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提高精矿硼品位和获得硼砂精矿的新方法 N阿卡尔坎 等 摘 要土耳其 Kirka 矿床是世界上最大的硼矿床。原选矿厂应用搅拌擦洗 分级法从该矿石中分选出 B2O3品位为 32 33 的硼精矿。在本研究中, 开发出了一种新的两段擦洗法 滚转擦洗 搅拌擦洗法 , 以提高硼精矿的品位。在实验 室条件下, 应用新方法后, 硼精矿 B2O3品位从 32 33 提高到 3453 。 关键词矿物加工 工业矿物 硼矿 硼砂 搅拌 筛分 擦洗 概 述 土耳其具有很大的质量好的硼矿资源。已知有 150 多种矿物含有硼元素。硼砂是最重要的用于硼 酸盐工业中的硼矿物。大量的硼砂存在于美国的 Boron 矿床、 土耳其的 Kirka 矿床和阿根廷的 Tin - calayu 矿床中。 土耳其硼酸盐矿床中的主要硼矿物是硼砂, 还 有少量硬硼酸钙石和钠硼解石。它是土耳其唯一的 含硼酸钠 硼砂、 八面硼砂和四水硼砂 的矿床, 此 外, 该矿床还含有变水方硼石、 多水镁硼石和富水镁 硼石。硼砂矿体被薄的钠硼解石表面层所封闭, 外 面被硬硼酸钙石薄层所包围。整个矿床被方解石和 石灰岩所包裹。 Kirka 选矿厂应用湿法分选工艺, 其年处理矿 石能力为 115 万 t, 矿石 B2O3品位为 26 27 。 生产出的精矿 B2O3品位为 32 33 。大多数硼 精矿供给五水硼砂厂处理, 在该厂中用热水溶解硼 砂, 所获得的储备液在大型浓缩机中澄清, 然后过 滤, 再给入真空结晶器中结晶, 晶体离心分离和干 燥。少量的选矿精矿投放到市场中。 在工业规模, 一般用擦洗和分级法富集含硼矿 物, 以除去黏土矿物。在 Kirka 硼选矿厂中, 对- 6 mm 矿石进行搅拌擦洗和分级。在本研究中, 应用 了滚转擦洗和搅拌擦洗两段法, 即先对粗粒级 - 100 mm 进行滚转擦洗, 然后对细粒级进行搅拌擦 洗, 这可提高硼精矿质量。因为黏土矿物会使五水 硼砂厂产生难题, 在加工厂中黏土在固液分离和结 晶工序会产生严重问题。所以, 本研究的主要目的 是使硼精矿 B2O3品位从 32 提高到 34 。 1 物料和方法 从 Kirka 硼选矿厂采集代表性矿样, 其中含 2366B2O3、493SiO2、0263Al2O3、 0116 K2O、 723 MgO、 842 CaO 和 4160 灼损。 在本研究中选择了两个富集方法。第一个方法 与 Kirka 硼选矿厂工艺相同, 即样品破碎至- 6 mm 后, 直接搅拌擦洗, 再筛去- 0038 mm 细粒级。作 者提出的方法是两段擦洗法。在第一段中将矿石破 碎至- 100 mm, 然后滚转擦洗。在第二段中, 对滚 转擦洗和筛分获得的预选精矿进行搅拌擦洗。 旋转擦洗试验的矿浆固体浓度为 60, 在固定 浓度下擦洗 6 min。滚转擦洗后, 从分出的产品中 筛出- 01 mm 物料, 粗粒级作为预选精矿, 该预选 精矿破碎至- 6 mm, 然后进行搅拌擦洗和分级试 验, 以得到最终硼精矿。 2 试验结果 21 直接搅拌擦洗法结果 直接搅拌擦洗法试验结果如表 1 所示。 表 1 直接搅拌擦洗 分级试验结果 搅拌时间 / min 产品名称产率/ B2O3 品位/ B2O3 回收率/ 精 矿556336777 5尾 矿4441207223 给 矿100024041000 精 矿5183386726 10尾 矿4821373274 给 矿100024161000 精 矿4533390649 15尾 矿5471516351 给 矿1000236510000 22 滚转擦洗 搅拌擦洗法结果 滚转擦洗和搅拌擦洗法试验结果如表 2 所示。 16 国 外 金 属 矿 选 矿 2005. 10 表 2 滚转擦洗 搅拌擦洗试验结果 搅拌时间 / min 产品名称产率/ B2O3 品位/ B2O3 回收率/ 精 矿5383453787 5尾 矿4621088213 给 矿100023601000 精 矿4963473741 10尾 矿5041321259 给 矿100023891000 精 矿4723527702 15尾 矿5281341298 给 矿100023731000 3 讨 论 文献中报导了用擦洗和旋流器预选一些矿物。 在成功的富集方法中, 首先应用擦洗获得满意的回 收率。在本研究中, 开发出一种有效的擦洗 Kirka 硼砂矿石的新方法。为此研究了两种方法。第一个 方法是目前选矿厂正在应用的方法, 即直接搅拌擦 洗法。分选结果表明, 对破碎的硼矿石直接搅拌擦 洗, 然后分级可将黏土矿物除到- 0038 mm 粒级 中。从表 1 结果可以看出, 随着擦洗时间的增长, 尾 矿中硼的损失增大。擦洗是一个通过大的硬矿粒摩 擦从矿石中除去杂质的方法。此时可从硬的较粗的 矿物中除去黏土矿物。但是, 在这种情况下, 随着擦 洗时间的增长, 硼砂晶体也会破碎。所以, 细粒硼砂 会损失到尾矿中。 在第二个方法中, 对粗颗粒进行滚转擦洗, 得到 预选精矿。除去- 01 mm 粒级, 预选精矿 B2O3品 位达到 2963, 然后用搅拌擦洗预选精矿, 以得到 最终精矿。5 min 擦洗时间获得的精矿 B2O3品位 和回收率最好。正如表 2 所看到的, 第二种方法所 获得的最终精矿 B2O3品位为 3453 , 回收率为 787, 而用直接搅拌擦洗法时, 在擦洗时间相同情 况下, 精矿 B2O3品位为 3360, 回收率为 777 表 1 。滚转擦洗 搅拌擦洗试验的尾矿 B2O3品 位为 1088 , 而直接搅拌擦洗法的尾矿 B2O3品位 为 1207 。尾矿 B2O3品位的下降对于环境保护 是很重要的。特别是, 硼尾矿对该地区产生很严重 的生态问题。 由擦洗试验结果可知, 两段擦洗工艺获得的精 矿 B2O3品位超过 34 , 而一段直接搅拌擦洗获得 的精矿 B2O3品位低于 34 。这可解释为, 原矿中 大多数黏土矿物在擦洗开始阶段可能进入工艺水 中, 在浓矿浆中, 微细的黏土矿物颗粒像一个垫子减 弱了粗颗粒之间的摩擦作用。所以, 比硼砂颗粒难 以破碎的泥灰岩和白云石等脉石矿物不容易进入到 细泥中。 由于硼砂颗粒仍比较粗, 所以, 两段擦洗法比一 段擦洗法有一些的优点。 4 结 论 在本研究中, 研究了硼砂矿石的两种不同选矿 流程。第一个方法是目前选矿厂正在应用的流程, 即对细粒级直接搅拌擦洗, 然后用分级机洗矿。第 二个方法用滚转擦洗, 得到预选精矿, 再对预选精矿 进行搅拌擦洗和分级。 第二个方法获得了最好结果。滚转擦洗 6 min 后, 分出- 01 mm 矿泥作为尾矿抛弃。5 min 搅拌 擦洗获得的最终精矿 B2O3品位为 3453, 回收率 为 787 。该法的简化流程如图 1 所示。 由此可得出以下结论 用滚转擦洗 搅拌擦洗 法可以提高硼选矿厂的指标。硼砂精矿 B2O3品位 提高 1 2, 此外, 选矿厂的处理能力可增大 30。 崔洪山; 李长根 051004 172005. 10 国 外 金 属 矿 选 矿