南芬选矿厂阴离子反浮选工艺试验研究

肖启飞 李庚辉 牟景春

（本溪钢铁（集团）有限责任公司南芬选矿厂）

南芬选矿厂是本钢集团主要铁精矿供应基地，位于辽宁省本溪市南约25 km的南芬区郭家堡，厂区靠近G304公路、沈丹铁路和沈丹高速公路，交通便利。选矿厂于1915年开始筹建，1918年12月27日建成投产。厂区占地面积728万m2，固定资产原值20.1亿元，固定资产净值9.9亿元。

选矿厂矿石原料全部来源于南芬露天铁矿，设计原矿处理能力1 300万t，其中采用单一湿式磁选工艺处理磁铁矿石1 200万t，采用弱、强磁—阴离子反浮选工艺处理赤铁矿石100万t，最终精矿通过24 km国铁运输到板材原料厂，尾矿经四级泵站经8 km管路输送到卧龙沟尾矿库，尾矿库设计库容2.6亿m3，目前已使用1.28亿m3，设计坝高140 m，目前坝高为105.5 m，还能服役17 a。

矿石运输采用100 t电力机车牵引80 t自翻车装运，粗碎为2台PX1 400/170 mm液压旋回破碎机，中碎为4台ϕ2 100 mm标准型圆锥破碎机，细碎为16台ϕ1 650 mm短头型圆锥破碎机及3台H6800液压圆锥破碎机；磨矿共有27个系列（其中包括22个ϕ2.7 m×3.6 m球磨机系列、2个ϕ3.6 m×6.0 m球磨机系列、3个ϕ5.5 m×1.8 m自磨机系列）。

为研究南芬选矿厂尾矿再磨再选工艺，对南芬选矿厂尾矿进行了再选试验研究，试验目的是确定分选该尾矿的适宜流程和最佳分选条件，为该尾矿的利用提供技术依据。

1 试验方法

为提高入选矿品位，先对该尾矿进行了强磁预富集试验，取混匀后的尾矿样5份，每份质量1 kg，采用Slon-500型高梯度脉动强磁选机，在5个不同背景磁场强度下进行强磁预富集试验，分别将所得精矿和尾矿产品烘干，计算产率，然后混匀、缩分、取样，分别化验铁品位，并计算铁回收率。

对不同背景磁场强度下所得精矿进行铁矿物单体解离度分析，考察铁元素在精矿各个粒级的分布，确定适宜的预富集背景磁场强度。在确定的背景磁场强度下，将所剩尾矿进行强磁预富集试验，按照选矿试验对试样的要求，将所得预富集精矿进行烘干、混匀、缩分，制备出化学分析样、试验用样及备样，并对其进行化学多元素分析和铁化学物相分析。

针对赤（褐）铁矿的分选，目前应用较多的是阴离子反浮选工艺［1］。因此首先针对强磁精矿进行阴离子反浮选条件试验，采用油酸钠为捕收剂、淀粉为抑制剂、氧化钙为活化剂，采用氢氧化钠为pH值调整剂，通过单因素试验，对药剂制度进行优化试验。

2 试验研究

2.1 p H值条件试验

pH值条件试验每次取矿样200 g，采用0.75 L XFDⅢ单槽浮选机，在淀粉用量850 g/t、氧化钙用量800 g/t、油酸钠用量1 000 g/t、浮选温度32～35℃的条件下进行pH值条件试验，试验结果见表1。

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由表1可知，随着pH值的升高，精矿铁品位先升高后降低，铁回收率呈降低趋势；当pH值超过11后，铁精矿产率急剧下降，但铁精矿品位未升高，反而略有下降；综合考虑，确定pH值为10。

2.2 抑制剂淀粉用量试验

淀粉是赤铁矿典型的抑制剂，在铁矿反浮选中广泛应用，其抑制作用是由于淀粉分子上的羟基、羧基等极性基，淀粉可通过氢键与水分子缔和，使受作用的矿粒变为亲水性［2］。在pH值为10、氧化钙用量800 g/t、油酸钠用量1 000 g/t、浮选温度32～35℃的条件下，进行抑制剂淀粉用量试验，试验结果见表2。

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由表2可知，随着淀粉用量的增加，精矿铁品位及铁回收率增加；当淀粉用量较小时，由于淀粉在矿浆中的浓度较低，铁矿物未得到良好抑制；当淀粉用量超过1 050 g/t时，精矿铁回收率出现较大增幅；当淀粉用量超过1 450 g/t时，精矿铁品位增幅较小，但对应铁回收率依然有较高的增幅；与此同时，尾矿铁品位随淀粉用量的增加先降低，后趋于平缓，说明铁矿物得到了良好的抑制；因此，确定适宜的淀粉用量为1 650 g/t。

2.3 活化剂氧化钙用量试验

活化剂的作用是在矿物表面生成促进捕收剂作用的薄膜，在多数情况下，活化剂会与捕收剂相互作用生成难溶的化学物，这既降低了活化剂的活化作用，又消耗了捕收剂。因此，在添加药剂时应先加活化剂，再加捕收剂，并严格控制活化剂的用量。

在pH值为10、淀粉用量1 650 g/t、油酸钠用量1 000 g/t的条件下，进行氧化钙用量试验，试验结果见表3。

由表3可知，随着氧化钙用量的增加，精矿产率先增加后降低，精矿铁品位变化不大，对应精矿铁回收率先增加后降低，说明刚开始时随着氧化钙用量的增加，石英得到了良好活化，但其用量过多时，氧化钙对铁矿物也有活化作用，从而造成尾矿铁品位升高；综合考虑，确定适宜的氧化钙用量900 g/t［3］。

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2.4 捕收剂油酸钠用量试验

捕收剂的作用主要是增强矿物表面的疏水性，增强矿物表面疏水性的原因是亲固基与矿物表面作用的原子团，通过它吸附在矿物的表面上，并与矿物表面的阳离子发生作用，平衡了一部分残留键力，降低了矿物表面的亲水性。捕收剂在矿物表面吸附后形成疏水膜，使水分子与矿物表面之间的距离增加，大大削弱了水分子与矿物表面之间的作用，因而增强了矿物表面的疏水性。所以，经捕收剂作用的矿粒有较好的疏水表面，矿粒与气泡相碰时能牢固地附着于气泡上浮［2］。在pH值为10、淀粉用量1 650 g/t、氧化钙用量900 g/t的条件下，进行捕收剂油酸钠用量试验，试验结果见表4。

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由表4可知，随着捕收剂油酸钠用量的增加，精矿铁品位呈现先增加后降低的趋势；当油酸钠用量增至1 400 g/t时，精矿铁品位达44.63%，铁回收率53.29%，尾矿铁品位19.02%，浮选效果较好；油酸钠用量继续增加，矿浆中的药剂浓度增加，对铁矿物也产生了捕收作用；综合考虑，油酸钠用量选取1 400 g/t为宜。

同时，对比油酸钠用量试验结果和上述条件试验结果发现，当精矿铁品位＞42%时，对精矿的铁回收率也产生了很大影响，精矿铁品位每提高1个百分点，精矿铁回收率下降10个百分点或更高，并且在试验时，精矿产率曾降到20%以下，且精矿品位也很难提高。分析原因可能除自身铁矿物可浮性较差外，该尾矿铁矿物嵌布粒度较细需细磨，且含有菱铁矿和硅酸铁，磨矿时更易泥化，对石英和铁矿物产生罩盖，对浮选产生了不利影响，造成铁品位难以提高，铁回收率快速下降的结果［4］。

3 开路流程试验

在上述条件试验的基础上，进行1粗2精反浮选开路试验；其中精选2补加油酸钠100 g/t［5］，开路试验数质量流程见图1。

由图1可见，经1粗2精开路试验，最终精矿铁品位仅为45.56%，铁回收率为28.82%，说明该尾矿采用阴离子反浮选开路工艺流程很难提高精矿铁品位。

4 闭路流程试验

根据上述条件试验及开路试验结果，进行反浮选1粗2精1扫闭路试验，药剂条件与开路流程试验相同，pH值为10.0，淀粉用量1 650 g/t，氧化钙用量900 g/t，油酸钠用量1 400 g/t，但在扫选阶段添加了100 g/t的淀粉［6］，闭路流程数质量试验结果见图2。

由图2可见，经1粗2精1扫闭路试验，最终获得的铁精矿品位42.88%，铁回收率71.47%，相对于原尾矿的金属回收率为35.47%；浮选尾矿铁品位14.65%，铁回收率28.53%，相对于原尾矿的金属回收率为14.15%。

5 结语

南芬选矿厂针对尾矿回收强磁精矿进行了阴离子反浮选条件试验，试验最终确定在pH值为10、淀粉用量1 650 g/t、氧化钙用量900 g/t、油酸钠用量1 400 g/t的条件下，经1粗2精1扫闭路试验，获得的精矿铁品位为42.88%、铁回收率为71.47%，相对原尾矿的铁回收率为35.47%；浮选尾矿铁品位为14.65%、铁回收率为28.53%，相对于原尾矿的金属回收率为14.15%