司家營鐵礦磁選精礦陽離子反浮選試驗研究

王偉之 孟慶磊 張慶豐 李富平

(1.河北聯合大學礦業工程學院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業開發與安全技術實驗室，河北 唐山 063009；3.河北鋼鐵集團礦業有限公司司家營鐵礦，河北 唐山 063000)

司家營鐵礦磁選精礦陽離子反浮選試驗研究

王偉之1,2孟慶磊1張慶豐3李富平1

(1.河北聯合大學礦業工程學院，河北 唐山 063009；2.河北省礦業開發與安全技術實驗室，河北 唐山 063009；3.河北鋼鐵集團礦業有限公司司家營鐵礦，河北 唐山 063000)

河北鋼鐵集團礦業有限公司司家營鐵礦選礦廠采用以NaOH為pH調整劑、淀粉為抑制劑、石灰為活化劑、GK-68為捕收劑的陰離子反浮選工藝處理弱磁選和強磁選所得混合精礦，存在藥劑制度復雜且礦漿需加溫的弊端。為此，從武漢理工大學研制的陽離子捕收劑GE-609和中南大學研制的陽離子捕收劑HYS-2中篩選出GE-609對司家營鐵礦選礦廠磁選混合精礦進行了陽離子反浮選試驗，并模擬現場流程和藥劑制度進行了陰離子反浮選對比試驗。試驗結果表明，在常溫和不改變原有流程結構的情況下，GE-609僅與淀粉1種藥劑配合，可獲得鐵品位為65.37%、鐵回收率為84.10%的最終鐵精礦，而模擬陰離子反浮選在40 ℃下所獲最終鐵精礦的鐵品位為65.55%、鐵回收率為79.44%。由此可見，采用GE-609進行陽離子反浮選不僅可達到實現常溫浮選和簡化藥劑制度的目的，還可較大幅度地提高鐵的回收率。

磁選混合精礦 陽離子反浮選 陽離子捕收劑GE-609 常溫浮選

近幾十年，我國復雜難選鐵礦石的選礦技術得到了長足的發展，其中反浮選工藝成為了處理復雜難選鐵礦石的重要手段[1-2]。尤其是對于磁鐵礦-赤鐵礦混合型難選鐵礦石，反浮選技術的應用越來越廣泛[3-4]。

河北鋼鐵集團礦業有限公司司家營鐵礦選礦廠采用階段磨礦、粗細分級、重選、弱磁選—強磁選—陰離子反浮選流程處理磁鐵礦-赤鐵礦混合型鐵礦石，其中陰離子反浮選工藝存在礦漿需加溫及藥劑制度較復雜的問題。本研究開展陽離子反浮選試驗，以求達到實現常溫浮選，簡化藥劑制度，降低選礦成本的目的。

1 試驗礦樣和藥劑

1.1 礦 樣

試驗礦樣取自生產現場的陰離子反浮選作業給礦，為弱磁選和強磁選所得混合精礦。礦樣中鐵礦物主要為磁鐵礦和赤鐵礦，還含有少量假象赤鐵礦、半假象赤鐵礦及褐鐵礦；脈石礦物主要為石英。礦樣的化學多元素分析結果見表1，鐵物相分析結果見表2，粒度組成分析結果見表3。

表1 礦樣化學多元素分析結果

Table 1 Chemical element analysis result of the sample %

表2 礦樣鐵物相分析結果

Table 2 Iron phase analysis result of the sample %

表3 礦樣粒度分析結果

表1表明，礦樣的鐵品位為39.27%，主要雜質為SiO2，有害元素S和P含量較低。

表2表明，礦樣中的鐵主要賦存于磁鐵礦中，其次賦存于赤、褐鐵礦中，其他形態的鐵很少。

表3表明，礦樣粒度較細，-0.074 mm粒級和-0.038 mm粒級分別占88.10%和53.39%，且粒級越細，鐵含量越高，其中-0.038 mm粒級的鐵分布率達到了79.82%。

1.2 藥 劑

(1)陽離子捕收劑。一種為GE-609，淡黃色液體，另一種為HYS-2，棕色液體，均與水配成濃度為1%的溶液使用[5-7]。

(2)陰離子捕收劑。濃度為6%的GK-68溶液。

(3)分散劑(用于陽離子反浮選試驗)。分析純碳酸鈉，配成濃度為10%的溶液使用。

(4)pH值調整劑(用于陰離子反浮選對比試驗)。濃度為20%的NaOH溶液。

(5)活化劑(用于陰離子反浮選對比試驗)。石灰粉末。

(6)抑制劑(用于陽離子反浮選試驗和陰離子反浮選對比試驗)。濃度為6%的荷化淀粉溶液。

上述藥劑中，GE-609由武漢理工大學提供，HYS-2由中南大學提供，GK-68溶液、NaOH溶液、淀粉溶液和石灰粉末取自司家營鐵礦選礦廠的配藥車間。

2 試驗方法

(1)探索試驗。采用1次粗選流程對陽離子捕收劑GE-609和HYS-2進行篩選，并考察分散劑碳酸鈉對陽離子反浮選效果的影響。

(2)陽離子反浮選藥劑用量試驗。采用1次粗選、1次精選流程，通過單因素條件試驗確定陽離子反浮選的藥劑用量。

(3)流程試驗。根據陽離子反浮選藥劑用量試驗結果，參照現場流程結構進行陽離子反浮選的開路和閉路流程試驗，并參照現場藥劑制度和流程結構進行陰離子反浮選的閉路流程對比試驗。

試驗中粗選和精選設備采用XFD-Ⅳ型1.5 L單槽浮選機，掃選設備采用XFD-Ⅲ型1.0 L單槽浮選機；陽離子反浮選在室溫(20 ℃左右)下進行，陰離子反浮選時控制礦漿溫度為40 ℃。

3 試驗結果

3.1 探索試驗結果

3.1.1 陽離子捕收劑篩選結果

以淀粉為鐵礦物的抑制劑[8]，按圖1流程比較GE-609和HYS-2的陽離子反浮選效果，試驗結果見表4。

圖1 陽離子捕收劑篩選試驗流程

表4表明，使用GE-609時，粗精礦的鐵品位可達到55.40%，而使用HYS-2時，粗精礦的鐵品位僅為41.51%，分選效果不明顯。因此，確定后續陽離子反浮選試驗以GE-609作為捕收劑。

表4 陽離子捕收劑篩選試驗結果

Table 4 Exploratory test results of cationic collector selection %

3.1.2 分散劑對陽離子反浮選效果的影響

考慮到陽離子捕收劑對礦泥的敏感程度較高，故嘗試添加分散劑碳酸鈉[9-10]以求得到更好的陽離子反浮選效果。試驗流程見圖2，試驗結果見表5。

圖2 添加分散劑的探索試驗流程

Table 5 Exploratory test results after adding dispersant agent %

將表5結果與表4結果對比可知，添加了碳酸鈉后，粗精礦的鐵品位和鐵回收率不僅沒有得到提高，反而出現了較明顯的下降，故在后續的陽離子反浮選試驗中不再添加碳酸鈉。

3.2 陽離子反浮選藥劑用量試驗結果

陽離子反浮選藥劑用量試驗流程見圖3。

圖3 陽離子反浮選藥劑用量試驗流程

3.2.1 淀粉用量試驗結果

固定GE-609粗選用量為260 g/t、精選用量為130 g/t，按圖3流程進行淀粉用量試驗，試驗結果見圖4。

圖4 淀粉用量試驗結果

由圖4可知：隨著淀粉用量的增加，精礦的鐵品位呈下降趨勢而鐵回收率呈上升趨勢；當淀粉用量超過1 500 g/t后，抑制作用過強，導致精礦鐵品位急劇下降。為保證精礦的鐵品位，確定淀粉的用量為1 500 g/t。

3.2.2 GE-609用量試驗結果

固定淀粉的用量為1 500 g/t，GE-609的粗、精選用量比為3∶1，按圖3流程進行GE-609用量試驗，試驗結果見圖5。

圖5 GE-609用量試驗結果

圖5顯示：隨著GE-609用量的增加，精礦的鐵品位不斷上升而鐵回收率不斷下降；當GE-609的粗選用量為280 g/t時，精礦的鐵品位已達到65%以上。因此，將GE-609的粗選用量定為280 g/t，相應的精選用量為93.3 g/t。

3.3 陽離子反浮選開路流程試驗結果

根據前述試驗結果，參照現場流程結構進行了陽離子反浮選開路流程試驗。試驗中考慮到后續閉路流程試驗時精礦的鐵品位將有所下降，故將GE-609的精選用量增加到粗選用量的一半即140 g/t。試驗流程見圖6，試驗結果見表6。

圖6 陽離子反浮選開路試驗流程

Table 6 Test results of open-circuit process of cationic reverse flotation %

由表6可見：將GE-609的精選用量增加到140 g/t后，使開路流程試驗的精礦鐵品位達到了67.03%，從而為形成閉路后精礦的鐵品位仍能保持在65%以上提供了保障，同時經過兩次掃選，使尾礦的鐵品位降到了7.33%的較低水平。

3.4 閉路流程試驗結果

在開路流程試驗基礎上進行了陽離子反浮選閉路流程試驗，同時按相同流程結構，參照現場藥劑制度進行了陰離子反浮選閉路流程對比試驗。試驗流程見圖7和圖8，試驗結果見表7。

圖7 陽離子反浮選閉路試驗流程

由表7可知，以GE-609為捕收劑進行陽離子反浮選，可獲得鐵品位為65.37%、鐵回收率為84.10%的鐵精礦，與陰離子反浮選相比，不僅實現了常溫浮選，簡化了藥劑制度，還使鐵回收率提高了4.66個百分點。

圖8 陰離子反浮選閉路試驗流程

Table 7 Test results of closed-circuit process %

4 結 論

陽離子捕收劑GE-609具有耐低溫、捕收能力強、用量低、易消泡等優點。采用該捕收劑對司家營鐵礦選礦廠的磁選混合精礦進行陽離子反浮選，不僅可解決現場采用陰離子反浮選工藝所存在的礦漿需加溫、藥劑制度較復雜問題，還可較大幅度地提高鐵的回收率。

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(責任編輯 孫 放)

Experimental Study on Cationic Reverse Flotation of the Magnetic Concentrate in Sijiaying Iron Mine

Wang Weizhi1,2Meng Qinglei1Zhang Qingfeng3Li Fuping1

(1.CollegeofMiningEngineering，HebeiUnitedUniversity，Tangshan063009，China；2.HebeiProvinceKeyLaboratoryofMiningDevelopmentandSafetyTechnology，Tangshan063009，China；3.SijiayingIronMine，HebeiIronSteelGroupMiningCo.，Ltd.，Tangshan063000，China)

There are disadvantages of complex reagent system,and the pulp need to be warmed in Iron Plant of Sijiaying,Hebei Iron Steel Group Mining Co.,Ltd.,for using NaOH,starch,lime,GK-68 as pH regulator,depressor,activator,collector respectively in anionic reverse flotation technology to deal with the mixed concentrate of both low and high intensity magnetic separation.Therefore,GE-609,a cationic collector,developed by Wuhan University of Technology is chosen from HYS-2,another cationic collector,developed by Central South University,for cationic reverse flotation test on mixed magnetic concentrate from Sijiaying Iron Plant.The comparison test on the cationic reverse flotation was carried out by simulating the on-site process and reagent system.The results show that iron concentrate with iron grade of 65.37% and recovery of 84.10% was obtained by using GE-609 and only one reagent-starch with the original process at room temperature,while iron concentrate with iron grade of 65.55% and recovery of 79.44% was received by simulating anionic reverse flotation at 40 ℃.Obviously,the cationic reverse flotation with GE-609 can achieve the goal of flotation in room temperature and simplifying the reagent system,and greatly improve the iron recovery.

Mixed concentrate from magnetic separation，Cationic reverse flotation，Cationic collector GE-609，Flotation in room temperature

2014-10-11

國家國際科技合作專項(編號：2012DFR70320)。

王偉之(1974—)，女，副教授，博士。

TD951.1，TD923+.13

A

1001-1250(2015)-02-058-05