CN111744676A - 一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法 - Google Patents

一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理‑浮选方法，该工艺在处理铁精矿脱硫过程中，首先将高硫磁铁矿精矿配成浓度矿浆后，进行特定程度的酸预处理，再经浓缩过滤进行固液分离，滤液返回酸预处理工序，预处理铁精矿选用黄药捕收剂进行脱硫浮选，得到合格铁精矿和硫尾矿。该工艺酸预处理中的酸液可循环使用，降低药剂成本，脱硫浮选过程无需添加活化剂，药剂制度和流程结构简单。通过酸预处理‑浮选工艺可获得硫含量低、铁回收率高的铁精矿，有效解决磁黄铁矿与磁铁矿的分离难题。

Description

一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法
技术领域：
本发明属于矿物加工工程领域矿物浮选分离及资源综合利用技术领域，具体涉及一种铁精矿脱硫的酸预处理-浮选工艺，具体涉及磁铁矿与磁黄铁矿浮选分离的工艺方法。
背景技术：
我国铁矿资源丰富，铁矿储量排在世界前列。我国的铁矿资源分布广泛但又相对集中，东北、华北、华南、华东、西南、西北等地区都发现有规模大小不等的各类型铁矿床，但我国铁矿资源以贫矿为主(占总储量的98％)，开发难度较大，生产成本高，导致国内钢铁行业对铁矿石进口的依存度已超过50％。另外，国内铁精矿质量较差，存在的主要问题含有SiO2、S、Al2O3等有害杂质。
硫作为铁矿石中的一种常见杂质，直接导致钢铁的质量下降。我国山西、湖北、安徽、云南、新疆等地的大部分铁矿石中都含有黄铁矿、磁黄铁矿以及黄铜矿等金属硫化矿物。为充分利用这些铁矿石资源，必须进行铁精矿脱硫处理。其中，黄铁矿与磁铁矿磁性差异大，通过磨矿-磁选能有效脱除；但由于磁黄铁矿磁性和磁铁矿相近，会一同进入磁铁矿精矿难以除去，不同晶系和产地的磁黄铁矿性质差异较大，在空气中易氧化，致使国内外都没有成熟的选矿工艺能有效地实现磁黄铁矿与磁铁矿分离。
磁铁矿精矿中难以有效除去的硫主要为磁黄铁矿。目前，铁精矿脱硫工艺有：磁选工艺、浸出工艺、氧化焙烧、微生物脱硫和浮选工艺。其中浸出工艺、氧化焙烧工艺和微生物脱硫工艺，虽有部分研究，但针对磁铁矿精矿脱硫(磁黄铁矿)工业应用效果较差。目前，国内外多采用浮选工艺进行磁铁矿精矿脱硫，而浮选脱硫研究重心主要在活化剂和捕收剂方面，涌现出的新型活化剂和高效组合捕收剂一定程度上起到了较好地脱硫效果。但当磁铁矿精矿中含有可浮性较差或者氧化程度较高的难处理磁黄铁矿时，新型药剂将无法从根本上解决磁铁矿精矿脱硫问题。因此，寻求一种能够有效脱除磁铁矿精矿中含硫矿物的处理方法尤为迫切。
发明内容：
本发明的目的是克服上述现有技术存在的现有难处理含硫铁精矿的浮选脱硫不足，提供一种流程结构和药剂制度简单、选矿成本低、稳定性好、能有效实现含难选磁黄铁矿的铁精矿脱硫工艺。
本发明的技术方案中脱硫浮选作业前增加酸预处理工序，含硫铁精矿在酸预处理的作用下，难浮的含硫矿物表面活性有所提高，在经脱硫浮选作业，能将铁精矿中的含硫矿物有效脱除，获得含硫量低、满足质量要求的铁精矿。该工艺解决了浮游性差、氧化程度高含硫铁精矿的有效脱硫问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，包括以下步骤：
(1)取高硫磁铁矿精矿，配成浓度为30～50wt％的矿浆，添加硫酸调节矿浆初始pH值为1.0～2.0，搅拌条件下进行预处理，预处理时间为20～80min，获得预处理矿浆；
(2)对预处理矿浆进行浓缩过滤，固液分离，获得酸液和预处理铁精矿；
(3)酸预处理铁精矿配成浓度为30～35wt％的脱硫浮选矿浆，调整pH后，添加捕收剂和起泡剂，捕收剂的加入量为100～600g/t，起泡剂的加入量为20～90g/t，进行开路脱硫浮选，获得泡沫产品，为硫尾矿，槽内产品为铁精矿，其中，所述的开路脱硫浮选包括1次粗选加1-2次精选。
所述的步骤(1)中，所述的高硫磁铁矿精矿，TFe品位为63.43-65.86％，S含量为1.31-4.57％；所述的高硫磁铁矿精矿中包括大量磁黄铁矿和少量黄铁矿，所述的磁黄铁矿和黄铁矿组成含硫矿物，所述的高硫磁铁矿精矿中磁黄铁矿含量为3.35-11.70％，所述的高硫磁铁矿精矿细度为-0.074mm占90％以上。
所述的步骤(1)中，矿浆浓度为30～50wt％，浓度太高难以有效活化含硫矿物表面，浓度太低造成酸用量增大，药剂成本增大。
所述的步骤(1)中，矿浆初始pH值为1.0～2.0，矿浆pH值直接影响铁精矿中含硫矿物的预处理效果。
所述的步骤(1)中，搅拌速度为200～600rpm，预处理温度为室温；优选转速600rpm下进行，有利于矿浆的分散及与硫酸的接触作用，缩短预处理时间，提高效率。
所述的步骤(2)中，固液分离可采用浓缩磁选机和陶瓷过滤机，所得酸液可循环使用，经济环保。
所述的步骤(3)中，脱硫浮选矿浆调整pH至5.0～5.5后进行浮选，所述的pH调整通过添加碱性调整剂完成。
所述的步骤(3)中，所述的碱性调整剂选自氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钾中的一种。
所述的步骤(3)中，开路流程可降低中矿返回带来的不利影响。
所述的步骤(3)中，捕收剂为丁基黄药或戊基黄药。
所述的步骤(3)中，起泡剂为2#油。
所述的步骤(3)中，1次粗选的捕收剂的加入量为300～600g/t，起泡剂的加入量为50～90g/t，1次精选的捕收剂的加入量为200～400g/t，起泡剂的加入量为25～45g/t，2次精选的捕收剂的加入量为100～200g/t，起泡剂的加入量为20～30g/t。
所述的步骤(3)中，获得铁精矿产率为75.68-89.24％，S含量为0.12-0.25％，TFe回收率为78.43-96.02％。
本发明的有益效果：
1、含硫磁铁矿精矿酸预处理后进行脱硫浮选作业，无需任何活化剂，仅需添加常规金属硫化矿捕收剂和起泡剂即可，浮选药剂制度简单；
2、发明的磁铁矿精矿脱硫酸预处理-浮选工艺，脱硫浮选为一粗1-2次精选开路流程，流程结构简单；
3、酸预处理固液分离获得的酸液，可以循环利用，节约药剂成本，经济可行；
4、酸预处理-浮选工艺与常规浮选作业相比，脱硫效果显著，适应性强，铁精矿产率损失小。
附图说明：
图1为本发明实施例1-4的高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，包括以下步骤：
(1)取高硫磁铁矿精矿，该高硫磁铁矿精矿，TFe品位为63.43-65.86％，S含量为1.31-4.57％，高硫磁铁矿精矿中包括大量磁黄铁矿和少量黄铁矿，磁黄铁矿和黄铁矿组成含硫矿物，高硫磁铁矿精矿中磁黄铁矿含量为3.35-11.70％，高硫磁铁矿精矿细度为-0.074mm占90％以上，将高硫磁铁矿精矿配成浓度为30～50wt％的矿浆，添加硫酸调节矿浆初始pH值为1.0～2.0，200～600rpm搅拌条件，室温下进行预处理，预处理时间为20～80min，获得预处理矿浆，优选转速为600rpm；
(2)对预处理矿浆进行浓缩过滤，采用浓缩磁选机和陶瓷过滤机进行固液分离，获得酸液和预处理铁精矿，酸液可循环使用；
(3)酸预处理铁精矿配成浓度为30～35wt％的脱硫浮选矿浆，添加碱性调整剂(具体为氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钾中的一种)，调整pH至5.0～5.5后，添加捕收剂和起泡剂，捕收剂为丁基黄药或戊基黄药，加入量为100～600g/t，起泡剂为2#油，加入量为20～90g/t，进行开路脱硫浮选，获得泡沫产品，为硫尾矿，槽内产品为铁精矿，获得铁精矿产率为75.68-89.24％，S含量为0.12-0.25％，TFe回收率为78.43-96.02％；其中，所述的开路脱硫浮选包括1次粗选加1-2次精选，1次粗选的捕收剂的加入量为300～600g/t，起泡剂的加入量为50～90g/t，1次精选的捕收剂的加入量为200～400g/t，起泡剂的加入量为25～45g/t，2次精选的捕收剂的加入量为100～200g/t，起泡剂的加入量为20～30g/t。
实施例1
针对辽宁某高硫磁铁矿精矿，TFe品位为64.74％，S含量为4.57％；磁黄铁矿为主要含硫矿物，矿物含量约11.70％，伴有少量黄铁矿，磁黄铁矿和黄铁矿氧化较为严重，浮游性较差；磁铁矿精矿-74μm粒级含量为95.18％，单体解离较为完全。选用本发明的一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法进行浮选处理，流程如图1所示。具体工艺过程如下：
高硫磁铁矿精矿配制成浓度为36％的矿浆，调节矿浆初始pH值为1.0，在搅拌速度为500rpm条件下搅拌60min，然后进行固液分离；所获得的酸预处理磁铁矿精矿进行脱硫浮选作业，采用一粗二精的开路工艺流程，选用氢氧化钠调节矿浆pH值为5.0，浮选药剂添加捕收剂和起泡剂，未添加任何活化剂；粗选丁基黄药捕收剂用量为600g/t，2#油起泡剂用量为90g/t；一次精选丁基黄药捕收剂用量为400g/t，2#油起泡剂用量为45g/t；二次精选丁基黄药捕收剂用量为200g/t，2#油起泡剂用量为30g/t，获得的脱硫铁精矿TFe品位为66.86％，产率为75.68％，TFe回收率为78.16％，S含量为0.25％。硫杂质含量满足铁精矿质量标准。
对比例1-1：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例1，区别在于，无酸预处理过程，并在浮选过程中添加Na2S脱硫活化剂，粗选用量750g/t，一次精选用量300g/t，二次精选用量100g/t，获得的脱硫铁精矿S含量高达2.42％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例1-2：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例1，区别在于，无酸预处理过程，并在浮选过程中添加高效的ML脱硫活化剂，粗选用量22kg/t，一次精选用量11kg/t，二次精选用量11kg/t，获得的脱硫铁精矿S含量仍为2.32％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例1-3：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例1，区别在于，酸预处理时，矿浆初始pH值为2.5，最终获得脱硫铁精矿S含量0.58％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例1-4：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例1，区别在于，酸预处理时，矿浆初始pH值为0.5，最终获得的脱硫铁精矿TFe品位为66.92％，产率为75.35％，TFe回收率为77.89％，S含量为0.23％；脱硫铁精矿结果是实施例1相当，但调节矿浆pH值酸耗量明显增大，生产成本增加。
实施例2
针对河北某高硫磁铁矿精矿，TFe品位为65.86％，S含量为3.65％；磁黄铁矿为主要含硫矿物，矿物含量约9.30％，伴有少量黄铁矿，磁黄铁矿和黄铁矿氧化严重，浮游性差；磁铁矿精矿-74μm粒级含量为93.16％，单体解离较为完全。选用本发明的一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法进行浮选处理，流程如图1所示。具体工艺过程如下：
高硫磁铁矿精矿配制成浓度为36％的矿浆，调节矿浆初始pH值为1.5，在搅拌速度为400rpm条件下搅拌50min，然后进行固液分离；所获得的酸预处理磁铁矿精矿进行脱硫浮选作业，采用一粗二精的开路工艺流程，选用氢氧化钠调节矿浆pH值为5.0，浮选药剂添加捕收剂和起泡剂，未添加任何活化剂；粗选丁基黄药捕收剂用量为400g/t，2#油起泡剂用量为80g/t；一次精选丁基黄药捕收剂用量为300g/t，2#油起泡剂用量为40g/t；二次精选丁基黄药捕收剂用量为150g/t，2#油起泡剂用量为20g/t，获得的脱硫铁精矿TFe品位为68.06％，产率为79.20％，TFe回收率为81.86％，S含量为0.23％。硫杂质含量满足铁精矿质量标准。
对比例2-1：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例2，区别在于，无酸预处理过程，并在浮选过程中添加CuSO4脱硫活化剂，粗选用量400g/t，一次精选用量200g/t，二次精选用量100g/t，获得的脱硫铁精矿S含量高达2.04％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例2-2：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例2，区别在于，无酸预处理过程，并在浮选过程中添加高效的ML脱硫活化剂，粗选用量18kg/t，一次精选用量9kg/t，二次精选用量5kg/t，获得的脱硫铁精矿S含量仍为1.87％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例2-3：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例2，区别在于，酸预处理时，矿浆初始pH值为2.5，最终获得脱硫铁精矿S含量0.53％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例2-4：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例2，区别在于，酸预处理时，矿浆初始pH值为0.5，最终获得的脱硫铁精矿TFe品位为67.98％，产率为79.67％，TFe回收率为82.23％，S含量为0.25％；酸耗明显增大前提下，脱硫铁精矿结果未有明显变化。
实施例3
采用辽宁某高硫磁铁矿精矿，TFe品位为65.25％，S含量为2.72％；硫化矿主要为磁黄铁矿，伴有少量黄铁矿，磁黄铁矿矿物含量约6.95％，磁黄铁矿和黄铁矿氧化较为严重，浮游性较差；磁铁矿精矿-74μm粒级含量为96.83％，单体解离较为完全。选用本发明的一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法进行浮选处理，流程如图1所示。具体工艺过程如下：
高硫磁铁矿精矿配制成浓度为40％的矿浆，调节矿浆初始pH值为1.5，在搅拌速度为500rpm条件下搅拌30min，然后进行固液分离；所获得的酸预处理磁铁矿精矿进行脱硫浮选作业，采用一粗二精的开路工艺流程，选用氢氧化钠调节矿浆pH值为5.3，浮选药剂添加捕收剂和起泡剂，未添加任何活化剂；粗选丁基黄药捕收剂用量为400g/t，2#油起泡剂用量为60g/t；一次精选丁基黄药捕收剂用量为200g/t，2#油起泡剂用量为30g/t；二次精选丁基黄药捕收剂用量为100g/t，2#油起泡剂用量为20g/t，获得的脱硫铁精矿TFe品位为67.97％，产率为82.52％，TFe回收率为85.96％，S含量为0.24％。硫杂质含量满足铁精矿质量标准。
对比例3-1：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例3，区别在于，无酸预处理过程，并在浮选过程中添加Na2S脱硫活化剂，粗选用量400g/t，一次精选用量200g/t，二次精选用量100g/t，获得的脱硫铁精矿S含量高达1.85％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例3-2：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例3，区别在于，无酸预处理过程，并在浮选过程中添加高效的ML脱硫活化剂，粗选用量15kg/t，一次精选用量10kg/t，二次精选用量5kg/t，获得的脱硫铁精矿S含量仍为1.70％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例3-3：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例3，区别在于，酸预处理时，矿浆初始pH值为2.5，最终获得脱硫铁精矿S含量0.48％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例3-4：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例3，区别在于，酸预处理时，矿浆初始pH值为0.5，最终获得的脱硫铁精矿TFe品位为67.95％，产率为82.85％，TFe回收率为86.28％，S含量为0.26％。
实施例4
采用内蒙古某高硫磁铁矿精矿，TFe品位为63.43％，S含量为1.31％；硫化矿主要为磁黄铁矿，伴有少量黄铁矿，磁黄铁矿矿物含量约3.35％，磁黄铁矿和黄铁矿存在部分氧化，浮游性较差；磁铁矿精矿-74μm粒级含量为91.28％，单体解离较为完全。选用本发明的一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法进行浮选处理，流程如图1所示。具体工艺过程如下：
高硫磁铁矿精矿配制成浓度为50％的矿浆，调节矿浆初始pH值为2.0，在搅拌速度为400rpm条件下搅拌30min，然后进行固液分离；所获得的酸预处理磁铁矿精矿进行脱硫浮选作业，采用一粗一精的开路工艺流程，选用氢氧化钠调节矿浆pH值为5.5，浮选药剂添加捕收剂和起泡剂，未添加任何活化剂；粗选丁基黄药捕收剂用量为300g/t，2#油起泡剂用量为50g/t；一次精选丁基黄药捕收剂用量为200g/t，2#油起泡剂用量为25g/t，获得的脱硫铁精矿TFe品位为68.25％，产率为89.24％，TFe回收率为96.02％，S含量为0.12％。硫杂质含量满足铁精矿质量标准。
对比例4-1：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例4，区别在于，无酸预处理过程，并在浮选过程中添加高效的ML脱硫活化剂，粗选用量8kg/t，一次精选用量4kg/t，二次精选用量3kg/t，获得的脱硫铁精矿S含量仍为0.61％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例4-2：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例4，区别在于，酸预处理时，矿浆初始pH值为3.0，最终获得脱硫铁精矿S含量0.47％，硫杂质含量未达到铁精矿质量标准。
对比例4-3：
一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，原矿及方法过程同实施例4，区别在于，酸预处理时，矿浆初始pH值为1.0，最终获得的脱硫铁精矿TFe品位为68.12％，产率为89.55％，TFe回收率为96.17％，S含量为0.15％。
综上所述，本发明方法获得指标明显优于常规脱硫浮选方法以及新型高效活化剂为主的脱硫浮选方法。

Claims (8)

1.一种高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取高硫磁铁矿精矿，配成浓度为30～50wt％的矿浆，添加硫酸调节矿浆初始pH值为1.0～2.0，搅拌条件下进行预处理，预处理时间为20～80min，获得预处理矿浆；
(2)对预处理矿浆进行浓缩过滤，固液分离，获得酸液和预处理铁精矿；
(3)酸预处理铁精矿配成浓度为30～35wt％的脱硫浮选矿浆，调整pH后，添加捕收剂和起泡剂，捕收剂的加入量为100～600g/t，起泡剂的加入量为20～90g/t，进行开路脱硫浮选，获得泡沫产品为硫尾矿，槽内产品为铁精矿，其中，所述的开路脱硫浮选包括1次粗选加1-2次精选。
2.根据权利要求1所述的高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，高硫磁铁矿精矿TFe品位为63.43-65.86％，S含量为1.31-4.57％；所述的高硫磁铁矿精矿中包括磁黄铁矿和黄铁矿，所述的磁黄铁矿和黄铁矿组成含硫矿物，所述的高硫磁铁矿精矿中磁黄铁矿含量为3.35-11.70％，所述的高硫磁铁矿精矿细度为-0.074mm占90％以上。
3.根据权利要求1所述的高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，搅拌速度为200～600rpm，预处理温度为室温。
4.根据权利要求1所述的高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，脱硫浮选矿浆调整pH至5.0～5.5后进行浮选，所述的pH调整通过添加碱性调整剂完成。
5.根据权利要求4所述的高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，所述的碱性调整剂选自氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钾中的一种。
6.根据权利要求1所述的高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，捕收剂为丁基黄药或戊基黄药，起泡剂为2#油。
7.根据权利要求1所述的高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，1次粗选的捕收剂的加入量为300～600g/t，起泡剂的加入量为50～90g/t，1次精选的捕收剂的加入量为200～400g/t，起泡剂的加入量为25～45g/t，2次精选的捕收剂的加入量为100～200g/t，起泡剂的加入量为20～30g/t。
8.根据权利要求1所述的高硫磁铁矿精矿脱硫的酸预处理-浮选方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，获得铁精矿产率为75.68-89.24％，S含量为0.12-0.25％，TFe回收率为78.43-96.02％。
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