某铁矿尾矿资源化利用试验研究①_刘秀云.pdf

某铁矿尾矿资源化利用试验研究 ① 刘秀云1， 刘润清2， 赖祥生2 1.湖南省安全技术中心,湖南 长沙 410006； 2.中南大学 资源加工与生物工程学院,湖南 长沙 410083 摘 要 针对某铁矿山尾矿开展了矿石性质研究,并探索采用磁选方法从该尾矿中回收含铁矿物的可行性。 物相分析结果表明, 该尾矿中磁铁矿含量约为 40％,且磁铁矿解离度约 97％。 在铁尾矿中铁品位为 19.87％的情况下,无需磨矿,经过一次粗选即可获 得铁品位 68.96％、回收率 39.40％的选别指标。 关键词 铁尾矿； 磁铁矿； 磁选； 综合利用 中图分类号 TD981文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2018.04.018 文章编号 0253-6099201804-0073-03 Experimental Research on Comprehensive Utilization of Iron Tailings from an Iron Mine LIU Xiu-yun1, LIU Run-qing2, LAI Xiang-sheng2 1.Hunan Provincial Safety Technology Center, Changsha 410006, Hunan, China； 2.School of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China Abstract Based on the study on ore properties of tailings from an iron mine, the feasibility of recovering ferrous minerals therein by magnetic separation was discussed. The mineral composition and mineralogical analysis indicated that, magnetite, with a liberation rate of 97％, accounted for about 40％ of ferrous minerals in the tailings. It is found that iron tailings with Fe grade at 19.87％ going through one roughing process without grinding can result in 39.40％ Fe recovery to a concentrate grading 68.96％ Fe. Key words iron tailings； magnetite； magnetic separation； comprehensive utilization 近年来,在资源枯竭和环境保护的双重压力下,矿 山企业逐渐开始重视尾矿资源化利用［1］。 伴随着钢 铁工业的迅速发展,铁矿石尾矿不仅占用大量的土地 资源,而且还给环境带来潜在危害［2］。 通常采用磁选法回收铁矿石中的铁矿物,但由于 受到当时技术、装备和经济等客观因素的影响,一些老 尾矿含铁较高,具有较大的利用价值［3-4］。 为了实现 资源化综合利用及可持续发展的目标,必须加大对尾 矿资源化利用的力度［5-6］,部分矿山尾矿的资源化综 合利用已经取得较好的经济技术指标［7-9］。 某磁铁矿选厂现场生产指标数据表明,铁精矿产 量偏低,尾矿中铁含量较高。 为了查明尾矿中的铁元 素物相组成,及尾矿中铁是否具有回收利用价值,本文 以该磁铁矿尾矿为研究对象,希望通过选矿试验研究, 开发出一种技术上可行、经济上合理且易于工业化的 选矿工艺。 一方面可以指导现场生产,提高选别指标； 另一方面为后续尾矿的开采利用提供技术支撑。 1 矿石性质 试验所用试样为某地磁铁矿选矿尾矿,主要有用 矿物为磁铁矿。 铁尾矿化学多元素分析结果如表 1 所 示。 由表 1 可知,石英是主要的脉石矿物。 为了查明 尾矿中铁的分布状态,对尾矿铁物相组成进行了分析, 结果见表 2。 生产现场铁尾矿主要矿物组成见表 3。 铁矿物主要以磁铁矿、钙铁榴石、钙铁辉石为主, 其它含铁矿物如赤褐铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等 含量较少。 磁铁矿中铁含量占总铁的 40.00％左右；赤 褐铁矿中铁含量较少；钙铁辉石与钙铁榴石为矿石中 表 1 铁尾矿化学多元素分析结果质量分数 / TFeSiO2CaOMgOMnOCu 19.8732.7717.122.040.220.004 ZnPbAsTSP 0.0130.012＜0.0010.090.16 ①收稿日期 2018-01-17 作者简介 刘秀云1984-,女,湖南长沙人,工程师,主要从事矿业、危化品等安全生产技术及管理工作。 第 38 卷第 4 期 2018 年 08 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.38 №4 August 2018 ChaoXing 表 2 铁尾矿铁物相分析结果 铁物相含量/ ％分布率/ ％ 磁铁矿中铁7.9840.16 赤、褐铁矿中铁5.6228.28 黄铁矿中铁0.190.96 钛铁矿中铁1.376.89 硅酸盐中铁4.4422.35 菱铁矿中铁0.271.36 合计19.87100.00 表 3 铁尾矿主要矿物组成质量分数 / 磁铁矿赤铁矿褐铁矿钛铁矿黄铁矿钙铁辉石钙铁榴石 11.21.00.50.11.535.530.2 石英 碳酸盐 岩矿物 斑铜矿黄铜矿绿帘石角闪石电气石 11.29.3偶见偶见偶见偶见偶见 主要矿物,钙铁榴石及钙铁辉石中铁为硅酸铁,其中所 含铁为非磁性铁。 从矿物成分测定结果可知理论上, 尾矿中存在的大量磁铁矿几乎全部可经过磁选进入铁 精矿中,对铁尾矿的再利用或者加强原矿工艺调整将 会改善铁矿利用效率。 矿物有效浮选分离的一个重要前提就是有用矿物 单体解离,如果没有解离,有用矿物和脉石矿物在物理 上依然共生,磁选无法使之分离,最终影响到产品的质 量。 但是,如果解离过度,也就是说过粉碎,会导致磁选 难度增加,甚至失效,而且还浪费能源。 为了考察该铁 尾矿粒度分布,对其进行了筛分分析,结果如表 4 所示。 表 4 铁尾矿粒度分布结果 粒径 / mm 产率/ ％ 个别累计 ＋1.7 16.4516.45 -1.7＋1.18 9.6926.14 -1.18＋0.859.09 35.23 -0.85＋0.6 7.5342.75 -0.6＋0.4256.20 48.96 -0.425＋0.37.81 56.77 -0.3＋0.2128.77 65.53 -0.212＋0.154.00 69.54 -0.15＋0.1066.49 76.02 -0.106＋0.0746.00 82.03 -0.074 17.97100.00 合计100.00 该尾矿中磁铁矿含量较高,约在 11.00％左右,其 粒度范围在 0.2～0.005 mm 之间,其中＋0.074 mm 粒级 占 70.00％左右。 该尾矿中磁铁矿单体解离度非常高, 可达 97.00％；未解离的磁铁矿含量较少,主要以-0.06 mm 粒级包裹在脉石矿物中或与脉石矿物连生,未见 磁铁矿单颗粒中包裹脉石矿物等矿物颗粒。 尾矿中的 磁铁矿已绝大部分单体解离,造成铁尾中磁铁矿损失 的原因需要现场进行跟踪考查。 2 选矿试验 2.1 磨矿细度条件试验 为了探索在较大磁场强度条件下,铁矿物的最大 回收极限,粗选磁场强度暂定 0.14 T。 在该磁场条件 下进行了磨矿细度试验,试验流程见图 1,结果见图 2。 由图 2 可以看出,不同磨矿细度条件下,铁回收率均在 40％左右,这与铁尾矿 TFe 理论回收率基本一致,表明 磁铁矿几乎得到全部回收。 铁精矿品位变化不大,在 67％～69％之间波动。 考虑到成本因素,该铁尾矿直接 进入磁选为最佳方案。 铁尾矿 磨矿 粗 选 精矿尾矿 0.14 T 图 1 磨矿细度试验流程 -0.074 mm粒级含量/ 70 68 66 64 62 60 252030354045 品位/ 44 42 40 38 36 回收率/ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ 图 2 磨矿细度试验结果 2.2 粗选磁场强度试验 磨矿细度为-0.074 mm 粒级占 25％条件下进行了 一次粗选磁场强度试验,结果见图 3。 磁场强度/T 72 70 68 66 0.040.060.080.100.120.14 品位/ 44 42 40 38 36 回收率/ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ ▲ ■ 图 3 粗选磁场强度试验结果 47矿 冶 工 程第 38 卷 ChaoXing 图 3 结果表明,随着粗选磁场强度增加,铁精矿品 位呈现逐渐降低的趋势。 当磁场强度为 0.071 T 时, 铁回收率达到峰值,继续增加磁场强度难以提高铁回 收率。 确定最佳磁场强度为 0.071 T,此时铁精矿品位 68.09％,铁回收率 40.42％。 2.3 精选磁场强度试验 为了探索获得高品质铁精矿的可能性,开展了精 选磁场强度试验,试验流程见图 4,结果见表 5。 铁尾矿 粗 选 尾矿 0.071 T 精 选 精矿中矿 图 4 精选磁场强度试验流程 表 5 精选磁场强度试验结果 磁场强度 / T 产品 名称 产率 / ％ 铁品位 / ％ 铁回收率 / ％ 精矿7.9069.8027.63 中矿4.1062.0112.74 0.049精矿＋中矿12.0067.1440.36 尾矿88.0013.5259.64 铁尾矿100.0019.95100.00 精矿11.4369.0739.70 中矿0.6425.980.83 0.059精矿＋中矿12.0766.7940.53 尾矿87.9313.4559.47 铁尾矿100.0019.89100.00 试验结果表明,增加一段精选并没有获得更高品 质的铁精矿。 若将中矿＋精矿作为最终精矿,随着磁 场强度增加,混合精矿品位与回收率变化不明显。 因 此,对现场生产而言,增加精选段作业意义不大。 2.4 推荐工艺流程 在条件试验的基础上,并结合现场生产尾矿中铁 含量较高的特点,决定增加一段扫选来保证回收率。 推荐工艺流程见图 5,结果见表 6。 试验结果表明,在 磁场强度 0.071 T 条件下,仅采用一次粗选,能够获得 精矿铁品位 68.96％、回收率 39.40％的铁精矿。 铁精矿 铁尾矿 粗 选 精矿 0.071 T 0.071 T 扫 选 中矿尾矿 图 5 推荐工艺流程 表 6 流程试验结果 产品名称产率/ ％铁品位/ ％铁回收率/ ％ 精矿11.4568.9639.40 中矿0.4423.670.52 精矿＋中矿11.8967.2839.92 尾矿88.1113.6760.08 铁尾矿100.0019.88100.00 回收率与原铁尾矿铁物相中磁性铁的分布率相近,表 明铁尾矿中解离的磁铁矿几乎得以完全回收。 推荐工 艺流程中,增加一段扫选的主要原因在于现场生产稳 定性差,导致尾矿中铁含量偏高。 2.5 铁精矿产品考查 对铁精矿样品进行了化学多元素分析,结果如表 7 所示。 分析结果表明,铁精矿中有害杂质含量均较 低,铁精矿品质较高。 表 7 铁精矿化学多元素分析结果质量分数 / TFeSiO2CaOMgOAl2O3MnO 67.282.541.230.210.27≤0.01 CuPbZnAsTSP ≤0.01≤0.010.01≤0.0010.0220.007 5 2.6 最终尾矿铁物相分析 最终尾矿铁物相分析结果见表 8。 由表 8 可知, 推荐流程开路试验尾矿中铁含量为 13.82％,铁物相中 磁铁矿所占比例为 0.24％；尾矿中磁铁矿损失率为 1.74％。 最终尾矿物相分析结果表明,采用一粗一扫 磁选工艺能够有效回收铁尾矿中的磁铁矿。 表 8 最终尾矿铁物相分析结果 铁物相含量/ ％分布率/ ％ 磁铁矿中铁0.241.74 赤、褐铁矿中铁9.1966.50 黄铁矿中铁0.292.10 钛铁矿中铁0.745.35 硅酸盐中铁2.8420.55 菱铁矿中铁0.523.76 合计13.82100.00 3 结 语 1 某铁尾矿中,铁矿物主要以磁铁矿、钙铁榴石、 钙铁辉石为主,其它含铁矿物如赤褐铁矿、黄铁 矿、磁黄铁矿等含量较少。 钙铁辉石与钙铁榴石为矿 石中主要脉石矿物,钙铁榴石及钙铁辉石中铁为硅酸 铁,所含铁为非磁性铁。 2 生产现场铁尾矿中磁铁矿粒度范围在 0.2 ～ 0.005 mm 之间,其中-0.074 mm 颗粒占70％左右。 TFe 品 下转第 79 页 57第 4 期刘秀云等 某铁矿尾矿资源化利用试验研究 ChaoXing ［3］ 王成彦,郜 伟,尹 飞. 国内外铅冶炼技术现状及发展趋势［J］. 有色金属冶炼部分, 201241-5. ［4］ 李若贵. 我国铅锌冶炼工艺现状及发展［J］. 中国有色冶金, 2010 613-20. ［5］ 胡宇杰,唐朝波,陈永明,等. 铅锌混合硫化精矿的低温熔盐还原 固硫熔炼［J］. 中国有色金属学报, 2015123488-3496. ［6］ 谢兆凤,杨天足,刘伟锋,等. 脆硫铅锑矿碱性熔炼渣的综合利用 工艺研究［J］. 矿冶工程, 2010377-81. ［7］ 姚维义,唐朝波,唐谟堂,等. 硫化铅精矿无 SO2排放反射炉一步 炼铅半工业试验［J］. 中国有色金属学报, 200161127-1130. ［8］ 胡宇杰,唐朝波,唐谟堂,等. 一种再生铅低温清洁冶金的绿色工 艺［J］. 有色金属冶炼部分, 201381-4. ［9］ 李卫锋,张晓国,郭学益,等. 我国铅冶炼的技术现状及进展［J］. 中国有色冶金, 2010229-33. ［10］ 李卫锋,蒋丽华,湛 晶,等. 废铅酸蓄电池铅再生技术现状及进 展［J］. 中国有色冶金, 2011653-56. ［11］ 纪罗军. 硫铁矿烧渣资源的综合利用［J］. 硫酸工业, 200911-8. ［12］ 江丽蓉. 黄铁矿烧渣的综合利用研究［J］. 西南科技大学学报 哲学社会科学版, 2002421-22. ［13］ 谢海泉,党元林,张富新. 黄铁矿烧渣的脱硫及资源化［J］. 矿产 综合利用, 2005342-45. ［14］ 常耀超,徐晓辉,王 云. 硫铁矿烧渣氯化焙烧扩大实验［J］. 有 色金属冶炼部分, 2013101-3. ［15］ 中南大学. 有色冶炼高铁含铅固废清洁处理与铁回收技术及示 范［J］. 中国科技成果, 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采用推荐流程,尾矿经过一次粗选即可 获得品位 68.96％、作业回收率 39.40％的铁精矿。 试验 结果可为今后现场尾矿综合回收利用提供技术支持。 参考文献 ［1］ 廖 佳,李学智,杨茂椿,等. 云南某铁矿老尾矿选矿试验研 究［J］. 中国矿业, 20146130-134. ［2］ 曾永红,沈和明,李世燕. 四川省会东县满银沟铁矿尾矿的综合利 用［J］. 中国石油和化工标准与质量, 2011,31786. ［3］ 扈维明,何 刚,张洪波. 太和钒钛磁铁尾矿再回收选矿试验研 究［J］. 矿产综合利用, 2013650-53. ［4］ 张去非. 回收金岭铁矿尾矿中铁的试验研究［J］. 金属矿山, 2008,3810149-152. ［5］ 王振刚,刘 明. 新疆帕尔岗铁矿尾矿铁资源回收利用研究［J］. 新疆钢铁, 2015241-44. ［6］ 李兴平,王永田,代志伟,等. 某赤铁矿尾矿再选试验［J］. 金属矿 山, 2014,3211161-163. ［7］ 黄茂福. 他达铁尾矿再选的应用研究［J］. 矿冶工程, 2003,23 2 40-41. ［8］ 衣德强,尤六亿,范庆霞. 梅山铁矿尾矿综合利用研究［J］. 矿冶 工程, 2006,26245-47. ［9］ 康 文,何淑琼,许发新. 泸沽铁矿尾矿资源综合利用的研究［J］. 采矿技术, 2010,10699-100. 引用本文 刘秀云，刘润清，赖祥生. 某铁矿尾矿资源化利用试验研究［J］. 矿冶工程， 2018，38（4）73-75. 97第 4 期薛浩天等 硫化铅精矿低温熔盐一步炼铅实验研究 ChaoXing