鐵礦選礦浮選柱的研究結(jié)果與討論

為滿足市場需求，促進企業(yè)發(fā)展，我國鋼鐵企業(yè)對爐料的含鐵品位提出了更高的要求，因為高的含鐵品位可以提高高爐生產(chǎn)率，降低燃料消耗，提高經(jīng)濟效益。早在2000年，我國就明確提出了鐵礦選礦工藝的發(fā)展方向是提高鐵精礦品位，降低有害雜質(zhì)，即“提鐵降雜”。為了提高鐵精礦品位，在磁鐵礦選礦方面，國內(nèi)外進行過許多工藝技術(shù)的研究，其中弱磁精礦的陽離子反浮精選工藝是比較成功的幾種工藝之一，但傳統(tǒng)的弱磁鐵精礦反浮選工藝往往存在回收率低、處理流程復(fù)雜等問題。

浮選柱研究較早出現(xiàn)于20世紀60年代，由加拿大人布廷發(fā)明。隨著浮選柱技術(shù)的不斷發(fā)展，浮選柱以其高的分離效率、低廉的投資和運行成本，已成為國內(nèi)外正在研究與不斷推廣的一種新技術(shù)。世界上許多鐵礦石生產(chǎn)廠家正在考慮或已經(jīng)使用浮選柱代替?zhèn)鹘y(tǒng)浮選機，以降低細粒球團給礦中的硅，在經(jīng)濟上和選礦性能上具有明顯優(yōu)點。在巴西、美國、委內(nèi)瑞拉和印度，有些公司正在積極研究或已經(jīng)利用浮選柱來制備高質(zhì)量鐵精礦。

原礦性質(zhì)

試驗礦樣采自某連選生產(chǎn)的二段磁選鐵精礦，經(jīng)磨礦后的精選入浮礦漿。原工藝流程為：原二段弱磁選鐵精礦經(jīng)球磨機磨礦解離后，浮選機1次粗選、2次精選、3次掃選。獲得精礦TFe品位為68.50%，精礦產(chǎn)率為41.97%的鐵精礦，鐵精礦回收率較低，為47.07%。

入浮原礦鐵品位為61.31%；礦石中主要雜質(zhì)為SiO?，含量高達8.63％，是影響鐵品位的主要原因，礦石中S、P含量均不高；礦石中主要工業(yè)鐵礦物為磁鐵礦，并含有假象赤鐵礦，其次為赤、褐鐵礦、硅酸鐵和碳酸鐵。粒徑小于0.074mm的礦粒含量高達90%。

研究結(jié)果與討論

實驗室試驗設(shè)備為Ф80mm×1500mm旋流-靜態(tài)微泡浮選柱系統(tǒng)，此系統(tǒng)由旋流-靜態(tài)微泡浮選柱、攪拌槽、給料泵、循環(huán)泵、尾礦泵和液面控制系統(tǒng)等組成。浮選柱有效容積為6L，采用Ф300mm×450mm攪拌桶作調(diào)漿設(shè)備，采用蠕動泵作中礦循環(huán)泵、給料和底流排料泵。實驗室捕收劑采用陽離子藥劑，其名稱為817號；調(diào)整劑為NaOH，其主要作用是調(diào)整礦漿的pH值，改變礦物表面性質(zhì)以及陽離子捕收劑的性能。

采用實驗室浮選柱分選系統(tǒng)，對二段磁選鐵精礦分別進行了藥劑用量、處理量、充氣量、泡沫層厚度等條件的一粗流程試驗。

1、捕收劑用量條件試驗

本試驗所用817號捕收劑屬陽離子捕收劑，在一定的藥劑用量范圍內(nèi)，增加捕收劑的用量可以提高浮選速度和改善浮選指標，但用藥量過大，藥劑的選擇性能降低，易造成浮選過程的惡化。試驗的入料濃度為30%，充氣量為0.12m3/（min·m2），NaOH用量為300g/t，浮選柱給料速度為1.2L/min。

隨捕收劑用量增加，精礦品位先升高后趨于平緩，但回收率下降很多。當(dāng)817號捕收劑用藥量為110g/t時，回收率高達86.69%，但Fe品位為66.45%，品位低失去了精選的意義。當(dāng)用藥量在160g/t時，F(xiàn)e品位高達71.24%，但回收率卻很低，只有46.71%，失去了其分選價值。綜合考慮精礦品位和回收率指標，確定捕收劑用量為120g/t。

2、處理量條件試驗

在給礦濃度恒定的條件下，處理量可以間接反應(yīng)礦漿在浮選柱內(nèi)的浮選時間，也是浮選柱設(shè)計時不可忽略的一個重要參數(shù)。試驗中通過調(diào)整給料蠕動泵的轉(zhuǎn)速來控制處理量，試驗的入料濃度為30%，充氣量為0.12m3/（min·m2），NaOH用量為300g/t，817號陽離子捕收劑用量為120g/t。

處理量為0.7~1.2L/min時，浮選柱精礦TFe品位均能達到70%以上，處理量減少，尾礦品位越低，分選效果越好。取較佳處理量為0.9L/min，此時干礦量處理能力為250~300g/min，精礦TFe品位可達到70.32%，回收率71.75%。

3、充氣量條件試驗

旋流-靜態(tài)微泡浮選柱通過其特殊的射流-擴散結(jié)構(gòu)而自行吸入外部空氣，充氣量是影響浮選柱的逆流礦化效果的重要操作因素。浮選速度與單位體積中氣泡的表面積成正比，而該表面積又與單位體積中氣體體積（氣含率）和氣泡直徑有關(guān)。在一定范圍內(nèi)，充氣量越大，氣含率便越高。故改變充氣量可改變浮選速度，從而影響浮選指標。試驗的入料濃度為30%，NaOH用量為300g/t，817號陽離子捕收劑用量為120g/t，浮選柱給料速度為0.9L/min。

隨著充氣量的逐漸增加，回收率大幅降低，而精礦品位先大幅升高后，當(dāng)達到0.12m3/（min·m2）時先逐漸降低，后趨于不變。綜合考慮，選取精礦品位較好時的充氣量為0.12m3/（min·m2）。

4、泡沫層厚度條件試驗

泡沫層厚度也是試驗一個重要的影響因素，泡沫層的增加可使泡沫二次富集作用加強，提高浮選選擇性。試驗的入料濃度為30%，NaOH用量為300g/t，817號陽離子捕收劑用量為120g/t，浮選柱給料速度為0.9L/min，充氣量為0.12m3/（min·m2）。

當(dāng)浮選柱高度一定時，泡沫層厚度的增加導(dǎo)致捕集區(qū)高度減小，降低了脈石產(chǎn)率，從而提高了鐵回收率。而當(dāng)泡沫層厚度太大時，容易引起泡沫底層脈石溢出受阻，逐漸使整個泡沫床層被壓死，入料從尾礦排出，鐵精礦品位降低，并易造成浮選柱不能正常工作。隨著泡沫層厚度的增加，精礦品位有所降低，但不明顯，而鐵回收率大幅提高。綜合考慮，較佳泡沫層厚度為400mm，品位達70.89%，回收率為78.84%。

5、浮選柱穩(wěn)定試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上，選取上述很好的試驗條件進行了穩(wěn)定試驗。試驗的入料濃度為30%，NaOH用量為300g/t，817號陽離子捕收劑用量為120g/t，浮選柱給料速度為0.9L/min，充氣量為0.12m3/（min·m2），泡沫層厚度為400mm。穩(wěn)定試驗取樣4組。

可以看出，旋流-靜態(tài)微泡浮選柱實驗室穩(wěn)定試驗的試驗產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，取4次試驗的加權(quán)平均值作為終試驗結(jié)果：在原礦TFe品位為61.00%時，鐵精礦品位可達69.17%，尾礦TFe品位43.92%，鐵精礦產(chǎn)率67.64%，鐵金屬回收率為76.70%。

為了考察旋流-靜態(tài)微泡浮選柱對此二段磁選鐵精礦反浮選的效果，將浮選柱與浮選機2個系統(tǒng)精選的指標進行對比，可以得出，在原礦性質(zhì)相近的情況下，采用柱式浮選流程能夠更多地回收有用礦物，精礦作業(yè)回收率相比浮選機系統(tǒng)提高29.81%，精礦TFe品位提高0.67%。

綜上分析，浮選柱僅通過1次粗選即可獲得精礦TFe品位為69.17%，鐵回收率為76.70%，并且精礦質(zhì)量穩(wěn)定，系統(tǒng)適應(yīng)性較強，充分體現(xiàn)了旋流-靜態(tài)微泡浮選柱在選擇性和目標礦物回收方面的優(yōu)勢。從旋流-靜態(tài)微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)及分選原理上分析，相比浮選機具有優(yōu)勢的原因為：

首先，在旋流-靜態(tài)微泡浮選柱下部的旋流分離段，離心力場的存在強化了對礦物的分選效果，礦物顆粒與氣泡的碰撞速度遠遠大于常規(guī)浮選設(shè)備，從而提供了一種高能的礦化方式，強化了對礦物的分選效果，而且從某種程度上來講，旋流分離段完成了對循環(huán)紅星的多次掃選作用。

其次，浮選柱采用體外配置的自吸式氣泡發(fā)生器，它可以依靠射流負壓自身引入氣體并粉碎成微泡，理論計算和實踐都表明，這種自吸式氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的微泡尺寸一般要小于常規(guī)浮選機內(nèi)的氣泡，且數(shù)量較多，這大大提高了礦物顆粒與氣泡碰撞及礦化的效果，進而提高了對目的礦物的回收能力。

實驗結(jié)論

1、利用實驗室浮選柱精選某二段弱磁選鐵精礦，試驗較佳操作參數(shù)為：817號陽離子捕收劑用量為120g/t，處理量為0.9L/min（干礦250~300g/min），充氣量為0.12m3/（min·m2），泡沫層厚度為400mm。同時附加交變?nèi)醮艌隹捎行б种萍毩４判澡F上浮，降低尾礦品位，增加鐵精礦產(chǎn)率。

2、浮選柱陽離子反浮選弱磁精礦精選工藝流程簡單，在實驗室條件下，1次粗選即可得到品位為70.00%左右的鐵精礦，回收率較浮選機1次粗選、2次精選工藝提高近30%。旋流-靜態(tài)浮選柱的強化分選性有利于鐵回收率和精礦品位的提高。

3、旋流-靜態(tài)微泡浮選柱以其回收能力強、富集比高、選擇性好的特點，為得到高質(zhì)量的鐵精礦提供了一種更更簡化全新的技術(shù)途徑，為磁選鐵精礦精選選提供了指導(dǎo)和參考價值。