1、鞍千磁赤铁矿石磁选反浮选工艺优化研究朱一民1,2，葛婧1,2，刘杰1,2，韩跃新1,21.东北大学 资源与土木工程学院，辽宁 沈阳 110819；2.难采选铁矿资源高效开发利用技术国家地方联合工程研究中心，辽宁 沈阳 110819中图分类号：TD951.1文献标识码：A文章编号：10010076（2023）03008207DOI：10.13779/ki.issn1001-0076.2023.03.009摘要随着鞍千矿山入选矿石中磁性矿含量增加，为解决当前鞍千矿石联合分选工艺流程中重选精矿品位低、浮选提质困难、浮选尾矿铁损失严重等问题，以鞍千原矿为研究对象，开展原矿磨矿两段弱磁选强磁选反浮选工艺
2、优化实验研究。结果表明：原矿在最佳磨矿细度为0.043 mm 含量 80%、两段弱磁选磁场磁感应强度均为 0.1 T、强磁选磁场磁感应强度为 0.7 T的条件下，得到高品位的弱磁选精矿，由弱磁选精选尾矿与强磁选精矿混合制备的混磁精矿，作为反浮选给矿；在反浮选最佳药剂制度为矿浆温度 351、pH 为 11.5、淀粉用量 800 g/t、CaO 用量 1 000 g/t、粗选和精选捕收剂（TD）用量分别为 1 000g/t 和 450 g/t 的条件下，经一次粗选一次精选三次扫选反浮选闭路实验，获得了浮选精矿 TFe 品位为 67.16%、对浮选给矿回收率为 93.99%的技术指标。最终采用二段弱
3、磁选强磁选反浮选工艺获得了产率为 36.94%、铁品位为 68.80%、铁回收率为88.19%的铁精矿。通过 FTIR 分析表明，淀粉可以通过物理吸附的方式选择性吸附在赤铁矿表面，抑制了捕收剂在赤铁矿表面的吸附。关键词磁选；反浮选；赤铁矿；磁铁矿 引言铁矿石是我国重要的战略性矿产资源，我国铁矿石“贫、细、杂”的特点决定了我国铁矿资源开发利用难度高，并对我国铁矿资源的高效分选技术提出了更高的要求1-2。鞍千铁矿石是我国重要的铁矿石资源3，近年来由于开采深度的增加，矿石性质发生较大变化，入选矿石中磁性矿含量增加，但目前选厂仍采用以前包含重选、磁选、浮选的长而复杂的选别工艺，导致重选精矿品位低，波动
4、大，浮选精矿提质困难，浮选尾矿铁损失严重等问题4-6。因此针对入选矿石的性质变化，强化磁选工艺，简化流程结构，提高磁选分选效率，改进优化浮选工艺和药剂制度7-8，提高浮选精矿质量，进而提高最终精矿质量，降低浮选尾矿损失，对鞍千矿业及齐大山地区铁矿选矿工艺指标改善具有重要意义。已有学者针对鞍千矿石选矿存在的问题，进行了短流程新工艺研究，已经取得了良好的精矿指标9-10，为鞍千铁矿石的高质分选提供了一定的技术支撑。本研究以鞍千原矿为研究对象，采用两段弱磁选强磁选反浮选原则流程，对选别工艺参数进行优化，考察磨矿细度、抑制剂用量、捕收剂用量和浮选温度等对浮选效果的影响，旨在提高最终精矿质量，为鞍千铁矿
5、石高效利用及降低尾矿损失提供依据。1实验原料与实验方法1.1实验原料实验所用矿样为鞍千赤铁矿石经过分批采样、充分混匀配矿后接近采场平均水平的原矿，采用高压辊磨系统将样品处理至2 mm。对该样品进行化学多元素分析，结果如表 1 所示，铁化学物相分析结果如表 2所示，XRD 分析结果如图 1 所示。由表 1、表 2 及图 1 可知，原矿中 TFe 品位为 28.99%，主要有用矿物为磁铁矿及赤铁矿，其中磁铁矿分布率为 60.80%，赤（褐）铁矿次之，其分布率为 31.61%；脉石矿物主要为石英，有害元素磷和硫含量较少。收稿日期：2023 05 13基金项目：辽宁省“兴辽英才计划”项目青年拔尖人才项
6、目（XLYC2007055）作者简介：朱一民（1964），女，教授，博士，博士研究生导师，主要研究方向为浮选药剂研发与机理研究。通信作者：葛婧（1999），女，硕士研究生，主要从事绿柱石浮选药剂研究。第 3 期矿产保护与利用No.32023 年 6 月Conservation and Utilization of Mineral ResourcesJun.20231312321111113121211111020304050607080900100020003000400050006000700080002/()Intensity(counts)图 1原矿 XRD 图谱Fig.1 XRD pa
7、tterns of raw ore 1.2研究方法由于原矿中 TFe 品位较低，且磁性矿物含量较高，因此考虑首先对原矿矿样进行磨矿两段弱磁选强磁选预先富集，再经过反浮选工艺，降低铁损失，本文主要考察浮选精矿质量和浮选尾矿铁损失。具体实验过程如下：将破碎得到的2 mm 的原矿通过XMQ24090 型湿式球磨机磨至一定细度后，选用RK/CRS400300 型弱磁选机进行一粗一精两段弱磁选，磁场磁感应强度均为 0.1 T；一段弱磁选尾矿用LGSEX 立式感应湿式强磁选机在磁感应强度为 0.7T 条件下进行强磁选；将得到的强磁选精矿与弱磁选精选尾矿混合作为浮选给矿在 XFD型实验室用单槽浮选机上进行反
8、浮选。反浮选实验抑制剂为玉米淀粉，活化剂为氧化钙，所用捕收剂 TD为一种具有磺酸基的阴离子型捕收剂，具有较好的水溶性，并对石英具有较强的选择性捕收作用。1.3红外光谱(FTIR)分析用玛瑙研钵将矿样磨至粒度小于 5 m，每次取2 g 置于浮选槽中，加入去离子水，调节矿浆 pH 值后依次加入活化剂、抑制剂、捕收剂，最后搅拌 5 min，使药剂和样品充分作用，把过滤后的矿浆置于真空干燥箱中 40 烘干。取干燥后的样品与 KBr 以质量比为 1100 混匀，研磨混合试样并压制成透光薄片，用Nicolet 380 红外光谱分析仪进行检测，光谱扫描分辨率为 4 cm1，光谱波数扫描范围为 4 00040
9、0 cm1。2实验结果与分析2.1磨矿细度条件实验磨矿是获得合适的给矿粒度、使有用矿物与脉石解离的关键环节，对选别指标有重要影响。为确定最佳选别作业给矿粒度，根据图 2 和图 3 所示流程进行磨矿细度条件实验。选择磨矿细度分别为0.043 mm含量 70%、80%、90%和 95%进行磨矿细度条件实验，在两段弱磁选（一次弱磁选粗选和一次弱磁选精选）磁场磁感应强度均为 0.1 T、强磁选磁场磁感应强度为 0.7 T 的条件下进行磁选实验；磁选回路选矿指标如表 3 所示。在矿浆 pH 为 11.50、矿浆温度 35、抑制剂（玉米淀粉）及活化剂（CaO）用量均为1 000 g/t、粗选捕收剂（TD）
10、用量 1 200 g/t、精选捕收剂（TD）用量为 540 g/t 的条件下进行反浮选实验，实验结果如图 4 所示。表 1 原矿化学组成分析结果/%Table 1 Analysis results of chemical composition of raw ore成分TFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOSP烧失含量28.998.1048.270.201.802.570.0150.0661.51 表 2 原矿铁化学物相分析结果/%Table 2 Analysis results of iron chemical phase of raw ore物相磁性铁中的铁碳酸铁中的铁赤褐铁中的铁硫化
11、铁中的铁硅酸铁中的铁总铁含量17.620.489.160.491.2428.99分布率60.801.6131.611.684.30100.00 原 矿浮选 粗选浮选 精选中矿浮选尾矿弱磁 精选强 磁选强磁尾矿弱磁 粗选球磨机浮选精矿弱磁精矿图 2实验原则工艺流程Fig.2 Process flow chart 反浮选给矿粗 选精 选尾矿pH=11.5淀粉3min3minCaO3min捕收剂3min精矿捕收剂3min3min3min中矿图 3反浮选流程Fig.3 Flow chart of reverse flotation第 3 期朱一民，等：鞍千磁赤铁矿石磁选反浮选工艺优化研究 83 由图
12、4 可知，随着磨矿细度逐渐增加，铁矿物与脉石矿物解离度提高，浮选精矿 TFe 品位也随之缓慢增加，当磨矿产品0.043 mm 含量达到 80%以上时，浮选精矿铁品位可达到 66%以上，但回收率则由80.73%逐渐降低至 56.77%；综合考虑，确定最终的磨矿细度为0.043 mm 含量为 80%。在该粒度下对原矿进行磁选实验，最终确定磁选原则流程为两段弱磁选强磁选，两段弱磁选和强磁选磁场磁感应强度分别为0.1 T 和 0.7 T，弱磁选精选尾矿与强磁选精矿合并的混磁精矿（TFe 品位为 42.00%）作为浮选给矿进行反浮选实验。2.2反浮选条件实验2.2.1抑制剂用量条件实验在矿浆温度为 35
13、1、pH 为 11.5、CaO 用量1 000 g/t、粗选捕收剂用量 1 080 g/t 和精选捕收剂用量 450 g/t 的条件下，选取抑制剂淀粉用量分别为 700、800、900、1 000 和 1 100 g/t 进行粗选淀粉用量实验研究，实验结果如图 5 所示。从图 5 可知，当淀粉用量由 700 g/t 增加到 1 100 g/t时，淀粉对混磁精矿中铁矿物的抑制作用逐渐增强，浮选精矿 TFe 品位逐渐降低，TFe 品位从 68.61%降低至 44.41%，铁回收率则呈现逐渐上升趋势。综合考虑精矿铁品位及铁回收率指标，选择淀粉用量 800 g/t 为反浮选实验抑制剂最佳用量。2.2.
14、2粗选捕收剂用量条件实验在矿浆温度为 351、pH 为 11.5、淀粉用量800 g/t、CaO 用量 1 000 g/t 和精选捕收剂用量 450 g/t的条件下，选取粗选捕收剂用量分别为 700、800、900、1 000 和 1 100 g/t 进行粗选捕收剂用量实验研究，实验结果如图 6 所示。7008009001000110040455055606570/(gt-1)/%707580859095100/%图 6粗选捕收剂用量对反浮选铁精矿指标的影响Fig.6 Effect of collector dosage on reverse flotation ironconcentrate
15、 index 从图 6 可知，随着捕收剂用量的增加，铁精矿TFe 品位以及铁回收率变化不大。综合考虑精矿 TFe品位和铁回收率指标，确定合理的粗选捕收剂用量为1 000 g/t。2.2.3温度条件实验为了考察矿浆温度对浮选指标的影响，在矿浆pH 为 11.5、淀粉用量 800 g/t、CaO 用量 1000g、粗选捕收剂用量为 1 000 g/t 和精选捕收剂用量 450 g/t 的 表 3 磁选回路选矿指标/%Table 3 Beneficiation index of magnetic separation circuit产品名称产率Fe品位回收率弱磁精矿23.5069.7457.28弱磁
16、精选尾矿3.0532.823.50强磁精矿19.8142.8829.70浮选给矿22.8641.5433.20强磁尾矿53.645.089.52原矿100.0028.60100.00 708090100636465666755606570758085 铁品位 铁回收率 铁回收率/%铁品位/%磨矿细度（-0.043mm 含量）/%图 4磨矿细度对反浮选铁精矿指标的影响Fig.4 Effect of grinding fineness on reverse flotation ironconcentrate index 7008009001000110040455055606570/(gt-1)/%707580859095100/%图 5抑制剂用量对反浮选铁精矿指标的影响Fig.5 Effect of inhibitor dosage on reverse flotation ironconcentrate index 84 矿产保护与利用2023 年条件下，选取不同的矿浆温度 241、301 和351 进行温度条件实验研究，实验结果如图 7 所示。24262830323436616263
