某铅锌尾矿资源化利用技术研究.pdf

2 0 1 5 年第3 期有色金属 选矿部分 2 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 3 ．0 0 7 某铅锌尾矿资源化利用技术研究 叶力佳 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 摘要为解决某铅锌尾矿的堆存和对环境的污染，对该尾矿进行了资源化利用技术研究。详细地研究了该尾矿工艺矿 物学，并确定综合回收其中的硫和铁；回收硫和铁后的最终尾矿进行建材化综合利用研究，结果表明。该尾矿可以作为生产水 泥生料的原材料，也可以作为水泥混合材料加以利用。 关键词铅锌尾矿；固体废弃物；资源化利用 中图分类号T D 9 2 6 ．4 2 ；T D 9 5 2 ．2 ；T D 9 5 2 ．3文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 5 0 3 - 0 0 2 7 - 0 5 S t u d yo nR e s o u r c hU t i l i z a t i o nT e c h n o l o g yo f t h eT a i l i n g sf r o maL e a d - z i n cM i n e Y E ∞阮 S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，B e i j i n gG e n e r a l R e s e a r c hI n s t i t u t eo fl 忧n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i n g1 0 2 6 2 8 ，C h i n a A b s t r a c t T os o l v et h es t o c k p i l i n go fal e a d - z i n cm i n et a i l i n g sa n dp o l l u t i o no nt h ee n v i r o n m e n t ，t h e c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no ft a i l i n g st e c h n o l o g yw e r es t u d i e d ．O nt h eb a s i so fp r o c e s sm i n e r a l o g ys t u d i e s i tw a s d e t e r m i n e dt or e c o v e rs u l f u ra n di r o nc o m p r e h e n s i v e l y ．F i n a l l ya f t e rt h er e c o v e r yo fs u l f u ra n di r o n t a i l i n g s c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o nf o rb u i l d i n gm a t e r i a l sa l es t u d i e d ．I ts h o w e dt h et a i l i n g sC a nb eu s e da sr a wm a t e r i a lf o r c e m e n tp r o d u c t i o n ，a n dC a na l s ob eu s e da sac e m e n tm i x i n gm a t e r i a l s ． K e yw o r d s l e a d ．z i n ct a i l i n g s ；s o l i dw a s t e ；r e s o u r c eu t i l i z a t i o n 尾矿的大量堆存，已造成资源的浪费，而且大量 侵占土地，破坏环境；尾矿中的有害物质如硫、砷及 重金属铅、锌、汞、镉、铬、放射性元素以及尾矿中残 存的选矿药剂等，会造成对地表水、地下水及周边环 境的污染，它们氧化分解产生的有害气体和大风天 气下的扬尘，也会对大气环境造成污染。因此，加强 对尾矿资源化利用方面的研究是十分必要的“J 。 表l 仉l b l el 该铅锌尾矿是浮选完铅锌后的老尾矿，对该尾 矿进行了详细的工艺矿物学研究，确定综合回收其 中的硫和铁，并对回收硫、铁后的尾矿进行建材化综 合利用；最大限度的消纳尾矿，减少对环境的危害。 1 铅锌尾矿的性质 该铅锌尾矿主要化学成分分析结果见表1 。 尾矿多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so ft a i l i n g s，‘‰ 由表1 可以看出，该铅锌尾矿中可以综合回收 的有价元素为铁和硫，它们的品位分别为2 5 ．9 5 ％和 8 ．1 7 ％；铜、铅、锌等金属元素的含量很低，不具有综 合回收价值。 1 ．1 尾矿中铁的化学物相 尾矿中铁的化学物相分析结果见表2 。 1 主要指硅酸盐矿物中的铁。 由表2 可以看出，该铅锌尾矿中铁主要以硫化 物形式产出，分配率达4 1 ．5 8 ％；其次是以磁铁矿的 形式产出，分配率为3 1 ．3 2 ％，硅酸盐矿物中铁的分 配率为2 7 ．1 0 ％。 投稿日期2 0 1 4 - 0 2 ．11修回日期2 0 1 5 - 0 3 1 9 作者简介叶力佳 1 9 7 1 ． ，男，内蒙古呼和浩特人，硕士，高级工程师，从事矿物加工及资源综合利用的研究与实践工作。 万方数据 2 8 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第3 期 表2尾矿中铁的物相分析结果 T a b l e2A n a l y s i sr e s u l to fF ep h a s ei nt a i l i n g s／％ 相别磁铁矿中铁磁黄铁矿中铁其他硫化物中铁其它铁”总铁 1 主要指硅酸盐矿物中的铁 1 ．2 尾矿矿物组成及相对含量 该尾矿矿物组成及相对含量见表3 。 表3尾矿的矿物组成 T a b l e3M i n e r a lc o m p o s i t i o no ft a i l i n g s／％ 1 ．3 磁铁矿及硫矿物的粒度组成及单体解离特征 磁铁矿和硫矿物这两类矿物的粒度组成特征见 表4 ，对磁铁矿、硫矿物的单体解离度进行了测定，测 定结果见表5 。 表4磁铁矿和硫矿物的粒度组成 T a b l e4G r a i ns i z eo fm a g n e t i t ea n ds u l f u rm i n e r a l s ／％ 从表4 可知，尾矿中磁铁矿、硫矿物的产出粒度 较粗，在 7 4I , L m 粒级中硫矿物的占有率达 7 6 ．0 8 ％，而磁铁矿的占有率则达6 6 ．0 9 ％，二者在 一2 0 m 粒级中的占有率都不高。 磁铁矿、硫矿物的单体解离度 M o n o m e rd i s s o c i a t i o nd e g r e eo fm a g n e t i t ea n ds u l f u rm i n e r a l s／％ 二丝丛璺2璺签量堕芏塑垄生皇囵壁堡垄生皇堕互整生望堡兰壁堡芝垄皇 皇壁互整生 6 0 7 8 ．8 26 ．6 72 ．7 51 1 ．7 68 3 ．7 l4 ．5 4l O ．2 0 7 08 6 ．1 21 ．9 8O ．9 6 8 09 0 ．3 71 ．4 60 ．2 7 1 0 ．9 48 5 ．2 93 ．3 29 ．8 7 7 ．9 09 1 ．6 63 ．0 94 ．9 6 从表5 可知，随着磨矿细度的增加，磁铁矿的单 体解离度虽有明显提高，但与硫化物间的解离效果 并未明显增加。 2 综合回收尾矿中硫、铁的选矿工艺 方案研究及结果分析 2 ．1 选矿工艺方案 在前期工艺矿物学的基础上，进行了大量的磁 选、浮选探索试验，最终确定本试验的原则流程采用 先浮后磁，首先得到硫精矿，同时尽量降低尾矿中的 磁黄铁矿含量，为磁选创造条件。本试验采用两个 对比方案方案一，弱酸性条件下浮选硫精矿，浮选 尾矿再经磁选得到铁精矿；方案二，在自然p H 条件 下采用活化剂活化磁黄铁矿和黄铁矿，浮选得到硫 精矿，选硫尾矿再磁选得到铁粗精矿，铁粗精矿脱硫 后获得合格铁精矿。 2 ．2 试验结果 2 ．2 ．1 弱酸性条件下 闭路试验结果见表6 ，试验流程见图l 。 表6闭路试验结果 T a b l e6T b s tr e s u l t so ft h ec l o s e d ．c i r c u i t／％ 表6 表明，采用该工艺可获得含硫3 3 ．6 7 ％、回 收率9 7 ．2 0 ％的硫精矿，铁精矿中铁品位6 3 ．3 7 ％、 含硫0 ．3 0 ％，相对于原尾矿中磁铁矿的回收率为 8 5 ．5 4 ％。 一度5 一细麓面 万方数据 2 0 1 5 年第3 期叶力佳某铅锌尾矿资源化利用技术研究 2 9 硫 铁精矿 尾矿 图1弱酸性条件下闭路试验流程 F i g ．1 C l o s e d c i r c u i tt e s tf l o wc h a r tu n d e rt h ec o n d i t i o no fw e a ka c i d 2 ．2 ．2 自然p H 值条件下 自然p H 值条件下闭路试验结果见表7 ，试验流 程见图2 。 表7闭路试验结果 玑出l e7T e s tr e s u l t so fc l o s e d ．c i r c u i t ／％ 表7 表明，采用该工艺可以获得含硫3 1 ．9 4 ％、 回收率9 2 ．2 8 ％的硫精矿I 和含硫1 8 ．3 1 ％、回收率 5 ．7 8 ％的硫精矿Ⅱ，二者合并 硫精矿I 硫精矿Ⅱ 得硫品位3 0 ．6 1 ％、回收率9 8 ．0 6 ％的合并硫精矿， 铁精矿中铁品位6 3 ．6 0 ％、含硫0 ．2 9 ％，相对于原尾 矿磁铁矿的回收率为7 1 ．4 6 ％。 针对该铅锌尾矿中可回收矿物硫铁矿和磁铁 矿，分别进行了先磁选后浮选、先浮选后磁选的工艺 流程探索试验。先磁后浮工艺得到的铁精矿品位偏 低 6 0 ％左右 ，并且含硫量较高，而且大量磁黄铁矿 富集在铁精矿中，二者的分选也较困难；先浮后磁工 艺方案一，在酸性条件下，可以将磁黄铁矿、黄铁矿 先浮选出来，再磁选直接可以得到品质较好的铁精 矿。这种工艺的特点是流程较短，操作简单；缺点是 尾矿浮选回收硫铁矿处理量大，耗酸量大，存在安全 隐患；方案二，在自然p H 值条件下，通过活化剂的活 化作用，可以把绝大多数的磁黄铁矿、黄铁矿优先浮 选出来，浮选尾矿再磁选得到铁粗精矿 含确磁黄铁 矿 ，再通过弱酸条件下的浮选脱硫工艺，得到合格 的铁精矿。这种工艺的特点是整个流程中耗酸量较 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第3 期 少，安全隐患相对较低；缺点是流程相对较长。 原矿 图2 自然p H 值条件下闭路试验流程 F i g ．2 C l o s e d c i r c u i tt e s tf l o wc h a r tu n d e rt h ec o n d i t i o no fn a t u r a lp H 2 ．3 结果分析与讨论 综合考虑建议采用自然p H 值条件下经两次粗 选、四次扫选、一次精选得硫精矿；浮选尾矿经磁选 抛尾，铁粗精矿再经一次粗选、三次扫选脱硫得最终 铁精矿的工艺流程。 3建材化利用技术研究 3 ．1 水泥烧结试验 3 ．1 ．1 原料的主要化学成分 本试验所用尾矿为在自然p H 值条件下，浮选硫 和磁选完铁后的的尾矿，石灰石、煤矸石为该铅锌矿 公司提供，取自当地水泥企业，主要化学成分分析结 果如表8 所示。 表8原料主要化学成分分析结果 T a b l e8T h em a i nc h e m i c a la n a l y s i sr e s u l t so ft h er a w m a t e r i a l s／％ 万方数据 2 0 1 5 年第3 期叶力佳某铅锌尾矿资源化利用技术研究 3 1 由表8 化学分析结果知，尾矿中主要含有S i O ， 其次含有较多的F e 0 ，，因此可以考虑其作为硅酸盐 水泥配料，既可以作为铁质校正原料，又可以作为硅 质校正原料。 3 ．1 ．2 配料方案 由上述各原料作为水泥生料易烧性的配料，根 据水泥熟料三率值要求和原材料的化学成分配料方 案如表9 。 表9水泥生料易烧性配料方案 T a b l e9 P r o p o r t i o ns c h e m eo nb u m a b i l i t y o fc e m e n t r a wm e a l 设计熟料率值 K HS MI M 0 ．9 02 ．4 01 ．5 8 O ．9 32 ．5 71 ．5 2 3 ．1 ．3 易烧性试验 按国家建材行业标准水泥生料易烧性试验方 法} J C ／T 7 3 5 - - 2 0 0 5 。测定烧成后的熟料试样内的残 余游离氧化钙含量 f ．C a O ，并据此评定生料试样易 烧性的好坏‘5 I 。 将上述三率值配料方案进行易烧性试验，试验 结果如表1 0 所示。 表1 0易烧性试验结果 T a M e1 0 T e s tr e s u l t so fb u m a b i l i t y 表1 0 的试验结果表明，两种配料方案在1 4 5 0 I ℃ 时f - C a O 含量都低于1 ．5 ％，特别是S N - I 编号配料 的f - C a O 为0 ．9 6 ％，表明熟料已烧成，生料的易烧性 能好，尾矿可以作为水泥生料配料。 3 ．2 作为水泥混合材试验 试验选用北京琉璃河水泥厂的熟料及石膏，试 验结果如表1 1 所示。 表1 1 水泥混合材试验结果 ‘ 生 皇 曼塾竺 坚 12 1 旦曼翌曼坐竺i 堑翌曼翌璺 曼曼尘呈 磊孝嘴} 两。梦器，篙我安定性S 0 3 ／％烧失影％嵩等等堡廛导器 9 5053 5 52 4 ．9 合格 2 ．1 21 ．1 21 0 52 0 07 ．21 0 ．43 2 ．46 3 ．8 9 2353 5 82 6 ．4 合格 2 ．2 41 ．8 31 1 52 2 56 ．81 0 ．23 1 ．26 3 ．4 9 0553 6 22 6 ．7 合格 2 ．3 12 ．0 11 2 02 2 56 ．81 0 ．53 3 ．86 3 ．2 8 7853 4 92 7 ．9 合格 2 ．3 32 ．2 31 2 52 3 56 ．21 0 ．23 0 ．16 1 ．0 由表1 1 试验结果可以看出，在尾矿参量低于 5 ％时，水泥的抗折、抗压强度变化不大；在尾矿掺量 大于5 ％时，水泥的抗折、抗压强度降低明显。因此， 该尾矿可以作为水泥混合材，其用量以低于5 ％ 为宜。 4 结论 通过对该铅锌尾矿资源化利用技术的研究，可 以得出如下结论 1 在自然p H 条件下采用两次粗选、四次扫选、 一次精选获得含硫3 1 ．9 4 ％、回收率9 2 ．2 8 ％的硫精 矿I ，合并硫精矿 硫精矿I 硫精矿I I 硫品位 3 0 ．6 l ％、回收率9 8 ．0 6 ％，选硫尾矿经磁选，铁粗精 矿脱硫，得铁品位6 3 ．6 0 ％、含硫0 ．2 9 ％，相对于原 尾矿中磁铁矿的回收率为7 1 ．4 6 ％的铁精矿。 2 水泥烧结试验表明，综合回收硫和铁后的最 终尾矿完全可以作为生产水泥生料的原材料既 可以作为铁质校正原料，又可以作为硅质校正原料。 3 综合回收硫和铁后的尾矿可以作为水泥混合 材，其掺量以低于5 ％为宜。 参考文献 [ 1 ] 矿产资源综合利用手册编辑委员会．矿产资源综合利 用手册[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 0 2 2 9 - 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