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摘要：针对贵州六盘水某煤矸石进行了浮选回收黄铁矿的试验研究。结果表明，采用先磨矿后脱泥处理，脱泥精矿再浮选工艺，在磨矿细度为- 0.074 mm粒级占比为65%，矿浆pH值为6，硫酸铜消耗量为600g/t，丁黄药总消耗量为850g/t，2#油总消耗量为90g/t条件下，获得了品位为39.97%，回收率为86.54%的硫精矿，试验结果可为该类含煤矸石资源的合理开发利用提供借鉴。
关键词：煤矸石;浮选;黄铁矿;回收率
六盘水是我国十大煤炭基地之一，具有较丰富的媒体资源，随着煤炭的开采，伴随着大量煤矸石形成，据统计，六盘水市地区每年将产生1000万t煤矸石，因此，在该地区形成了较多的煤矸石山，如此之多的煤矸石堆放，占用大量农田的同时，将污染周围空气和地下水源，还会引发山体滑坡和自然火灾等地质灾害，给当地的生态造成了极大的压力。近年来，随着政府对煤矸石的利用高度重视，如何实现煤炭产业的可持续发展，如何将煤矸石转化为可利用的二次资源，成为该地区一个急需解决的问题[1～5]。
本文以贵州六盘水某煤矿山煤矸石为研究对象，根据煤矸石的性质特征及所
含有用矿物类别，进行了预选沉降脱泥和浮选回收黄铁矿的可行性研究，考察了预先脱泥、pH值、硫酸铜用量、丁黄药用量等对煤矸石选别过程中的影响，确定最佳的工艺流程和药剂制度，实现煤矸石资源化利用[6～9]。
1矿石性质
1.1化学成分分析
试验矿样取自贵州六盘水市某煤矿山，该矿样主要矿物成分为碳、硫铁矿、高岭土、石英、伊利石、斜绿泥石等，将所得矿样破碎混合均匀后，对矿样进行化学成分分析，所得结果见表 1。
由表1可得，该煤矸石的主要组分为S、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O，其中S含量为5.05%，SiO2含量为63.42%，Al2O3含量为19.58%，Fe2O3含量为5.23%，其余矿物含量均较低，该煤矸石具有回收价值的元素为硫。
1.2粒度特性
对该煤矸石进行粒度特性分析，结果见表2。由表2可得，该煤矸石分布较不均匀，粗粒级硫含量偏高，细粒级硫含量偏低，其中+0.25 mm粒级产率为51.19%，-0.074mm粒级产率为31.15%。
1.3硫物相分析
对该煤矸石中硫的物相分析，分析结果见表3。由表3可得，改矿样中全硫含量达到5.05%，其中硫化铁中硫分布率达到97.25%，硫酸盐硫和有机硫分布率均较低。
2试验方法与试验设备
2.1试验方法
通过对该煤矸石性质的了解，首先对该煤矸石采用自然沉降法进行预先脱泥，将矿物放入水桶中，计算沉降高度，加水，搅拌，沉降一段时间后抽出上层细泥，重复多次直至上层水质清澈为止，将脱泥后的矿浆倒入浮选槽中进行浮选试验，浮选完成后对所得产品进行过滤、烘干、称重、化验，计算产品回收率。
2.2试验设备和药剂
试验所用设备主要包括XMB–Φ200×240X湿式棒磨机，20L水桶，WK-1SSJ型搅拌器，胶皮水管，DHG-101-2A数显恒温鼓风干燥箱;（1.5L和1L）XFD型单槽浮选机;DL-5C盘式真空过滤机。
试验所用试剂包括硫酸，分析纯;氢氧化钠，分析纯;硫酸铜，分析纯;丁基黄药，实验药剂;2 #油，取自贵州六盘水市某选煤厂。
3 试验结果与分析
3.1脱泥试验
由煤矸石的粒度特性分析和硫物相分析得出，硫铁矿的嵌布粒度较粗，为得到硫铁矿完全单体解离，确定了磨矿细度为- 0.074 mm 粒级占比达到65%，此时，部分易磨脉石矿物出现过磨现象使得泥质矿物含量增加，该类泥质矿物对后续的浮选会造成较大影响，因此，浮选前对该矿物进行自然沉降法处理。试验结果见表4。
由表4看出，经过自然沉降法处理可去除4.69%泥质矿物，获得了硫品位为6.46%，回收率为95.31%的脱泥精矿，脱泥效果良好，为后续浮选试验创造良好的条件。
3.2 pH 值试验
矿样在磨矿细度为-0.074 mm粒级占比达到65%，进行预先脱泥处理，得到的脱泥精矿进行pH值试验，采用氫氧化钠和硫酸调节矿浆的PH值，在粗选试验条件为硫酸铜用量为600g/t，丁黄药用量为500g/t，2#油用量为50g/t，试验结果见图1。
由图1可知，随着矿浆pH 值的增加，精矿中硫回收率和品位均先缓慢降低后大幅降低，矿浆pH值越低硫品位和回收率越高，此时精矿硫品位为39.67%，回收率为84.11%，但是酸性条件需加入大量硫酸进行调节，硫酸具有腐蚀性且使用时就有一定的安全隐患，而且PH值为6时的硫品位和回收率降幅较小。综合考虑，试验矿浆PH值确定为6。
3.3 硫酸铜用量试验
脱泥精矿进行硫酸铜用量试验，粗选试验条件为矿浆pH值为6，丁黄药用量为500g/t，2#油用量为50g/t，试验结果见图2。
由图2可知，随着硫酸铜用量的增加，硫回收率和品位均先增加后趋于平衡，当硫酸铜用量达到600g/t时，品位和回收率均达到平衡，此时精矿中硫品位为40.03%、回收率为84.65%。综合考虑，确定最佳的硫酸铜用量为600g /t。
3.4 丁黄药用量试验
为得到合适的捕收剂用量，进行了丁黄药用量条件试验，选取脱泥精矿为试验原料，粗选试验条件为矿浆pH值为6，硫酸铜用量为600g/t，2#油用量为50g/t，试验结果见图3。
由图3可知，随着丁黄药用量的增加，精矿硫品位呈缓慢下降趋势，回收率则呈先升高后降低的趋势。当丁黄药用量为500g/t时，精矿硫回收率达到最大值，此时精矿硫品位为40.13%，回收率为85.23%，如果继续加大丁黄药用量，其回收率反而降低。因此，选择丁黄药用量为500g /t最为适宜。 3.5 闭路试验
由各条件试验得出最佳的工艺和药剂制度，因而对其进行浮选闭路试验，试验工艺流程和药剂制度如图4所示，试验结果如表5所示。由表5可得，该煤矸石经过一段磨矿脱泥处理后，采用一粗两精浮选闭路试验，在磨矿细度- 0.074 mm粒级占比达到65%，矿浆pH值调至6，硫酸铜用量为600g/t，丁黄药总消耗量为850g/t，2#油总消耗量为90 g/t条件下，获得精矿硫品位为39.97%，回收率为86.54%。
4结论
（1）贵州六盘水市某煤矸石原矿S含量为5.05，其硫铁矿为主要回收矿物，其硫含量为4.91%，该煤矸石分布较不均匀，硫含量主要集中在粗粒级中。
（2）经一段磨矿脱泥处理后，采用一粗两精浮选闭路试验，在磨矿细度- 0.074 mm 粒级占比为65%，矿浆pH值为6，硫酸铜用量为600g/t，丁黄药总消耗量为850g/t，2#油总消耗量为90 g/t条件下，可获得品位为39.97%，回收率為86.54%硫精矿，该方法指标良好，实现了煤矸石的综合回收利用。
参考文献：
[1] 王鹏涛.煤矸石综合利用的现状及存在的问题研究[J].科学技术创新，2019（16）：182-183.
[2] 吴红.六盘水市煤矸石资源化利用分析[J].中国资源综合利用，2010，28（12）：27-29.
[3] 孔德顺，李志，李琳，范佳鑫，吴红，连明磊.六盘水矿区煤矸石理化性质及资源化利用分析[J].煤炭工程，2013，45（07）：99-101.
[4] 杜焕铜，师文虎，石磊，邓启蒙，李飞.高硫煤矸石综合利用探讨[J].煤炭加工与综合利用，2014（11）：67-69.
[5] 张泽琳，葛小冬.煤矸石中硫铁矿分选方法研究进展[J].化工矿物与加工，2016，45（06）：76-81.
[6] 张晋霞，邹玄，张晓亮.从煤矸石中回收黄铁矿的选矿工艺研究[J].煤炭技术，2015，34（11）：312-315.
[7] 石尚杰，佟顺增，刘向东，张翠艳，魏立勇.浮选回收煤矸石中硫铁矿的可行性研究[J].选煤技术，2016（01）：14-18+23.
[8] 韦敏，张凌燕，何富超，邱杨率.云南某煤矸石矿回收黄铁矿浮选试验研究[J].硅酸盐通报，2016，35（11）：3881-3885.
[9] 苏靖程，徐波，李凌月.从高硫煤矸石中提取硫铁矿的试验研究[J].煤炭加工与综合利用，2016（07）：74-75+78.
作者简介：
杨盛炜（1983-），男，硕士，研究方向矿产资源综合利用
彭伟（1989—），男，贵州安顺，硕士，工程师，主要研究方向：资源综合利用
关键词：煤矸石;浮选;黄铁矿;回收率
六盘水是我国十大煤炭基地之一，具有较丰富的媒体资源，随着煤炭的开采，伴随着大量煤矸石形成，据统计，六盘水市地区每年将产生1000万t煤矸石，因此，在该地区形成了较多的煤矸石山，如此之多的煤矸石堆放，占用大量农田的同时，将污染周围空气和地下水源，还会引发山体滑坡和自然火灾等地质灾害，给当地的生态造成了极大的压力。近年来，随着政府对煤矸石的利用高度重视，如何实现煤炭产业的可持续发展，如何将煤矸石转化为可利用的二次资源，成为该地区一个急需解决的问题[1～5]。
本文以贵州六盘水某煤矿山煤矸石为研究对象，根据煤矸石的性质特征及所
含有用矿物类别，进行了预选沉降脱泥和浮选回收黄铁矿的可行性研究，考察了预先脱泥、pH值、硫酸铜用量、丁黄药用量等对煤矸石选别过程中的影响，确定最佳的工艺流程和药剂制度，实现煤矸石资源化利用[6～9]。
1矿石性质
1.1化学成分分析
试验矿样取自贵州六盘水市某煤矿山，该矿样主要矿物成分为碳、硫铁矿、高岭土、石英、伊利石、斜绿泥石等，将所得矿样破碎混合均匀后，对矿样进行化学成分分析，所得结果见表 1。
由表1可得，该煤矸石的主要组分为S、SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、K2O，其中S含量为5.05%，SiO2含量为63.42%，Al2O3含量为19.58%，Fe2O3含量为5.23%，其余矿物含量均较低，该煤矸石具有回收价值的元素为硫。
1.2粒度特性
对该煤矸石进行粒度特性分析，结果见表2。由表2可得，该煤矸石分布较不均匀，粗粒级硫含量偏高，细粒级硫含量偏低，其中+0.25 mm粒级产率为51.19%，-0.074mm粒级产率为31.15%。
1.3硫物相分析
对该煤矸石中硫的物相分析，分析结果见表3。由表3可得，改矿样中全硫含量达到5.05%，其中硫化铁中硫分布率达到97.25%，硫酸盐硫和有机硫分布率均较低。
2试验方法与试验设备
2.1试验方法
通过对该煤矸石性质的了解，首先对该煤矸石采用自然沉降法进行预先脱泥，将矿物放入水桶中，计算沉降高度，加水，搅拌，沉降一段时间后抽出上层细泥，重复多次直至上层水质清澈为止，将脱泥后的矿浆倒入浮选槽中进行浮选试验，浮选完成后对所得产品进行过滤、烘干、称重、化验，计算产品回收率。
2.2试验设备和药剂
试验所用设备主要包括XMB–Φ200×240X湿式棒磨机，20L水桶，WK-1SSJ型搅拌器，胶皮水管，DHG-101-2A数显恒温鼓风干燥箱;（1.5L和1L）XFD型单槽浮选机;DL-5C盘式真空过滤机。
试验所用试剂包括硫酸，分析纯;氢氧化钠，分析纯;硫酸铜，分析纯;丁基黄药，实验药剂;2 #油，取自贵州六盘水市某选煤厂。
3 试验结果与分析
3.1脱泥试验
由煤矸石的粒度特性分析和硫物相分析得出，硫铁矿的嵌布粒度较粗，为得到硫铁矿完全单体解离，确定了磨矿细度为- 0.074 mm 粒级占比达到65%，此时，部分易磨脉石矿物出现过磨现象使得泥质矿物含量增加，该类泥质矿物对后续的浮选会造成较大影响，因此，浮选前对该矿物进行自然沉降法处理。试验结果见表4。
由表4看出，经过自然沉降法处理可去除4.69%泥质矿物，获得了硫品位为6.46%，回收率为95.31%的脱泥精矿，脱泥效果良好，为后续浮选试验创造良好的条件。
3.2 pH 值试验
矿样在磨矿细度为-0.074 mm粒级占比达到65%，进行预先脱泥处理，得到的脱泥精矿进行pH值试验，采用氫氧化钠和硫酸调节矿浆的PH值，在粗选试验条件为硫酸铜用量为600g/t，丁黄药用量为500g/t，2#油用量为50g/t，试验结果见图1。
由图1可知，随着矿浆pH 值的增加，精矿中硫回收率和品位均先缓慢降低后大幅降低，矿浆pH值越低硫品位和回收率越高，此时精矿硫品位为39.67%，回收率为84.11%，但是酸性条件需加入大量硫酸进行调节，硫酸具有腐蚀性且使用时就有一定的安全隐患，而且PH值为6时的硫品位和回收率降幅较小。综合考虑，试验矿浆PH值确定为6。
3.3 硫酸铜用量试验
脱泥精矿进行硫酸铜用量试验，粗选试验条件为矿浆pH值为6，丁黄药用量为500g/t，2#油用量为50g/t，试验结果见图2。
由图2可知，随着硫酸铜用量的增加，硫回收率和品位均先增加后趋于平衡，当硫酸铜用量达到600g/t时，品位和回收率均达到平衡，此时精矿中硫品位为40.03%、回收率为84.65%。综合考虑，确定最佳的硫酸铜用量为600g /t。
3.4 丁黄药用量试验
为得到合适的捕收剂用量，进行了丁黄药用量条件试验，选取脱泥精矿为试验原料，粗选试验条件为矿浆pH值为6，硫酸铜用量为600g/t，2#油用量为50g/t，试验结果见图3。
由图3可知，随着丁黄药用量的增加，精矿硫品位呈缓慢下降趋势，回收率则呈先升高后降低的趋势。当丁黄药用量为500g/t时，精矿硫回收率达到最大值，此时精矿硫品位为40.13%，回收率为85.23%，如果继续加大丁黄药用量，其回收率反而降低。因此，选择丁黄药用量为500g /t最为适宜。 3.5 闭路试验
由各条件试验得出最佳的工艺和药剂制度，因而对其进行浮选闭路试验，试验工艺流程和药剂制度如图4所示，试验结果如表5所示。由表5可得，该煤矸石经过一段磨矿脱泥处理后，采用一粗两精浮选闭路试验，在磨矿细度- 0.074 mm粒级占比达到65%，矿浆pH值调至6，硫酸铜用量为600g/t，丁黄药总消耗量为850g/t，2#油总消耗量为90 g/t条件下，获得精矿硫品位为39.97%，回收率为86.54%。
4结论
（1）贵州六盘水市某煤矸石原矿S含量为5.05，其硫铁矿为主要回收矿物，其硫含量为4.91%，该煤矸石分布较不均匀，硫含量主要集中在粗粒级中。
（2）经一段磨矿脱泥处理后，采用一粗两精浮选闭路试验，在磨矿细度- 0.074 mm 粒级占比为65%，矿浆pH值为6，硫酸铜用量为600g/t，丁黄药总消耗量为850g/t，2#油总消耗量为90 g/t条件下，可获得品位为39.97%，回收率為86.54%硫精矿，该方法指标良好，实现了煤矸石的综合回收利用。
参考文献：
[1] 王鹏涛.煤矸石综合利用的现状及存在的问题研究[J].科学技术创新，2019（16）：182-183.
[2] 吴红.六盘水市煤矸石资源化利用分析[J].中国资源综合利用，2010，28（12）：27-29.
[3] 孔德顺，李志，李琳，范佳鑫，吴红，连明磊.六盘水矿区煤矸石理化性质及资源化利用分析[J].煤炭工程，2013，45（07）：99-101.
[4] 杜焕铜，师文虎，石磊，邓启蒙，李飞.高硫煤矸石综合利用探讨[J].煤炭加工与综合利用，2014（11）：67-69.
[5] 张泽琳，葛小冬.煤矸石中硫铁矿分选方法研究进展[J].化工矿物与加工，2016，45（06）：76-81.
[6] 张晋霞，邹玄，张晓亮.从煤矸石中回收黄铁矿的选矿工艺研究[J].煤炭技术，2015，34（11）：312-315.
[7] 石尚杰，佟顺增，刘向东，张翠艳，魏立勇.浮选回收煤矸石中硫铁矿的可行性研究[J].选煤技术，2016（01）：14-18+23.
[8] 韦敏，张凌燕，何富超，邱杨率.云南某煤矸石矿回收黄铁矿浮选试验研究[J].硅酸盐通报，2016，35（11）：3881-3885.
[9] 苏靖程，徐波，李凌月.从高硫煤矸石中提取硫铁矿的试验研究[J].煤炭加工与综合利用，2016（07）：74-75+78.
作者简介：
杨盛炜（1983-），男，硕士，研究方向矿产资源综合利用
彭伟（1989—），男，贵州安顺，硕士，工程师，主要研究方向：资源综合利用