CN109759244B

CN109759244B - 一种高磷硫铁矿石同步脱磷硫的选矿方法

Info

Publication number: CN109759244B
Application number: CN201910141458.1A
Authority: CN
Inventors: 柏少军; 余攀; 文书明; 丁湛; 李春龙; 吕超
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2039-02-26
Also published as: CN109759244A

Abstract

本发明公开一种高磷硫铁矿石同步脱磷硫的选矿方法，属于选矿技术领域，该方法包括以下步骤：高磷硫铁矿石进行磨矿、调节矿浆pH、向高浓度矿浆体系中添加表面改性剂次氯酸钙；矿浆浓缩过滤消除残余离子的不利影响，降低矿浆浓度后，添加淀粉与木质素磺酸钠作为铁矿物的组合抑制剂，采用阴离子捕收剂油酸钠和油酸酰胺按比例组成的混合捕收剂进行一次粗选，一次扫选，一次精选的磷硫同步脱除反浮选试验。该方法成本低、操作简便，通过碳酸钠和次氯酸钙促使硫化铁矿物表面形成钙组元罩盖，增加含磷矿物表面钙活性质点密度，以选择性良好的混合捕收剂实现了磷硫同步脱除和和铁品位的提升。

Description

一种高磷硫铁矿石同步脱磷硫的选矿方法

技术领域

本发明涉及选矿技术领域，特别是涉及一种高磷硫铁矿石同步脱磷硫的选矿方法。

背景技术

磷、硫是铁矿石中最主要的有害杂质元素。铁矿石中磷组分主要以磷灰石或碳氟磷灰石形态与其他矿物共生；硫主要以铁或其他金属硫化物的形式存在；铁组分主要以磁铁矿或磁铁矿-赤铁矿形式存在。高磷硫铁矿石若不经过脱磷、脱硫作业而直接作为炼铁原料，生铁将因含硫、磷高具有“热脆性”和“冷脆性”，而不能作为合格的炼钢原料。同时，硫组分在炼铁过程中势必会造成环境污染。随着冶金工业的发展和新工艺的实施，对铁精矿中硫、磷的含量也有严格的限定。因此，去除铁精矿中的磷、硫是提高钢铁质量的关键问题之一，实现铁精矿中含硫、磷矿物的深度脱除，使产品最大程度满足市场的需要成为缓解国内矿山所面临困难局面的重要举措。

高磷硫铁矿石中磷、硫的脱除一直是困扰选矿界的难题，由于含磷、含硫矿物嵌布粒度细，与铁矿物共生关系复杂等特点，以致常规的选矿方法很难实现彼此分离。铁矿脱硫、脱磷技术的研究中，以反浮选的研究较为普遍。对于硫以铁或其他金属硫化物的形态存在高硫铁精矿中的反浮选脱硫技术，通常在酸性条件下采用黄原酸盐作捕收剂实现含硫矿物的脱除。为提高含硫矿物的脱除率，通常在矿浆溶液中加入铜离子来活化硫化矿物；对于磷组分主要以磷灰石或碳氟磷灰石形态存在高磷铁矿中的反浮选脱磷技术，通常在碱性条件下，以脂肪酸类捕收剂实现含磷矿物的脱除。为增强反浮选脱磷的选择性，通常在矿浆溶液中添加硅酸钠、六偏磷酸钠等药剂做分散剂，添加淀粉作铁矿物的抑制剂。高磷硫铁精矿脱磷硫的研究报道中，反浮选异步脱硫脱磷是常规的方法。发明公开号为CN101862701A的中国专利“一种高磷硫菱铁矿的综合处理方法”公开了在pH 4～6下，以黄药为捕收剂,2#油为起泡剂进行反浮选脱硫，然后在pH 9～12下，以水玻璃和碱木质素为分散剂，淀粉为抑制剂，采用脂肪酸进行反浮选脱磷的技术。该技术的优点通过异步反浮选能够有效的脱除菱铁矿石中的磷、硫杂质，但存在流程相对复杂，药剂用量大和pH调整幅度大对设备的腐蚀严重等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高磷硫铁矿石同步脱磷硫的选矿方法，流程短，药剂用量少、成本低、操作简单。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高磷硫铁矿石同步脱磷硫的选矿方法，包括以下步骤：

(1)将高磷硫铁矿石进行磨矿，使-74μm的矿料含量占75～95wt％；

(2)在步骤(1)所得磨矿产品中加入碳酸钠，调浆至pH 8～10，添加表面改性剂200～500g/t，充气搅拌15～30min；

(3)对步骤(2)的矿浆进行浓缩过滤，滤液返回步骤(1)循环使用，滤渣加水调浆至固体质量浓度为25～35wt％；

(4)向步骤(3)的矿浆中依次加入氢氧化钠，搅拌4～8min，使矿浆pH值为8～10，组合抑制剂200～500g/t，搅拌5～15min，混合捕收剂300～800g/t，搅拌5～15min，进行磷硫同步反浮粗选，得到粗选含磷、硫泡沫；

(5)向步骤(4)粗选后的底流中依次加入碳酸钠，搅拌4～8min，控制矿浆pH值为8～10，表面改性剂40～100g/t，充气搅拌10～20min，组合抑制剂100～200g/t，搅拌5～15min，混合捕收剂100～300g/t，搅拌5～15min，进行扫选，得到浮选底流和扫选含磷、硫泡沫，浮选底流即为低磷硫的铁矿石；

(6)向步骤(4)粗选含磷、硫泡沫和步骤(5)扫选含磷、硫泡沫依次加入组合抑制剂40～100g/t，搅拌5～10min，混合捕收剂50～200g/t，搅拌5～15min，进行精选，得到浮选底流和精选含磷、硫泡沫，浮选底流返回步骤(4)。

步骤(1)中，所述高磷硫铁矿石的磷、硫含量分别为0.45-1.05％，含磷组分主要为磷灰石或碳氟磷灰石，含硫组分主要为硫化铁矿物；铁矿物主要为磁铁矿、赤褐铁矿或菱铁矿的一种或几种。

进一步地，步骤(1)中，磨矿方式为球磨，磨矿质量浓度50％～65％，磨矿介质为工业用水或者自来水。

进一步地，所述表面改性剂为次氯酸钙。

其中，次氯酸钙具有强氧化性，在碳酸钠调浆的碱溶液中可将黄铁矿表面氧化成羟基铁和硫酸根离子。钙离子与溶液中的硫酸根离子，碳酸根离子反应后将生成硫酸钙和碳酸钙沉淀。硫酸钙、碳酸钙沉淀和钙离子在黄铁矿表面吸附后将形成钙组元罩钙罩盖。同时，钙离子吸附磷灰石矿物表面后，增加了磷灰石表面钙活性质点密度。油酸钠和油酸酰胺可实现黄铁矿和磷灰石的同步浮选和铁品位的提高。

进一步地，所述组合抑制剂为淀粉与木质素磺酸钠的混合物，淀粉与木质素磺酸钠的摩尔比为3～5:1。

进一步地，所述混合捕收剂为油酸钠和油酸酰胺，油酸钠和油酸酰胺的摩尔比为1～3:1。

其中，混合捕收剂(油酸钠和油酸酰胺)主要以多种疏水性阴离子(C₁₇H₃₃COO^-,(C₁₇H₃₃COO)₂ ^2-)和非极性离子(C₁₇H₃₃CONH^-)与磷灰石表面钙离子的化学吸附作用为主。同时,油酸酰胺胶团分子(C₁₇H₃₃CONH₂)₂也可以与磷灰石表面的钙离子发生化学吸附作用。混合捕收剂对氧化铁(Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeCO₃等)的浮选主要以上述疏水性阴离子、非极性离子和油酸酰胺胶团分子与氧化铁表面的铁离子发生化学吸附作用。组合抑制剂(淀粉与木质素磺酸钠)添加后，组合抑制剂中多个羟基氧、磺基氧和裸露在氧化铁表面的铁将发生强烈的化学作用，而其与磷灰石表面的钙的化学作用很弱，从而实现氧化铁的选择性抑制。

本发明公开了以下技术效果：

1、采用了碳酸钠和次氯酸钙，在高浓度矿浆体系中有限的促使硫化铁矿物表面形成钙组元罩盖，同时，增加含磷矿物表面钙活性质点密度。

2、采用了组合抑制剂有效的抑制铁矿物，以选择性良好的混合捕收剂实现了磷硫同步脱除和铁品位的提升，克服了传统异步反浮选脱磷硫存在的流程相对复杂，药剂添加种类多、药剂用量大和pH调整幅度大对设备的腐蚀严重等问题。

3、高浓度矿浆浓缩过滤后，滤液返回到磨矿系统，有效的避免了高浓度矿浆中残余钙组分对后续浮选的影响，同时使得残余的钙组分得到了充分利用。

4、本发明流程短，药剂用量少、成本低、操作简单，是一种理想的高磷硫铁矿石脱磷硫提铁的选矿方法。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性

实施例1

铁品位32.6％，含磷0.8％，含硫1.0％的菱铁矿石同步脱磷硫。

(1)将高磷硫菱铁矿石磨矿至-74μm的矿料含量占90wt％，磨矿质量浓度为65wt％；

(2)对步骤(1)的磨矿产品，碳酸钠调浆至pH10，添加次氯酸钙500g/t，充气搅拌30min；

(3)对步骤(2)的高浓度矿浆进行浓缩过滤，得到滤液和滤渣，滤液返回上一步骤(1)可循环使用，滤渣进行加水调浆至固体质量浓度为35wt％；

(4)向步骤(3)中的矿浆中依次加入氢氧化钠，搅拌6min，控制矿浆溶液的pH值为10，淀粉与木质素磺酸钠500g/t(两者的摩尔比为3﹕1)，搅拌8min，油酸钠和油酸酰胺800g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌10min后进行磷硫同步反浮粗选，得到粗选含磷、硫泡沫；

(5)向步骤(4)粗选后的底流中依次加入碳酸钠，搅拌5min，控制矿浆溶液的pH值为8，氯酸钙100g/t,充气搅拌15min，淀粉与木质素磺酸钠200g/t(两者的摩尔比为3﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺300g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌5min后进行扫选，得到浮选底流和扫选含磷、硫泡沫。浮选底流为低磷硫的铁矿石，经后续加工，可最为炼铁原料；

(6)向步骤(4)粗选泡沫和步骤(5)扫选泡沫次加入淀粉与木质素磺酸钠100g/t(两者的摩尔比为3﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺100g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌5min后进行精选，得到浮选底流和含磷、硫泡沫。浮选底流返回粗选作用；精选的含磷、硫泡沫回收后再加工，成为有价物。

浮选的技术指标：铁品位35.5％，脱磷率88.3％，脱硫率82.5％，铁回收率86.7％。

实施例2

铁品位37.8％，含磷0.7％，含硫0.8％的赤褐铁矿石同步脱磷硫。

(1)将高磷硫赤褐铁矿石磨矿至-74μm的矿料含量占85wt％，磨矿质量浓度为60wt％；

(2)对步骤(1)的磨矿产品，碳酸钠调浆至pH9，添加次氯酸钙400g/t，充气搅拌30min；

(3)对步骤(2)的高浓度矿浆进行浓缩过滤，得到滤液和滤渣，滤液返回上一步骤(1)可循环使用，滤渣进行加水调浆至固体质量浓度为30wt％；

(4)向步骤(3)中的矿浆中依次加入氢氧化钠，搅拌8min，控制矿浆溶液的pH值为9，淀粉与木质素磺酸钠400g/t(两者的摩尔比为4﹕1)，搅拌8min，油酸钠和油酸酰胺500g/t(两者的摩尔比为3﹕1),搅拌5min后进行磷硫同步反浮粗选，得到粗选含磷、硫泡沫；

(5)向步骤(4)粗选后的底流中依次加入碳酸钠，搅拌5min，控制矿浆溶液的pH值为8，氯酸钙100g/t,充气搅拌15min，淀粉与木质素磺酸钠100g/t(两者的摩尔比为4﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺200g/t(两者的摩尔比为3﹕1),搅拌5min后进行扫选，得到浮选底流和扫选含磷、硫泡沫。浮选底流为低磷硫的铁矿石，经后续加工，可最为炼铁原料。

(6)向步骤(4)粗选泡沫和步骤(5)扫选泡沫次加入淀粉与木质素磺酸钠60g/t(两者的摩尔比为4﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺100g/t(两者的摩尔比为3﹕1),搅拌5min后进行精选，得到浮选底流和含磷、硫泡沫。浮选底流返回粗选作用；精选的含磷、硫泡沫回收后再加工，成为有价物。

浮选的技术指标：铁品位39.5％，脱磷率85.3％，脱硫率80.3％，铁回收率85.4％。

实施例3

铁品位42.8％，含磷0.8％，含硫0.6％的磁铁矿石同步脱磷硫。

(1)将高磷硫磁铁矿磨矿至-74μm的矿料含量占80wt％，磨矿质量浓度为60wt％；

(2)对步骤(1)的磨矿产品，碳酸钠调浆至pH8.5，添加次氯酸钙400g/t，充气搅拌20min；

(3)对步骤(2)的高浓度矿浆进行浓缩过滤，得到滤液和滤渣，滤液返回上一步骤(1)可循环使用，滤渣进行加水调浆至固体质量浓度为25wt％；

(4)向步骤(3)中的矿浆中依次加入氢氧化钠，搅拌10min，控制矿浆溶液的pH值为8.5，淀粉与木质素磺酸钠300g/t(两者的摩尔比为5﹕1)，搅拌8min，油酸钠和油酸酰胺400g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌5min后进行磷硫同步反浮粗选，得到粗选含磷、硫泡沫；

(5)向步骤(4)粗选后的底流中依次加入碳酸钠，搅拌5min，控制矿浆溶液的pH值为8，氯酸钙100g/t,充气搅拌20min，淀粉与木质素磺酸钠150g/t(两者的摩尔比为5﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺150g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌5min后进行扫选，得到浮选底流和扫选含磷、硫泡沫。浮选底流为低磷硫的铁矿石，经后续加工，可最为炼铁原料。

(6)向步骤(4)粗选泡沫和步骤(5)扫选泡沫次加入淀粉与木质素磺酸钠80g/t(两者的摩尔比为5﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺80g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌5min后进行精选，得到浮选底流和含磷、硫泡沫。浮选底流返回粗选作用；精选的含磷、硫泡沫回收后再加工，成为有价物。

浮选的技术指标：铁品位44.9％，脱磷率85.2％，脱硫率81.5％，铁回收率88.5％。

实施例4

铁品位33.6％，含磷0.8％，含硫1.0％的菱铁矿石同步脱磷硫。

(1)将高磷硫菱铁矿石磨矿至-74μm的矿料含量占75wt％，磨矿质量浓度为50wt％；

(2)对步骤(1)的磨矿产品，碳酸钠调浆至pH8，添加次氯酸钙200g/t，充气搅拌15min；

(4)向步骤(3)中的矿浆中依次加入氢氧化钠，搅拌4min，控制矿浆溶液的pH值为8，淀粉与木质素磺酸钠200g/t(两者的摩尔比为3﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺300g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌5min后进行磷硫同步反浮粗选，得到粗选含磷、硫泡沫；

(5)向步骤(4)粗选后的底流中依次加入碳酸钠，搅拌8min，控制矿浆溶液的pH值为8，氯酸钙100g/t,充气搅拌20min，淀粉与木质素磺酸钠200g/t(两者的摩尔比为3﹕1)，搅拌15min，油酸钠和油酸酰胺300g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌15min后进行扫选，得到浮选底流和扫选含磷、硫泡沫。浮选底流为低磷硫的铁矿石，经后续加工，可最为炼铁原料；

(6)向步骤(4)粗选泡沫和步骤(5)扫选泡沫次加入淀粉与木质素磺酸钠100g/t(两者的摩尔比为3﹕1)，搅拌10min，油酸钠和油酸酰胺200g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌15min后进行精选，得到浮选底流和含磷、硫泡沫。浮选底流返回粗选作用；精选的含磷、硫泡沫回收后再加工，成为有价物。

浮选的技术指标：铁品位36.6％，脱磷率87.3％，脱硫率81.5％，铁回收率86.5％。

实施例5

铁品位38.3％，含磷0.9％，含硫1.01％的菱铁矿石同步脱磷硫。

(1)将高磷硫菱铁矿石磨矿至-74μm的矿料含量占95wt％，磨矿质量浓度为65wt％；

(4)向步骤(3)中的矿浆中依次加入氢氧化钠，搅拌8min，控制矿浆溶液的pH值为10，淀粉与木质素磺酸钠500g/t(两者的摩尔比为3﹕1)，搅拌15min，油酸钠和油酸酰胺800g/t(两者的摩尔比为1﹕1),搅拌15min后进行磷硫同步反浮粗选，得到粗选含磷、硫泡沫；

(5)向步骤(4)粗选后的底流中依次加入碳酸钠，搅拌4min，控制矿浆溶液的pH值为10，氯酸钙40g/t,充气搅拌10min，淀粉与木质素磺酸钠100g/t(两者的摩尔比为3﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺100g/t(两者的摩尔比为2﹕1),搅拌5min后进行扫选，得到浮选底流和扫选含磷、硫泡沫。浮选底流为低磷硫的铁矿石，经后续加工，可最为炼铁原料；

(6)向步骤(4)粗选泡沫和步骤(5)扫选泡沫次加入淀粉与木质素磺酸钠40g/t(两者的摩尔比为5﹕1)，搅拌5min，油酸钠和油酸酰胺50g/t(两者的摩尔比为3﹕1),搅拌5min后进行精选，得到浮选底流和含磷、硫泡沫。浮选底流返回粗选作用；精选的含磷、硫泡沫回收后再加工，成为有价物。

浮选的技术指标：铁品位39.9％，脱磷率89.5％，脱硫率83.3％，铁回收率85.8％。

以上实施例说明，在给矿含磷0.45～1.05％，含硫0.45～1.25％的条件下，采用本发明所述的高磷硫铁矿石同步脱磷硫的选矿方法，可获得脱磷率大于85％和脱硫率大于80％，铁品位提高1-3个百分点，铁回收率大于85％的选矿指标。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种高磷硫铁矿石同步脱磷硫的选矿方法，其特征在于，包括以下步骤：

(6)向步骤(4)粗选含磷、硫泡沫和步骤(5)扫选含磷、硫泡沫依次加入组合抑制剂40～100g/t，搅拌5～10min，混合捕收剂50～200g/t，搅拌5～15min，进行精选，得到浮选底流和精选含磷、硫泡沫，浮选底流返回步骤(4)；

步骤(1)中，磨矿方式为球磨，磨矿质量浓度50％～65％，磨矿介质为工业用水或者自来水；

所述表面改性剂为次氯酸钙；

所述组合抑制剂为淀粉与木质素磺酸钠的混合物，淀粉与木质素磺酸钠的摩尔比为3～5:1；

所述混合捕收剂为油酸钠和油酸酰胺，油酸钠和油酸酰胺的摩尔比为1～3:1。