第２Ｏ卷第１０期 ２Ｏ１１年１（）月 中 国 矿 业 ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ Ｖｏ１．２０．ＮＯ．１０ Ｏｃｔ． ２０１】 东鞍山难选铁矿石中菱铁矿的综合利用试验研究 Ｍａｈａｍａｄｏｕ Ａ Ｔｒａｏｒｅ ，印万忠 ，马英强 ，卢冀伟。，冀秀荣 （１．东北大学，辽宁沈阳１１０８１９；２．广东省矿产应用研究所，广东韶关５１２０２６） 摘要：分步浮选法成功解决了东鞍山含菱铁矿铁矿石的分选。本文针对分选出的含菱铁矿中矿， 进行了中性焙烧一返回分步浮选的试验研究。通过优化浮选药剂制度，获得了精矿品位为６７．８Ｏ 、回收 率为７３．９８ 、尾矿品位为２ｏ．７３ 、回收率为２６．Ｏ２ 良好结果，并用ＳＥＭ探讨了其对赤铁矿浮选过 程的影响。 关键词：菱铁矿；赤铁矿；难选铁矿石；中性焙烧；ＳＥＭ 中图分类号：ＴＤ９８ｌ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—４０５１（２０１１）１０ ００７０—０５ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｄｅｒｉｔｅ ｆｒｏｍ Ｄｏｎｇａｎｓｈａｎ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｉｒｏｎ Ｏｒｅ Ｍａｈａｍａｄｏｕ Ａ Ｔｒａｏｒｅ ，ＹＩＮ Ｗａｎ－ｚｈｏｎｇ ，ＭＡ Ｙｉｎｇ ｑｉａｎｇ ，ＬＵ Ｊｉ—ｗｅｉ。，ｊＩ Ｘｉｕ－ｒｏｎｇ （１．Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １ ０８ １ ９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｓｈａｏｇｕａｎ ５１２０２６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｅｐ ｂｙ ｓｔｅｐ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｓｏｌｖｅｄ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｆｒｏｍ Ｄｏｎｇ ａｎｓ ｈａｎ，ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｓｉｄｅｒｉｔｅ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｓｔｕｄｉｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｄｅｒｉｔｅ ｍｉｄｄｌｉｎｇｓ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｂｙ ｎｅｕｔｒａｌ ｒｏａｓｔｉｎｇ，ｔｈｅｎ ｒｅｔｕｒｎｅｄ ｔｈｅ ｒｏａｓｔｅｄ ｏｒｅ ｔＯ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｓｔｅｐ ｆｏｒ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ．Ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅａｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ｉｒｏｎ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｉｒｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ６０．３１ ，８７．４９ ａｎｄ ＳＥＭ ｗａｓ ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｈｅｍａｔｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｉｄｅｒｉｔｅ；Ｈｅｍａｔｉｔｅ；ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｉｒｏｎ（）ｒｅ；ｎｅｕｔｒａｌ ｒｏａｓｔｉｎｇ；ＳＥＭ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ 菱铁矿在自然界中广泛存在，其化学式为Ｆｅ— ＣＯ。，属于方解石族的矿物，铁的理论品位为 菱铁矿分选出，第二步为常规的赤铁矿反浮选， 从而使得该类矿石得到了合理的利用。为了更大 程度的使该类矿石中的铁矿物得到回收，其第一 步得到的含菱铁矿中矿含铁品位较高，也具有回 收价值，因此对该产品进行了系列试验研究，取 得了显著的成果。其中磁化焙烧后，最终精矿品 位为６０．３１ ，回收率为８７．４９ ，尾矿平均品位 为１１．７４ ，回收率为１２．５１ ｌ４］。 ４８．２ 。在陕西、甘肃、贵州等地都有很大储量， 其中陕西柞水县大西沟储量达３．０２亿ｔ［１］。回收利 用这类矿石，目前最典型的方法为焙烧一磁选。而 东鞍山烧结厂为我国处理红铁矿矿石的大型选厂 之一，其铁矿矿石类型复杂，矿物种类多。近几 年的生产实践表明，随着开采深度的增加，矿石 中菱铁矿的含量逐渐增多，菱铁矿的存在会恶化 赤铁矿的浮选过程。为此，东北大学矿物加工工 程所对该矿石进行了系统的研究，提出了分步浮 选流程，见图１ｌ＿２ ］。即第一步在中性条件下，将 菱铁 收稿日期：２Ｏｌ】一Ｏ４—２５ 基金资助：教育部新教师基金（２００８０１４５１１０４）；高校基本科 研业务专项资金团队经费资助（Ｎ０９０１０１００１） 作者简介：Ｍａｈａｍａｄｏｕ Ａ Ｔｒａｏｒｅ（１９７６一），男，东北大学留学博士研 究生。 通讯作者：马英强，男，东北大学博士研究生，Ｅ—ｍａｉｌ： ２５２７０５５２８＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。 尾矿 图１分步浮选流程 第１０期 Ｍａｈ ｍ ｄ。ｕ Ａ Ｔｒａｏｒｅ，等：东鞍山难选铁矿石中菱铁矿的综合利用试验研究 ７１ 本文从烧结厂的生产实际以及更紧密的与选 厂工艺流程结合，对该产品进行了中性焙烧，焙 烧矿返回分步浮选第二步赤铁矿反浮选的试验研 究，优化了药剂制度，研究了焙烧矿对赤铁矿浮 选的影响，最终取得了精矿品位为６７．８０ ，回收 率为７３．９８ 良好的试验结果，实现了对该矿石中 铁矿物的综合回收，也为该类矿石的工业生产提 供了理论依据。 １试验 １．１试验原料 试验原料是由东鞍山混磁精（一０．０７４ ｍｍ占 ９２．８％）采用分步浮选法，在特定的条件下，采 用实验室型连续浮选机浮选得到的。其后经低温 烘干、混匀、缩分后，分别制备了化学分析试样 和选矿试验用样，其中选矿试验用样每份２５ｇ。其 矿样的制备流程见图２，Ｘ射线衍射见图３，其化 学多元素分析和物相分析结果见表ｌ和表２。 混磁精 咖咖咖咖 咖 矗咖 含菱铁矿中矿 赤铁矿中矿 （第二步浮选） （ｄ．）分步浮选第・步浮选流程 含菱铁矿中矿矿样 试验样１ 试验样２ 备样 （ｂ）菱铁矿矿样混匀缩分流程 图２含菱铁矿中矿矿样制备流程 表１ 菱铁矿试样的化学多分析结果 组分ＴＦｅ ＦｅＯ ＳｌＯｅ Ａｌｚｏ３ ＣａＯ ＭｇＯ Ｓ Ｐ 从表１可知，采用分步浮选得到的产品ＴＦｅ ３７．６６％，ＦｅＯ ２０．６０ ，ＳｉＯ ２９．５９ ，Ｓ和Ｐ有 害元素含量较低。表２的结果表明，该中矿中Ｆｅ— ＣＯ。含量为９．４２ ，硅酸铁的含量为ｌ４．６２％，它 照 提 ☆．绿泥石；★．菱铁矿；●．铁白云石；口．石英；■．赤铁矿 图３ 菱铁矿试样的ＸＲＤ图谱 的存在会对中矿的利用带来严重影响。图３表明， 主要含铁矿物为菱铁矿、赤铁矿、铁白云石，脉 石矿物主要为石英、绿泥石等，与混磁精矿样的 分析结果一致 ］。 １．２试验过程与检测 焙烧采用的是１０－１０型箱式电阻焙烧炉；浮选 采用的是ＸＦＤⅢ实验室用单槽浮选机，容积为 ０．５ Ｌ，转速０～２６００ ｒ／ｍｉｎ。具体试验过程：将从 单位质量混磁精矿中分离出的含菱铁矿中矿进行 中性焙烧后，返回第二步赤铁矿反浮选中。分别 考查了焙烧温度、焙烧时间和浮选药剂对其浮选 的影响。 Ｘ射线衍射采用的是荷兰帕纳科公司生产的 ＰＷ３０４０／６ｏ型Ｘ Ｐｅｒｄ Ｐｒｏ多晶ｘ射线仪，衍射角 范围５。＜２０％９０。，扫描速率７。／ｓ。扫描电镜采用 的是日本日立公司生产的Ｓ一３４００Ｎ扫描电镜，放 大倍数为５～３０００００倍，加速电压为０．５ｋＶ～ ３ＯｋＶ（１０Ｖ步进可变）。分辨率：二次电子像 ３ ｎｍ，背反射电子像４ ｎｍ；附件为能量散射谱仪 （ＥＤＳ）；ＥＤＳ指标：能量分辨率１４ ｅＶ，微区分析 小范围＜１ ｍ。 ２结果与讨论 ２．１焙烧温度和时间试验 焙烧产生的物相因焙烧条件不同而异，采用 单因素法对含菱铁矿中矿考查了焙烧温度和时间， 所得焙烧矿加到第二步赤铁矿浮选中研究对其影 响。浮选条件为：ｐＨ １１．５、淀粉用量为８００ ｇ／ｔ、 ＣａＯ用量为８００ ｇ／ｔ和ＫＳ—ＩＩ用量为１２００ ｇ／ｔ，浮 选时间为５ ｍｉｎ，试验结果见图４和图５。 从图４和图５的结果得知，焙烧条件对第二步 赤铁矿的浮选有着显著的影响。随着焙烧温度升高 或者焙烧时间越长，精矿品位和回收率均呈现先增 加后降低，且温度越高、时间越长，精矿回收率急 剧下降，原因可能是过焙烧而产生氧化亚铁或富氏 中国矿业 体，黏附在赤铁矿表面降低了其可浮性。从而确定 最佳焙烧温度为７５０￣Ｃ，最佳焙烧时问为１５ｒａｉｎ。 第２Ｏ卷 活化剂为ＣａＯ，捕收剂为脂肪酸，在强碱性条件下 浮选石英等脉石矿物。东鞍山烧结厂结合矿石的特 性，自发研制了适应性强的ＫＳ系列的捕收剂 。 本文采用的是Ｋ Ⅱ作为捕收剂。采用单因素法确定 药剂最佳用量。试验结果分别见图６～８。 淀粉是赤铁矿典型的有机抑制剂，在铁矿物 静 直 浮选实践中广泛应用。主要靠静电力、氢键以及 淀粉链的“挤压效应”对矿物起到抑制ｌ７【。适宜的 淀粉用量，才能对铁矿物起到良好的抑制效果。 从图６的结果可知，随着的淀粉用量的增加，精矿 焙烧温度， 品位和回收率呈增加后下降趋势，尾矿呈降低后 升高趋势。说明随着淀粉用量的增加，对脉石矿 物也产生了抑制作用。对比试验结果，当淀粉用 量８５０ ｇ／ｔ时，浮选指标较好，精矿品位６４．９８ ， 鼹 如犍 ∞弘 回收率为６７．８５ ，尾矿品位２５．３３ 。因此，确 图４焙烧温度对浮选结果的影响 ∞船 定淀粉的用量为８５０ ｇ／ｔ。 研究表明，纯的石英是不能被脂肪酸类或其 婚 回 他阴离子捕收剂捕收的，但添加一些金属离子 Ｃａ 、Ｍｇ 等后，可以活化石英。尤其是在高碱 度的环境下，石英表面的负电位很高，可以强烈 吸附这些金属阳离子。在反浮选工艺中，常用氧 化钙或氯化钙，活化石英而实现浮选。图７的结果 显示，氧化钙用量的增加，精矿品位呈下降趋势， 图５ 焙烧时间对浮选结果的影响 回收率呈升高的趋势，尾矿品位也在升高，由于 氧化钙过量对铁矿物也起到了活化作用。在氧化 ２．２浮选条件试验 针对赤铁矿浮选，目前大多选厂常用的为阴离 钙用量为８００ ｇ／ｔ时，浮选指标较佳，精矿品位为 ６３．５６ ，回收率为６６．９０ ，尾矿品位为 ３３．１０ 。因此，确定氧化钙的用量为８００ ｇ／ｔ。 子反浮选工艺。常用的浮选药剂：抑制剂为淀粉， ６５ ＾ｆ） ５５ ｆ） 芝 ４Ｓ ４０ ５ ３（） ２５ 图６淀粉用量试验结果 图７氧化钙用量试验结果 图８ Ｋｓ＿Ⅱ用量试验结果 ＫＳ一Ⅱ是一种具有多功能的复合型阴离子捕收 剂，属于脂肪酸类捕收剂，含有氨基、羧基和磺 ３５．７５ 增至４３．０８ 。对比结果，确定ＫＳ一Ⅱ用 量为１０００ ｇ／ｔ，此时精矿品位为６５．９Ｏ ，回收率 为６４．２５ ，尾矿品位为３５．７５ 。 酸基多个捕收基团，选择性能较好ｌ６］。从图８结果 可知，精矿回收率随着ＫＳ－Ⅱ用量的增加在下降， 而精矿品位变化不大，尾矿品位呈现增高趋势。 当ＫＳ一Ⅱ用量由１０００ ｇ／ｔ增至１４００ ｇ／ｔ时，精矿 ２．３开路试验 在上述确定的最佳中性焙烧和浮选条件下， 即焙烧温度５Ｏ℃、焙烧时间为１５ ｒａｉｎ，浮选ｐＨ一 １１．５、淀粉用量８５０ ｇ／ｔ、ＣａＯ用量８００ ｇ／ｔ和ＫＳ一 的回收率从６４．２５ 降至５３．０５ ，尾矿品位从
