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铁矿石的浮选工艺技术
标签:     发布时间:2011-03-23
铁矿资源在我国虽然丰富,但是95%的铁矿石需要选矿加工,而磁铁矿仅占30%左右,其余为弱磁性铁矿石和多金属铁矿石。我国铁矿石的特点是“贫”、“杂”,“细”。
   A铁矿物及可浮性
    用浮选法选别的铁矿物主要有赤铁矿和假象赤铁矿、菱铁矿及褐铁矿等。它们的可浮性是:
    (1)赤铁矿和假象赤铁矿(Fe203),含铁70%,易为脂肪酸类捕收剂所浮选。纯矿物在中性和弱碱性介质(pH=7~7.5)中可浮性最好。浮选时常用的捕收剂为羧酸及其皂类,如氧化石蜡皂、塔尔油、棕榈酸。也可以用硫酸化皂、石油磺酸等。此外,还可以用羟肟酸作捕收剂。在饱和脂肪酸中以十二烷基酸、不饱和脂肪酸中以亚油酸等浮选效果最好。
    赤铁矿的抑制剂可以用淀粉、糊精、单宁、酸法纸浆废液以及纤维素、阿拉伯树胶和水玻璃等。至于多价金属阳离子(如Cd2+,AP3+,Mn2+等),在用脂肪酸作捕收剂时,也有一定的抑制作用,这是因为这些离子与脂肪酸结合生成难溶性盐类而消耗大量的捕收剂所致。偏磷酸对赤铁矿有活化作用,而正磷酸对赤铁矿却有抑制作用,偏磷酸对赤铁矿的活化作用系由于偏磷酸能与矿浆中的阳离子结合,消除其对捕收剂的沉淀作用。另外,当矿浆中有少量的pb2+离子时对赤铁矿也有活化作用。
    (2)菱铁矿(FeC03),含铁48.3%,在强碱性介质中可用阳离子捕收剂浮选。
    (3)褐铁矿(Fe203·H20),含铁60%,可用脂肪酸类捕收剂进行浮选。但是褐铁矿容易泥化,泥化后变得较难浮选,因此,在处理这类矿石时,首先要注意避免过粉碎现象发生。
    B铁矿石的浮选方法
    应用浮选选别铁矿石时,有以下几种方法:
    (1)用阴离子捕收剂正浮选。该法常用脂肪酸或烃基硫酸酯作捕收剂,其用量一般为0.5~1.0kg/t。目前普遍采用的是塔尔油和磺化石油(RS03Me)作捕收剂,两者可以单独或混合使用,但一般认为混合使用效果较好。用碳酸钠调整碱性矿浆pH值及分散矿泥和沉淀多价有害金属离子。用硫酸调整酸性矿浆pH值,浮选时一般在弱酸性和弱碱性介质中进行。近来有的研究结果指出,在中性pH范围内浮选效果最好,超过这个范围,油酸的用量增大。另外用油酸浮选赤铁矿所控制的pH范围与矿石的粒度有关,即细粒(小于0.037mm)赤铁矿在pH为7.4时对油酸的吸附量最大;一般的浮选粒度(小于150mm~+0.037mm)在pH为3~9可浮性最好,当 pH大于9时,可浮性显著下降。在强酸(pH小于3)介质中赤铁矿的浮出量不超过30%。
    用脂肪酸及其衍生物直接浮选铁矿时,有时要预先脱泥,以防止矿泥对浮选过程的影响。
    铁矿石正浮选在我国目前还是主要的方法,它的优点是药方简单,成本较低;但其缺点是只适合于处理脉石较简单的矿石,有时精矿需要进行多次精选才能得到合格精矿,而且精矿泡沫发粘,不易浓缩过滤,致使精矿所含水分较高。
    使用脂肪酸类捕收剂浮选铁矿石时,矿浆的温度对其有明显的影响,为了改善浮选指标,可以提高矿浆的温度后再进行浮选,它的好处是药剂的选择性大为提高,精选时不需再加脂肪酸,再磨后也不需要脱泥。
    (2)用阴离子捕收剂反浮选。对于脉石为石英类的矿物,首先用钙离子活化石英,然后用脂肪酸类捕收剂进行反浮选,这样得到的泡沫产品为石英,而留在槽中的产物则是铁精矿。反浮选时铁矿石的抑制剂可用淀粉(木薯淀粉、橡子淀粉和栗子淀粉等)、磺化木素和糊精等。用氢氧化钠或氢氧化钠与碳酸钠混合使用,调整矿浆pH值到11以上。石英只有用多价金属阳离子活化以后,才能用脂肪酸类捕收。常用的活化离子是Ca2+,用得最多的钙盐是氯化钙,其次是氢氧化钙。
    必须说明的是此法适用于铁品位较高,而且脉石又较易浮起的铁矿石的浮选,但是应用该法时要注意处理或循环使用尾矿水,因为尾矿水的pH值高达11,如果直接放入公共用水区域,会造成严重的公害。
    (3)用阳离子捕收剂反浮选。这时使用的浮选药剂是胺类捕收剂,用它来浮选石英脉石,胺类捕收剂以醚胺为最好,脂肪胺次之。铁矿的抑制剂采用水玻璃、单宁和磺化木素在pH值为8~9时,抑制效果最好。同样还可以采用各类淀粉抑制铁矿物。阳离子反浮选的优点是:
    1)可以粗磨矿:用阴离子捕收剂浮选铁时需要细磨矿,而阳离子反浮选时只要将矿石磨到单体解离,胺类捕收剂就能很好地把石英等脉石浮起来。
    2)回收率较高:尤其是当铁矿中含有磁铁矿时,用阴离子捕收剂浮选,磁铁矿则易损失于尾矿中,而用阳离子反浮选时,磁铁矿则可以一并回收。
    3)可以提高精矿质量:用阴离子浮选时,含铁硅酸盐会大量进入泡沫,阳离子反浮选时含铁硅酸盐与石英一并进入尾矿,故精矿品较高。
    4)作业简化:用阳离子反浮选可免去脱泥作业,故也可减少铁矿物的损失。该法适用于含铁品位高,且成分较为复杂的含铁矿石的浮选。
    (4)选择性絮凝浮选法。它适用于处理微粒和细粒嵌布的高硅铁矿石,其过程是先向矿浆中加入分散剂,如氢氧化钠、水玻璃和六偏磷酸钠等。然后加入对铁矿物有选择性的絮凝剂,如木薯淀粉、玉米淀粉和腐殖酸钠等。经过水解的聚丙烯酰胺的絮凝效果也很好。该法的絮凝作用是首先使细粒铁矿物形成絮凝团下沉,然后通过浓缩脱除部分分散悬浮的脉石矿泥,这一过程可以进行几次。而得到铁的粗精矿,但这种粗精矿往往达不到质量要求,要进一步进行反浮选以提高铁精矿的品位。反浮选时首先在矿浆中加入铁矿物的抑制剂,然后用阳离子捕收剂或阴离子捕收剂进行反浮选。当用阴离子捕收剂进行反浮选时,还要加入Ca2+作石英的活化剂,并将矿浆的pH值调整到11左右。经过反浮选后,槽中产物为铁精矿,泡沫产物为尾矿。
    C铁矿石浮选实例
    (1)东鞍山铁矿浮选流程。该矿床的矿石可分为六类:1)条带状假象赤铁矿石;2)隐条带状假象赤铁矿石;3)绿泥石假象赤铁矿石;4)褐铁矿化假象赤铁矿石;5)含裂隙泥假象赤铁矿石;6)含磁铁矿假象赤铁矿石等。前面1)、2)两类矿石属于“易选”矿石,其余四类均属“难选”矿石。
    矿石中主要金属矿物为假象赤铁矿,其次为板片状赤铁矿、针铁矿、褐铁矿及磁铁矿等。主要脉石矿物为石英,其次为绿泥石、阳起石、透闪石等。假象赤铁矿呈磁铁矿的半自形-他形等轴粒状晶形假象,表面多微小孔洞,内部常包含石英等微细包裹体,石英多为他形粒状。多数石英内部不纯净,包裹有铁矿物等微晶。矿石中各种矿物都为细粒不均匀嵌布。该厂使用的浮选流程如图5-15所示。
原使用的捕收剂为氧化石蜡皂和塔尔油,但近年实验证明,改性氧化石蜡皂和硫酸化塔尔油的混合捕收剂,其效果更好一些,两者的比例是改性氧化石蜡皂比硫酸化塔尔油等于2.6:1。在流程相同的情况下,用改性氧化石蜡皂和硫酸化塔尔油混合作捕收剂的选矿结果比氧化石蜡皂和塔尔油混合捕收剂优越,在原矿品位低0.45%的情况下,精矿品位高0.62%,尾矿品位低0.56%,回收率高0.51%。
    (2)美国蒂尔登选矿厂。该厂是采用选择性絮凝阳离子反浮选处理微粒嵌布的低品位铁矿石。矿石中主要的含铁矿物是假象赤铁矿和赤铁矿。铁矿物嵌布粒度平均为0.01~0.025mm。脉石矿物除石英外,还含有少量的钙、镁、铝矿物。原矿含铁35%,含硅45%。生产流程如图5-16所示。
    用水玻璃和氢氧化钠为矿泥的分散剂并将矿浆 pH值调至10~11,加入玉米淀粉,搅拌后的矿浆进入浓密机进行选择性絮凝脱泥。在浓密机中石英矿泥呈溢流排出,浓密机的沉砂便是絮凝精矿。当浓密机的给矿含铁35%~38%时,排出的溢流含铁12%~14%,沉砂含铁44%,浓度为45%~60%,沉砂再经矿浆分配器进入搅拌槽,然后加入玉米淀粉作抑制剂,用胺类捕收剂进行脉石矿物的反浮选。最终精矿含铁65%,含石英5%,铁的回收率为70%左右。
    该厂采用选择性絮凝反浮选处理细粒贫赤铁矿的效果较好,其主要特点是:
    1)细磨:采用“自磨-细碎-砾磨”两段闭路的磨矿流程,选用大型湿式自磨机(φ8.2m×4.4m)和大型砾磨机(φ4.7m×9.1m)配套购。按1:2平衡两段负荷,加上旋流器分级的应用,使工业生产达到细磨(80%小于0.025mm)的要求,给选择性絮凝浮选创造了条件。
    2)絮凝脱泥:分散剂加入磨机中,节省了辅助设备,强化了分散作业但并未影响磨矿分级。
    3)反浮选:用胺作捕收剂,高浓度调浆后,只粗选一次得精矿。泡沫中夹杂的铁矿物,用加强扫选次数的方法减少。
    4)回水利用:工业上成功地应用絮凝剂及石灰分别处理回水。简而易行。回水利用率达95%,降低药耗和成本,减少了环境污染。
    5)精矿脱水:由于精矿粒度细不易脱水,故采用了三段脱水流程。

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