁矿物主要有钛磁铁矿、赤铁矿（钛），其含量分别为80.14%和3.52%，钛矿物为钛铁矿，其含量为3.76%；硫化矿物主要为磁黄铁矿，其含量为2.18%，具有较好的可浮性。脉石矿物主要为透辉石、绿泥石、钛辉石、拉长石，含量分别为2.86%、2.26%、1.55%、1.37%。

试样中硫元素在各个矿物中的分布见表3。

表3 试样中硫在各个矿物中的分布Table 3 Distribution of sulfur in each mineral in the sample

钒钛磁铁精矿中的S 在磁黄铁矿中的分布率为98.67%，其余的0.41%的S 分布于硫钴矿，因此，该钒钛磁铁精矿脱硫的主要目的矿物是磁黄铁矿。

为进一步考查磁黄铁矿单体解离度采用MLA对磁黄铁矿进行了单体解离度分析，分析结果见表4.

表4 试样中磁黄铁矿单体解离度分析结果Table 4 Analysis results of dissociation degree of pyrrhotite in samples

由表4 可知，磁黄铁矿解离度不足，单体解离度为40.61%，但大于1/2 的富连生体较多，因此，钒钛磁铁精矿中的磁黄铁矿脱除，宜先富集得到硫粗精矿，硫粗精矿进一步细磨提高磁黄铁矿单体解离度。

2 实验方案

由矿样性质分析可知，矿样中主要矿物为钛磁铁矿、钛铁矿，硫元素主要以磁黄铁矿形式赋存，因此，实现钒钛磁铁精矿脱硫关键在于磁黄铁矿与钛磁铁矿的分离。磁黄铁矿与钛磁铁矿具有较大的可浮性差异，现有研究表明浮选是铁精矿中脱除磁黄铁矿的有效方法[5-6]。矿样中磁黄铁矿解离不足，富连生体较多，需要进一步细磨提高单体解离度，同时具有易碎、易泥化的特征，应避免过粉碎。因此，实验方案确定为先浮选得到硫粗精矿然后对其再磨再选，通过该方案实现钒钛磁铁精矿中硫脱除与回收利用。

3 实验结果与讨论

3.1 粗选实验

在固定不磨矿的条件下，采用硫酸为pH 值调整剂，硫酸铜、硫酸铵为活化剂，丁基黄药、异戊黄药为捕收剂，2#油为起泡剂，研究粗选浮选浓度、药剂种类及用量对钛磁铁矿铁精矿脱硫的影响。粗选条件实验流程见图1。

图1 粗选条件实验流程Fig.1 Flowsheet of the condition tests in roughing

3.1.1 pH 值调整剂用量实验

pH 值调整剂实验采用硫酸作为pH 值调整剂，不添加活化剂，捕收剂异戊基黄药用量为300 g/t，起泡剂2#油用量为40 g/t 的条件下进行，实验结果见图2。

由图2 可知，随着硫酸用量的不断增加，硫粗精矿的S 品位及铁精矿S 的脱除率都呈先升高后降低的趋势，在硫酸用量达到2000 g/t 时硫粗精矿的S 品位及铁精矿S 的脱除率均较高，其值分别为8.60%和52.94%，因此，粗选硫酸宜采用用量2000 g/t 进行后续实验研究。

图2 粗选pH 值调整剂用量实验结果Fig.2 Test result of the pH adjuster dosage in roughing

3.1.2 活化剂种类实验

活化剂种类实验在pH 值调整剂硫酸用量2000 g/t，捕收剂异戊基黄药用量为300 g/t，起泡剂2#油用量为40 g/t，活化条件分别为无活化剂，CuSO4用量为200 g/t，（NH4）SO4用量400 g/t，PF312 用量为400 g/t 的条件下进行，实验结果见图3。

图3 粗选活化剂种类实验结果Fig.3 Test result of activators types in roughing

由图3 可知，无活化剂条件下硫粗精矿的S 品位及铁精矿S 脱除率分别为8.60% 和52.92%比添加CuSO4活化条件的硫粗精矿的S 品位高，与（NH4）SO4、PF312 活化条件下硫粗精矿的S 品位无明显差异，因此，宜采用不添加活剂进行后续实验。

3.1.3 捕收剂种类及用量实验

捕收剂种类实验在pH 值调整剂硫酸用量2000 g/t，无活化剂，捕收剂采用丁基黄药、异戊基黄药、复合黄药389，丁基黄药+丁铵黑药（5∶1），其用量均为300 g/t，起泡剂2#油用量为40 g/t 的条件下进行，实验结果见图4。

由图4 可知，采用丁基黄药+丁铵黑药作为捕收剂的硫粗精矿S 的品位较低，仅为6.15%，但铁精矿S 脱除率较高，其值为67.23%，粗扫选应尽可能的将铁精矿的S 脱除，因此宜采用丁基黄药+丁铵黑药作为捕收剂进行后续实验。

图4 粗选捕收剂种类实验结果Fig.4 Test result of collectors types in roughing

为进一步确定丁黄+丁铵（5∶1）粗选较佳用量，在硫酸用量2000 g/t，起泡剂2#油用量为40 g/t 的条件下进行了丁黄+丁铵（5∶1）粗选用量实验，实验结果见图5。

图5 粗选捕收剂用量实验结果Fig.5 Test result of collector dosage in roughing

由图5 可知，随着丁基黄药+丁铵黄药的用量不断增加硫粗精矿的S 品位缓慢降低，当药剂用量超过300 g/t 时，品位降低幅度变大，铁精矿的脱硫效率随着丁基黄药+丁铵黑药用量增加而上升，因此，宜采用丁基黄药+丁铵黑药的粗选用量宜采用300 g/t。

3.2 扫选次数实验

从粗选条件实验结果可知，1 次粗选仅能使铁精矿脱硫率达到67.23%，要进一步降低铁精矿硫含量需对其进行扫选。扫选加药种类和顺序同粗选，1 次扫选药剂用量为粗选条件实验确定用量的一半，2 和3 次扫选捕收剂丁基黄药+丁铵黑药（5∶1）用量分别为100 g/t 和50 g/t，其余药剂用量为上一次扫选用量的一半，实验结果见表5。

表5 扫选次数对试样降硫效果的影响Table 5 Effect of scavenging times on desulfurization of the sample

由表5 可以看出，随着扫选次数的增加，所得铁精矿硫含量下降趋势明显放缓，且2 次扫选所得铁精矿硫品位可降至0.142%；故扫选次数定为2 次。

3.3 精选实验

3.3.1 硫粗精矿磨矿细度实验

由于磁黄铁矿单体解离度不足，导致粗硫精矿品位不高，因此，对硫粗精矿进行了硫粗精矿磨矿细度实验，实验流程及药剂制度见图6，实验结果见图7。

图6 硫粗精矿磨矿细度实验流程Fig.6 Test flowsheet of sulfurrough concentrate grinding fineness

图7 硫粗精矿磨矿细度实验结果Fig.7 Test result of sulfur rough concentrate grinding fineness

由图7 可知，随着磨矿细度的提高硫精矿的S 品位成先增高后降低的趋势，当磨矿细度达到-38 µm 含量为93.33%时，硫精矿的S 品位达到较高值17.67%；硫粗精矿的S 回收率随细度的提高，略有增加仅从57.87%增加到58.55%%，因此宜采用磨矿细度-38 µm 含量为93.33%，进行后续实验。

3.3.2 精选次数实验

从粗硫精矿磨矿细度实验结果可知，1 次精选仅能使硫精矿的S 品位达到17.76%，要进一步提高硫精矿S 含量需对其进行多次精选。1 次精选药剂种类及用量采用磨矿细度实验采用的药剂种类及用量；2 次精选添加H2SO4和丁基黄药，其用量分别为250 g/t 和50 g/t；其他次精选选只添加硫酸，其用量均为250 g/t，实验结果见表6。

表6 精选次数实验结果Table 6 Effect of scavenging times on desulfurization of the sample

由表6 可知，随着精选段数的增加精矿S 品位不断的升高，S 的回收率降低。当精选段数达到4 次后，硫精矿S 品位达到了31.34%，硫精矿S 回收率为39.81%，综合考虑流程，精选次数宜为4 次

3.4 闭路实验

在粗选条件实验和精选实验的基础上，进行了一粗四精二扫浮选闭路流程实验。实验流程及 药剂条件见图8，实验结果见表7。

图8 全流程闭路实验流程Fig.8 Flowchart of whole closed-circuit test

表7 全流程闭路实验结果Table 7 Test result of the whole closed-circuit process

由表7 可知，采用图8 的工艺流程能够得到硫精矿的S 品位为28.65%，S 回收率59.46%，铁精矿TFe 品位为53.79%，Fe 回收率为98.51%，铁精矿S 品位为0.29%，该工艺能够较好的实现钒钛磁铁精矿中硫脱除与回收利用。

4 结 论

（1）攀西某钒钛磁铁精矿中的TFe、TiO2和S 的品位分别为53.75%、12.55% 和0.76%，其S 品位较高。铁精矿中铁、钛矿物主要为钒钛磁铁矿和钛铁矿，脉石矿物主要为透辉石、绿泥石、钛辉石、拉长石，矿石中的硫主要以磁黄铁矿形式赋存，硫在磁黄铁矿中的分布率为98.67%，磁黄铁矿的单体解离度不足，但富连生体较多，需要进一步细磨提高磁黄铁矿单体解离度。

（2）该钒钛磁铁精矿采用一粗四精二扫浮选闭路流程，在以硫酸为pH 值调整剂，丁黄+丁铵（5∶1）为捕收剂，2#油为起泡剂，粗选用量分别为2000 g/t、300 g/t、40 g/t，粗扫选粗硫精矿再磨细度-38 µm 93.33%的条件下，可以获得S 品位为28.65%，S 回收率59.46% 的硫精矿，TFe 品位为53.79%，TFe 回收率为98.51%，铁精矿S 品位为0.29%的铁精矿，实现了钒钛磁铁精矿中硫脱除与回收利用。