重庆某高磷鲕状赤铁矿石提铁降磷试验研究.pdf

*湖北省揭榜制项目（编号：2021BEC029）；湖北省技术创新重大项目(编号：2018ACA153)；武汉工程大学研究生教育创新基金项目（编号：CX2022578，CX2022597）。刘菊（1998），女，硕士研究生，430070 湖北省武汉市。通信作者罗惠华（1968），男，教授，430070 湖北省武汉市。重庆某高磷鲕状赤铁矿石提铁降磷试验研究*刘菊罗惠华彭李情岑梅李封元黄京奥（武汉工程大学资源与安全工程学院）摘要重庆巫山桃花高磷鲕状赤铁矿石铁品位较高，赤褐铁占总铁的97.71%，矿石有害成分磷含量较高。为了确定该矿石的开发利用工艺，进行了选矿试验研究。结果表明，矿石在磨矿细度为-0.075 mm占85%、SSSI500型双频双立环脉动高梯度磁选机2次粗选背景磁感应强度分别为0.77和0.80 T，脉动冲次均为60 Hz，2次常温反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程常温反浮选扫选情况下进行全流程试验，获得了铁品位为54.39%、磷含量为0.25%、铁回收率为74.96%的精矿。研究结果说明，针对高磷鲕状赤铁矿，采用强磁选反浮选工艺能较好地降低磷含量，提高铁品位。关键词高磷鲕状赤铁矿石强磁选反浮选提铁降磷DOI：10.3969/j.issn.1674-6082.2023.08.027Experimental Study on Iron Increase and Phosphorus Reduction of a High PhosphorusOolitic Hematite Ore in ChongqingLIU JuLUO HuihuaPENG LiqingCEN MeiLI FengyuanHUANG Jingao（School of Resources&Safety Engineering，Wuhan Institute of Technology）AbstractThe iron grade of Taohua high phosphorus oolitic hematite ore in Wushan Chongqing，is relatively high.The hematite and limonite account for 97.71%of the total iron，and the harmful componentphosphorus content of the ore is relatively high.In order to determine the development and utilization process of the ore，the beneficiation test was carried out.The results showed that when the grinding finenesswas 85%of-0.075 mm，the background magnetic induction intensity of SSS-I-500 type double frequencydouble vertical ring pulsating high gradient magnetic separator of two times roughing was 0.77 and 0.80 T respectively，the pulsation frequency was 60 Hz，the process was two times room temperature reverse flotationroughing，roughing tailings one roughing one cleaning two scavenging process room temperature reverse flotation scavenging，the whole process test was carried out.The concentrate with iron grade of 54.39%，phosphorus content of 0.25%and iron recovery of 74.96%was obtained.The results show that the high intensitymagnetic separation-reverse flotation process for high phosphorus oolitic hematite can better reduce thephosphorus content and improve the iron grade.Keywordshigh phosphorus oolitic hematite ore，high intensity magnetic separation，reverse flotation，iron increase and phosphorus reduction总第 652 期2023 年 8 月第 8 期现代矿业MODERN MININGSerial No.652August.2023我国的铁矿资源较丰富，总储量为443亿t，其中工业储量约占53.7%，平均铁品位仅为34%1。在这些铁矿资源中，赤铁矿资源是一种常见的弱磁性铁矿资源2，其可选性一般较磁铁矿资源差，其中的鲕状赤铁矿资源则是有代表性的难选赤铁矿资源3-4，这主要与其中的铁矿物嵌布粒度极细，经常与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物共生或相互包裹，磨矿过程中易泥化，单体解离异常困难有关5-7。经过数十年的技术攻关，强磁选+反浮选工艺仍是鲕状赤铁矿和高磷鲕状赤铁矿资源开发的最可能矿物加工工程115现代矿业2023 年 8 月第 8 期总第 652 期获得突破的选矿工艺8-12。本研究以重庆市巫山桃花高磷鲕状赤铁矿石为对象，开展了选矿工艺研究。1原矿性质原矿矿区规模较大，东西长 10.5 km、南北宽1.44.4 km，矿区面积 28.75 km2。矿石中金属矿物主要是赤铁矿，其次是菱铁矿和褐铁矿；非金属矿物含量由高到低依次是石英、方解石、鲕绿泥石、长石、伊利石、黑云母、白云石、电气石、白云母、蛋白石、玉髓、水云母等。矿石主要化学成分分析结果见表1，铁物相分析结果见表2。从表1可以看出，原矿铁品位较高，全铁与氧化亚铁含量之比为16.94；原矿碱度系数为0.32；主要杂质成分为 SiO2，其次为 Al2O3；有害成分硫的含量很低，但磷含量较高。从 表 2 可 以 看 出，原 矿 中 赤 褐 铁 占 总 铁 的97.70%，其他铁分布率非常低。2试验结果与分析2.1磁选条件试验2.1.1磨矿细度试验磨矿细度试验采用1次强磁粗选流程，背景磁感应强度为0.77 T，脉动频率为60 Hz，试验结果见图1。从图1可以看出，随着磨矿细度的提高，磁选精矿铁品位总体小幅上升、回收率先升后降，回收率变化趋势的拐点在-0.074 mm85.01%时。进一步的研究表明，各磁选精矿P含量在0.97%0.99%，波动幅度很小。因此，确定磨矿细度为-0.074 mm85.01%。2.1.2磁选背景磁感应强度试验磁选背景磁感应强度试验固定磨矿细度为-0.074 mm85.01%，脉动频率为60 Hz，强磁粗选背景磁感应强度试验结果见图2。从图2可以看出，背景磁感应强度由0.53 T提高至1.12 T，铁品位小幅下降、回收率上升。进一步的研究表明，各磁选精矿 P 含量在 0.98%左右小幅波动。综合考虑，确定磁选背景磁感应强度为0.77 T。2.1.3脉动频率试验在立环脉动高梯度强磁选机工作过程中，采用矿浆脉动装置，驱动矿浆产生脉动流体力，能有效提高矿浆的分散性，改善分选效果，因此进行了脉动频率试验。试验固定磨矿细度-0.075 mm85.01%、强磁粗选背景磁感应强度为0.77 T，试验结果见图3。从图3可以看出，随着脉动频率的提高，精矿铁品位上升、回收率下降。综合考虑，确定脉动频率为60 Hz。2.1.4磁选工艺流程试验由于强磁选精矿品位不高，为获得较高品位的铁精矿，后续将进行反浮选试验。为给反浮选提供合适的磁选铁精矿，确定适宜的磁选流程很有必要。在磨矿细度-0.074 mm85.01%、强磁粗选背景磁感应强度为0.77 T、立环脉动高梯度强磁选脉动频率均为60 Hz情况下，磁选工艺流程试验结果见表3。由表3可以看出，3种强磁选工艺流程的精矿磷含量变化不大；增加精选对精矿品位的提高有益，但对回收率有负面影响；增加粗选次数可以提高回收116刘菊罗惠华等：重庆某高磷鲕状赤铁矿石提铁降磷试验研究2023 年 8 月第 8 期率，但对精矿品位有负面影响。综合考虑，确定2次强磁粗选工艺流程。2.2强磁选精矿反浮选条件试验2次强磁选粗选精矿铁品位为48.66%、回收率为73.28%、磷含量为0.98%，铁品位提高幅度有限，因此进行了常温反浮选试验。2.2.1浮选药剂的筛选浮选药剂的筛选试验采用1次粗选流程。2.2.1.1捕收剂的筛选对于矿物组成复杂的矿石，选择捕收能力强、选择性好的捕收剂非常重要。因此，进行了反浮选捕收剂筛选试验。对于磷矿物而言，浮选捕收剂主要是脂肪酸类药剂和两性捕收剂等。捕收剂筛选试验采用400 g/t 水玻璃为矿泥分散剂、500 g/t羧甲基淀粉为铁矿物的抑制剂，捕收剂油酸钠、油酸钠+十二烷基磺酸钠、油酸钠+十二烷基苯磺酸钠、油酸钠+木质素磺酸钠、油酸钠+石油磺酸钠用量均为400+100 g/t情况下的捕收效果对比见表4。由表4可以看出，5种捕收剂反浮选精矿铁品位在51.65%52.50%，相比较而言，油酸钠+十二烷基苯磺酸钠不仅磷含量较低，而且铁品位最高，作业回收率低于以油酸钠+木质素磺酸钠、油酸钠+石油磺酸钠为捕收剂的情况下，但这2种捕收剂脱磷、提铁效果均不好。因此，宜以油酸钠+十二烷基苯磺酸钠为反浮选捕收剂。2.2.1.2抑制剂的筛选抑制剂筛选试验固定矿泥分散剂水玻璃用量为400 g/t，油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量为 400+100g/t，抑制剂淀粉、羧甲基淀粉、磷酸酯淀粉、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素用量均为500 g/t情况下的抑制效果对比见表5。由表5可以看出，与淀粉、羧甲基淀粉、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素相比，磷酸酯淀粉为抑制剂情况下精矿磷品位最低、铁品位最高，铁作业回收率偏低；铁作业回收率较高情况下的精矿品质明显较差。因此，适宜的抑制剂为磷酸酯淀粉。2.2.2浮选药剂用量试验2.2.2.1水玻璃用量试验由于强磁选精矿中夹杂有一定量的矿泥，矿泥附着在铁矿物上会造成异相凝聚现象，影响浮选药剂在铁矿物上的吸附。因此，必须开展矿泥分散试验。水玻璃用量试验采用1粗1精反浮选流程。试验固定粗选油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量为400+100 g/t，粗选磷酸酯淀粉用量为500 g/t，试验结果见表6。由表6可以看出，适当添加水玻璃有利于改善铁矿物的回收效果，且基本不影响产品品质。因此，后续试验的水玻璃用量为400+200 g/t。2.2.2.2磷酸酯淀粉用量试验磷酸酯淀粉粗选用量试验固定水玻璃用量为400 g/t，油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量为 400+100g/t，试验结果见表7。由表7可以看出，随着磷酸酯淀粉用量的增加，精矿铁品位变化不大，铁作业回收率总体呈先升后降的趋势。综合考虑，确定粗选磷酸酯淀粉用量为500 g/t。2.2.2.3油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量试验油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量试验固定磷酸酯淀粉粗选用量为500 g/t，水玻璃用量为400 g/t，试验结果见表8。由表8可以看出，随着油酸钠+十二烷基苯磺酸钠用量的增加，精矿铁品位上升，铁作业回收率下降。综合考虑，确定粗选油酸钠+十二烷基苯磺酸钠117现代矿业2023 年 8 月第 8 期总第 652 期用量为400+100 g/t。2.3反浮选开路流程试验在条件试验基础上进行了常温反浮选开路流程试验，试验流程见图4，结果见表9。由表9并结合图4可以看出，强磁选铁精矿采用2次反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程反浮选扫选，最终获得铁品位55.35%、铁作业回收率77.50%、磷含量 0.12%的精矿 1，铁品位 50.36%、铁作业回收率7.51%、磷含量0.81%的精矿2，综合精矿铁品位为54.87%、铁作业回收率为85.01%、磷含量为0.19%，尾矿铁品位为27.89%、铁作业回收率为7.23%、磷含量为3.98%。2.4全流程试验以上述试验为基础，在磨矿细度为-0.074 mm占85%、SSS-I-500型双频双立环脉动高梯度磁选机2次粗选背景磁感应强度分别为0.77和0.80 T，脉动冲次均为60 Hz，2次常温反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程常温反浮选扫选（药剂制度与开路一致）情况下进行全流程试验，结果见图5。全流程试验精矿铁品位为 54.39%、磷含量为 0.26%、铁回收率为74.96%。3结语（1）重庆巫山桃花高磷鲕状赤铁矿石中金属矿物主要是赤铁矿，赤褐铁占总铁的97.70%；非金属矿物主要是石英、方解石、鲕绿泥石、长石；矿石铁品位较高，有害成分硫含量很低，但磷含量较高。（2）矿石在磨矿细度为-0.074 mm 85.01%情况下进行2次强磁选粗选，背景磁感应强度分别为0.77、0.90 T情况下的磁选精矿铁品位为48.66%、磷含量为0.98%、铁回收率为73.38%。（3）强磁选铁精矿采用2次常温反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程常温反浮选扫选，最终获得的综合精矿铁品位为 54.87%、铁作业回收率为85.01%、磷含量为0.19%，尾矿铁品位为27.89%、铁作业回收率为7.23%、磷含量为3.98%。（4）矿石在磨矿细度为-0.074 mm占85%、SSS-I-500型双频双立环脉动高梯度磁选机2次粗选背景磁感应强度分别为0.77和0.80 T，脉动冲次均为60 Hz，2次常温反浮选粗选、粗选尾矿1粗1精2扫流程常温反浮选扫选情况下进行全流程试验，获得了铁品位为54.39%、磷含量为0.26%、铁回收率为74.96%的精矿。参考文献1张迎棋.我国铁矿石选矿工艺与设备综述 J.现代矿业，2023（2）:19-22.2张裕书，闫武，周满赓，等.重钢鲕状赤铁矿利用技术扩大连续试验研究 R.成都：成都矿产综合利用研究所，2012。（下转第122页）118现代矿业2023 年 8 月第 8 期总第 652 期由表11可知，钛精矿杂质含量显著降低，主要杂质SiO2、MgO含量分别为3.25%和3.73%，其余杂质含量均低于1%，硫、磷含量甚至低于0.1%。由表12可知，钛精矿各粒级TiO2品位接近，没有明显的富集现象，表明钛精矿产品钛矿物解离充分。进一步的研究表明，精选尾矿主要为不同程度的钛矿物连生体，要回收其中的钛矿物，需提高这部分产品的解离度，因此，后续将这些精选尾矿合并返回再磨系统。3结论（1）攀西某低品位钒钛磁铁矿选厂选铁尾矿隔粗（+1.5 mm）后TiO2品位为6.64%，钛矿物在各粒级的富集程度不明显，其中的主要有用矿物钛铁矿、磁铁矿多以微晶的形式赋存在脉石矿物中。（2）重磁联合选矿产品TFe品位为19.00%、TiO2品位为19.14%。（3）入浮矿经过一次脱硫浮选、1粗3精浮选选钛流 程 处 理，获 得 了 TFe 含 量 33.87%、TiO2品 位47.24%、TiO2回收率70.17%、杂质含量较低的合格钛精矿，粗选尾矿 TiO2品位仅 2.31%、TiO2作业回收率仅为 5.30%；脱硫浮选作业 TiO2作业损失率仅为0.76%。表明浮选工艺对重磁联合分选精矿具有理想的脱杂效果，且TiO2损失有限。（4）精选尾矿主要为不同程度的钛矿物连生体，要回收其中的钛矿物，需提高这部分产品的解离度，因此，后续将这些精选尾矿合并返回再磨系统。参考文献1邹建新，徐国印.攀西钒钛磁铁矿采选生产技术现状与转型升级策略 J.轻金属，2020（9）:51-55.2翟雨可，常自勇，王晓莉，等.攀西地区钒钛磁铁矿石弱磁选工序前浮选硫钴的探讨 J.金属矿山，2022（11）:107-114.3吴登平，王祥波，赵刘阳.低品位钒钛磁铁矿磨矿分级工艺优化研究与实践 J.钢铁钒钛，2022（5）:117-122.4朱福兴，焦钰，李亮，等.攀西钒钛磁铁矿的选矿技术现状及发展趋势 J.矿冶，2021（4）：26-32.5袁启东，祝强，常前发，等.一种低品位钛铁矿石的磁-浮联合选矿方法:CN201711114268.8 P.2023-08-01.（收稿日期 2023-04-11）3韩跃新，孙永升，高鹏，等.高磷鲕状赤铁矿开发利用现状及发展趋势 J.金属矿山，2012（3）:1-5.4杨双平，刘海金，王苗，等.高磷鲕状赤铁矿磷的存在形态及脱磷机理 J.钢铁，2021（10）:65-73.5白春霞，李宏静.高磷鲕状赤铁矿脱磷选矿工艺现状分析 J.现代矿业，2021（1）:117-119.6罗立群，吴远庆.鲕状赤铁矿选矿与脱磷技术动态 J.昆明理工大学学报（自然科学版），2015（6）:23-30.7唐雪峰.难处理赤铁矿选矿技术研究现状及发展趋势 J.现代矿业，2014（3）:14-19.8杜金明，蔡冰冰，胡波，等.分级重选磁选反浮选联合工艺处理某高泥赤铁矿 J.湖南有色金属，2021（1）:16-20.9李广涛，谢贤，周一洁，等.鲕状赤铁矿选矿综述 J.价值工程，2017（17）:225-227.10 徐宏达，孙体昌，吴世超，等.还原剂及脱磷剂对高磷鲕状赤铁矿直接还原-磁选影响的研究进展 J/OL.矿产综合利用:1-142023-04-07.11 唐双华.鄂西某鲕状赤铁矿磁化焙烧-磁选-反浮选试验研究J.湖南有色金属，2016（1）:12-16.12 张汉泉，汪凤玲，李浩.鲕状赤铁矿磁化焙烧磁选反浮选降磷试验 J.武汉工程大学学报，2011（3）:29-32.（收稿日期 2023-03-12）（上接第118页）122