白云鄂博铁精矿制备超级铁精粉浮选脱硅活化试验

崔艳东 刘荣祥

（1.内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司；2.内蒙古科技大学矿业与煤炭学院）

白云鄂博矿为大型铁、稀土、铌等共生的多金属矿床，目前主要作为普通铁精矿用于钢铁生产，其中除稀土之外的有价元素利用率不高［1］。生产超级铁精矿是改善企业经济效益，促进矿物加工产品升级的有效途径之一［2］。与普通铁精粉相比，超级铁精矿（TFe 品 位≥72%，SiO2含 量＜0.25%，Fe3O4纯 度＞98.5%）除自身价格提高4～5 倍外，还可作为粉末冶金、磁性材料、直接还原铁及洁净钢生产［3］的优质原料［3］，尤其是白云鄂博矿，其中含有RE、Nb 等元素，用其制备的钢铁制品、陶瓷材料显现出超强的耐磨、耐腐蚀性且综合性能良好［4］。

阴离子捕收剂反浮选脱硅时，通常都需要先用金属阳离子对石英的表面进行活化［5-9］。以白云鄂博铁精矿为原料，采用反浮选试验，通过使用三氯化铁、氯化钙为活化剂对石英进行活化，并使用十二烷基磺酸钠作为铁精矿脱硅捕收剂浮选石英，达到脱硅的效果，研究活化剂对浮选脱硅指标的影响规律，以期为后续的脱硅和生产超级铁精粉提供有效依据。

1 试验原料与设备

铁精矿XRD 图谱及主要化学成分分析结果见图1、表1。

由图1、表1 可知，原矿中主要衍射峰是磁铁矿，有少许的衍射峰是石英，其他衍射峰为稀土矿、铌铁矿，说明原矿主要存在磁铁矿及伴生稀土、铌矿，杂质为石英；原矿铁品位为70.50%，SiO2含量0.35%，还含有少量的铌铁金红石（Nb）和稀土元素（RE）。

2 试验结果与讨论

2.1 Ca2+活化剂对脱硅的影响

2.1.1 pH值条件试验

将200 g 矿样倒入浮选槽中调浆3 min，加入Ca2+活化剂150 g/t，3 min 后调节pH 值，加入捕收剂SDS 150 g/t 进行试验，考察矿浆pH 值对反浮选脱硅指标的影响，结果见图2。

由图2 可见，矿浆pH 值的变化使铁精矿品位和铁回收率发生变化，随着pH 值的升高，铁品位先升后降，铁回收率先降后升；当pH 值为12时，铁品位为71.74%，铁回收率为95.36%；随着pH 值的升高，SiO2含量先降低后升高，SiO2脱硅率先升高后降低；当pH值为12 时，SiO2含量0.24%，SiO2脱硅率60.56%，为最佳值；综上所述，当加Ca2+活化剂时，反浮选脱硅最佳矿浆pH值为12。

2.1.2 捕收剂SDS用量试验

固定pH值为12，活化剂用量150 g/t，考察捕收剂SDS用量对反浮选脱硅指标的影响，结果见图3。

由图3 可见，随着SDS 用量的增加，铁精矿品位升高，铁精矿回收率降低；当SDS用量为300 g/t时，铁精矿品位为71.79%，铁精矿回收率为95.13%；SiO2含量随着SDS 用量的增加呈递减趋势，SiO2脱硅率呈上升趋势；当SDS 用量为300～400 g/t 时，SiO2含量递减趋势缓慢，SiO2脱硅率上升缓慢；综上所述，捕收剂SDS用量300 g/t为宜。

2.1.3 Ca2+活化剂用量试验

固定pH 值12，捕收剂SDS 用量300 g/t，考察Ca2+活化剂用量对反浮选脱硅指标的影响，结果见图4。

由图4 可见，随着Ca2+活化剂用量的增加，铁精矿品位先增加后趋于稳定，铁精矿回收率先降低后趋于稳定，SiO2含量先急剧下降后趋于稳定，SiO2的脱硅率先急剧增加后趋于稳定；当Ca2+活化剂用量200 g/t 时，铁精矿品位71.85%，铁精矿回收率95.37%，SiO2含量0.24%，SiO2脱硅率63.54%；综上所述，Ca2+活化剂用量200 g/t较为适宜。

经过以上试验证明，Ca2+活化剂对铁精矿脱硅有较大影响，铁精矿粗选脱硅药剂制度矿浆pH值约12，SDS 捕收剂用量300 g/t，Ca2+活化剂用量200 g/t，铁精矿精选脱硅矿浆pH值约为12，捕收剂SDS用量200 g/t，Ca2+活化剂用量150 g/t。在确定的药剂制度下进行铁精矿反浮选脱硅1粗1精开路试验，结果见表2。

由表2 可知，超级铁精粉品位72.03%，铁回收率83.27%，SiO2含量0.22%，脱硅率53.48%；同时普通铁精矿品位62.88%，回收率16.73%，SiO2含量1.09%，脱硅率46.52%。

2.2 Fe3+活化剂对脱硅的影响

2.2.1 pH值条件试验

将200 g 矿样倒入浮选槽中调浆3 min，加入Fe3+活化剂150 g/t，调节矿浆pH 值，再加入SDS 捕收剂150 g/t 进行试验，考察矿浆pH 值对反浮选脱硅指标的影响，结果见图5。

由图5 可见，随着矿浆pH 值的升高，铁品位先升后降，铁回收率先降后升，SiO2含量先降低后升高，SiO2脱硅率先升高后降低；当pH 值为6 时，铁品位71.70%，铁回收率95.30%，SiO2含量0.25%，SiO2脱硅率58.32%，为最佳值；综上所述；当加Fe3+活化剂时，反浮选脱硅最佳矿浆pH值为6。

2.2.2 捕收剂SDS用量试验

固定pH 值为6，活化剂用量150 g/t，考察捕收剂SDS用量对反浮选脱硅指标的影响，结果见图6。

由图6 可见，随着SDS 用量的增加，铁精矿品位增加，铁精矿回收率呈下降趋势，SiO2含量呈递减趋势，SiO2脱硅率上升；当SDS 用量200 g/t时，铁精矿品位71.74%，铁精矿回收率95.88%；当SDS 用量200～250 g/t时，SiO2含量递减趋势缓慢，SiO2脱硅率上升缓慢，SDS 用量200 g/t 时，SiO2含量0.24%，SiO2脱硅率59.21；综上所述，捕收剂SDS用量200 g/t为宜。

2.2.3 Fe3+活化剂用量试验

固定pH值为6，捕收剂SDS用量200 g/t，考察Fe3+活化剂用量对反浮选脱硅指标的影响，结果见图7。

由图7可见，随着Fe3+活化剂用量的增加，铁精矿品位先增加后趋于稳定，铁精矿回收率先稳定下降后急剧下降，SiO2含量先急剧下降后趋于稳定，SiO2脱硅率先急剧上升后趋于稳定；当Fe3+活化剂用量200 g/t 时，铁精矿品位71.93%，铁精矿回收率95.53%，SiO2含量0.24%，SiO2脱硅率59.53%；综上所述，Fe3+活化剂用量200 g/t为宜。

以上试验证明，Fe3+活化剂对脱硅的影响较大，最终确定粗选脱硅矿浆pH值约为6，SDS捕收剂用量200 g/t，Fe3+活化剂用量200 g/t。铁精矿精选脱硅矿浆pH 值为6，SDS捕收剂用量150 g/t，Fe3+活化剂用量150 g/t。在确定的药剂制度下进行铁精矿反浮选脱硅1粗1精开路试验，试验结果见表3。

由表3 可知，超级铁精粉品位72.09%，铁回收率84.79%；SiO2含量0.22%，脱硅率54.50%；普通铁精矿品位61.63%，铁回收率15.21%，SiO2含量1.20%，脱硅率45.50%。

2.3 Ca2++Fe3+复合活化剂对脱硅的影响

2.3.1 pH值条件试验

将矿样倒入浮选槽中调浆3 min，加入Ca2++Fe3+复合活化剂350 g/t，调节矿浆pH 值，加入捕收剂SDS用量200 g/t，进行反浮选试验，结果见图8。

由图8 可见，随着pH 值的升高，铁品位先升后降，铁回收率先降后升，SiO2含量先降后升，SiO2脱硅率先升后降；当pH 值为8 时，铁品位71.95%，铁回收率95.53%，SiO2含量0.23%，SiO2脱硅率65.72%，为最佳值；综上所述，当加Ca2++Fe3+复合活化剂时，反浮选脱硅最佳矿浆pH值为8。

2.3.2 Ca2++Fe3+复合活化剂用量试验

固定pH值为8，捕收剂SDS用量200 g/t，考察Ca2++Fe3+复合活化剂用量对试验指标影响，结果见图9。

由图9 可见，随着Ca2++Fe3+复合活化剂用量的增加，铁精矿品位先增加后趋于稳定，铁精矿回收率先降低后趋于稳定，SiO2含量先急剧下降后趋于稳定，SiO 脱硅率先急剧增加后趋于稳定；当Ca2++Fe3+复合活化剂用量400 g/t时，铁精矿品位72.05%，铁精矿回收率96.58%，SiO2含量0.22%，SiO2脱硅率66.85%；综上所述，Ca2++Fe3+复合活化剂用量400 g/t为宜。

经过以上试验证明，Ca2++Fe3+复合活化剂用量对铁精矿脱硅有较大影响，最终确定粗选矿浆pH 值约为8，SDS 捕收剂用量200 g/t，Ca2++Fe3+复合活化剂用量400 g/t。铁精矿精选矿浆pH 值约为8，SDS 捕收剂用量150 g/t，Ca2++Fe3+复合活化剂用量300 g/t。在确定的药剂制度下进行铁精矿反浮选脱硅1 粗1 精开路试验，试验结果见表4。

由表4 可知，获得的超级铁精粉品位72.15%，铁回收率87.46%，SiO2含量0.21%，脱硅率53.71%；普通铁精矿品位58.99%，铁回收率12.54%，SiO2含量1.54%，脱硅率46.29%。

2.4 全流程试验

铁精矿脱硅全流程开路试验流程见图10。

2.5 不同活化剂下浮选铁精矿成分对比

通过不同活化剂反浮选脱硅试验，得到3种磁铁精矿，分别对其进行化学成分分析，结果见表5。

由表5 可知，当加Ca2++Fe3+复合活化剂时，磁铁精矿品位最高，纯度达99.64%，SiO2含量最低，为0.21%，其他F、S、P 等矿物杂质很少，得到了较好的超级铁精粉。

由于白云鄂博铁矿石中稀土、铌等有价元素含量较少，元素分析不能确定，只推测其为微量。故使用Ca2++Fe3+复合活化剂时得出的磁铁精矿作为样品，通过XRD 证明超级铁精粉中是否存在稀土、铌等有价元素，结果见图11。

由图11 可见，超级铁精粉（磁铁矿）衍射强度很高，纯度较高，且存在稀土、铌等元素；这些稀土、铌等有价元素会使超级铁精矿具有附加值，会使某些材料提升其性能。

3 结论

（1）当采用Ca2+活化石英时，铁精矿粗选脱硅药剂制度矿浆pH值约为12，捕收剂SDS用量300 g/t，Ca2+活化剂用量200 g/t；铁精矿精选药剂制度矿浆pH 值约为12，捕收剂SDS 用量为200 g/t，Ca2+活化剂用量150 g/t。试验获得的超级铁精粉品位72.03%，回收率83.27%，SiO2含量0.22%，脱硅率53.48%；其他杂质S 含量0.01%，F 含量0.03%，有极少微量的P 元素、稀土、铌等有价元素。

（2）当采用Fe3+活化石英时，铁精矿粗选脱硅矿浆pH值约为6，捕收剂SDS用量200 g/t，Fe3+活化剂用量200 g/t；铁精矿精选药剂制度矿浆pH 值约为6，捕收剂SDS 用量150 g/t，Fe3+活化剂用量150 g/t。试验获得的超级铁精粉品位72.09%，回收率84.79%，SiO2含量0.22%，脱硅率54.50%；其他杂质S含量0.04%，F含量0.02%，有极少微量的P 元素、稀土、铌等有价元素微量。

（3）采用Ca2++Fe3+复合活化剂对铁精矿脱硅有较大影响，粗选脱硅药剂制度矿浆pH 值约为8，捕收剂SDS用量200 g/t，Ca2++Fe3+复合活化剂用量400 g/t；铁精矿精选药剂制度矿浆pH值约为8，捕收剂SDS用量150 g/t，Ca2++Fe3+复合活化剂用量300 g/t。试验获得的超级铁精粉品位72.15%，回收率87.46%；SiO2含量0.21%，脱硅率53.71%；其他杂质S含量0.005%，F含量0.01%，有极少微量的P元素、稀土、铌等有价元素微量。

（4）比较3 种反浮选药剂制度，确定使用Ca2++Fe3+复合活化剂得出的最终产品较为纯净，超级铁精粉品位72.15%，SiO2含量0.21%，达到了超级铁精粉的要求；白云鄂博铁矿石本身存在稀土、铌等有价元素，可为后期的材料冶金提供优质的超级铁精粉。