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本溪某铁选矿厂尾矿综合利用研究 ① 徐 彪， 李 肖， 陈煊年， 许 晗 （本钢集团有限公司 矿山技术研发所，辽宁 本溪 １１７０００） 摘 要 为综合回收利用本溪某铁选矿厂尾矿，对该尾矿进行了选别试验研究，回收尾矿中可再次利用的铁和石英。 结果表明，采 用再磨-弱磁选-强磁选-铁矿反浮选-石英矿分步浮选联合工艺流程处理该尾矿，得到了产率 ６．２１％、ＴＦｅ 品位 ５９．７５％的铁精矿和产 率 ２１．５１％、ＳｉＯ２品位 ９９．１５％的石英精矿，尾矿资源得到合理利用。 关键词 磁选； 浮选； 反浮选； 尾矿； 铁精矿； 石英； 分步浮选 中图分类号 ＴＤ９８文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１８．０１．０１５ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１８）０１－００６７－０４ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｒｏｍ Ｉｒｏｎ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ｉｎ Ｂｅｎｘｉ ＸＵ Ｂｉａｏ， ＬＩ Ｘｉａｏ， ＣＨＥＮ Ｘｕａｎ-ｎｉａｎ， ＸＵ Ｈａｎ （Ｍｉｎｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｂｅｎｘｉ Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏｒｐ Ｌｔｄ， Ｂｅｎｘｉ １１７０００， Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｍｉｎｅｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｒｏｍ ａｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ ｉｎ Ｂｅｎｘｉ ｔｏ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｒｅｃｏｖｅｒ ｔｈｅ ｖａｌｕａｂｌｅ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｑｕａｒｔｚ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｔｈｅｒｅｉｎ． Ａｓ ａ ｒｅｓｕｌｔ， ａｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＴＦｅ ｇｒａｄｅ ｏｆ ５９．７５％ ａｔ ａ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ６．２１％ ａｎｄ ａ ｑｕａｒｔｚ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＳｉＯ２ｇｒａｄｅ ｏｆ ９９．１５％ ａｔ ａ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ２１．５１％ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｂｙ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｓｔｅｐｗｉｓｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｒｅｇｒｉｎｄｉｎｇ， ｌｏｗ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｒｏｎ ｍｉｎｅｒａｌｓ ａｎｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ-ｓｔａｇｅ ｑｕａｒｔｚ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔａｉｌｉｎｇｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｔａｉｌｉｎｇｓ； ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ； ｑｕａｒｔｚ； ｓｔｅｐｗｉｓｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ 本溪某大型选矿厂年处理铁矿石 １ ２００ 万吨，产 生尾矿 ７００ 多万吨，尾矿全部排入尾矿坝。 通过分析 研究，该尾矿中含有可回收的金属铁矿物和非金属石 英矿物，把该尾矿作为二次资源开发利用，从中回收有 价金属和非金属矿物，可以提高矿产资源利用率，实现 传统产业的优化升级，带动经济结构的调整，推动经济 增长方式的转变［１－６］。 １ 矿石性质 原矿为选矿厂磁选尾矿，矿石中可供回收的主要 矿物是金属矿物铁和非金属矿物石英。 原矿化学多元素分析结果见表 １。 原矿中主要金 属矿物为磁铁矿、赤铁矿，非金属矿物为石英；其它金 属矿物、非金属矿物、硫化物含量甚微。 原矿结构简单，石英与铁矿物连生或与绿泥石连 生，磁铁矿、赤褐铁矿与石英连生，铁矿物和石英矿物 的包裹体、鲕状结构较少。 石英颗粒解离的情况下，铁 矿物和其它矿物也应基本解离。 表 １ 原矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ＴＦｅＣａＯＭｇＯＭｎＯＫ２ＯＮａ２ＯＣｕ ７２．１６１．７６１０．０８１．５２２．３５０．１３０．４２０．２８０．００９ ＣｒＮｉＳＰ２Ｏ５ＴｉＯ２ＺｎＶＭｏＷ ０．１１０．０２１０．２６０．０７９０．０３０．００９０．０１０．０２２０．００９ 对不同细度下铁矿物和石英矿物进行了单体解离 度统计测定，结果见表 ２。 表 ２ 原矿铁矿物和石英矿物单体解离度统计结果 －０．０７４ ｍｍ 粒级含量 ／ ％ 单体解离度／ ％ 铁矿物石英矿物 ５５６３６６ ６０６５６９ ６５７０７４ ７０７６７９ ７５８２８３ ８０８８８７ ８５９２９１ ９０９５９４ ９５９８９８ ①收稿日期 ２０１７－０７－０２ 作者简介 徐 彪（１９８６－），男，辽宁朝阳人，工程师，硕士，主要研究方向为选矿工艺及固体废弃物处理工艺。 第 ３８ 卷第 １ 期 ２０１８ 年 ０２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３８ №１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１８ 万方数据 原矿为选矿厂生产的磁选尾矿，对尾矿进行了全 粒级筛分分析，结果见表 ３。 表 ３ 原矿粒度分析结果 粒级 ／ ｍｍ 产率 ／ ％ 品位／ ％占有率／ ％ ＦｅＳｉＯ２ＦｅＳｉＯ２ ＋０．１５１９．５９ ９．６０７７．９７１８．６７２０．１６ －０．１５＋０．０７４３３．８０９．８９ ７７．５０３３．１６３４．５５ －０．０７４＋０．０４５１６．０６９．５０ ７５．３２１５．１４１５．９５ －０．０４５＋０．０３８１０．１４１０．１２ ７４．１６１０．１８９．９２ －０．０３８＋０．０２５１０．７１１１．３０ ７３．０９１２．０１１０．３２ －０．０２５９．７０ １１．２７７１．１１１０．８５９．１０ 合计１００．００１０．０８７５．８２１００．００１００．００ 全粒级分析结果表明，原矿－０．０７４ ｍｍ 粒级含量 ４６．６１％，粒度较粗。 绝大部分铁矿物、石英矿物分布在 ＋０．０７４ ｍｍ 粒级。 ２ 试验结果及分析 通过对矿石性质的研究，结合探索性试验及相关 文献报道，拟对尾矿采用再磨-磁选-铁矿反浮选-石英 矿分步浮选的工艺流程。 ２．１ 磨矿细度试验 由原矿性质分析可知，９０％以上铁矿物和石英矿 物单体解离，磨矿细度需要达到－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５％ 以上。 按照图 １ 所示流程进行了磨矿细度条件试验， 结果见表 ４。 原矿 磨矿 弱 磁选 0.3 T 强 磁选 磁选铁精矿石英矿物 0.8 T 图 １ 磨矿细度试验流程 表 ４ 磨矿细度试验结果 －０．０７４ ｍｍ 粒级含量／ ％ 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ ＦｅＳｉＯ２ＦｅＳｉＯ２ 磁选铁精矿３９．２６１９．４９６５．６６７６．０８３４．２３ ８５石英矿物６０．７４３．９６８１．５５２３．９２６５．７７ 原矿１００．００１０．０６７５．３１１００．００ １００．００ 磁选铁精矿４０．２４２０．８２６４．４７８３．２０３４．４２ ９０石英矿物５９．７６２．８３８２．７２１６．８０６５．５８ 原矿１００．００１０．０７７５．３８１００．００ １００．００ 磁选铁精矿４０．２９２０．８５６４．５０８３．４６３４．４７ ９５石英矿物５９．７１２．７９８２．７２１６．５４６５．５３ 原矿１００．００１０．０７７５．３７１００．００ １００．００ 试验结果表明，随着磨矿细度增加，单体解离度增 加，铁精矿与石英矿物品位提高，综合考虑，磨矿细度 －０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９０％为宜。 ２．２ 磁选铁精矿反浮选试验 对磁选铁精矿进行了反浮选试验，以提高铁精矿 品位。 由矿石性质分析可知，磁选铁精矿中主要脉石 矿物为石英和绿泥石，根据相关试验研究和文献资料， 反浮选采用一粗五精流程，以氢氧化钠为 ｐＨ 调整剂， 淀粉为抑制剂，油酸、十二胺、混合胺等为捕收剂［７－８］， 试验流程如图 ２ 所示，结果见表 ５。 磁选铁精矿 铁反浮选 粗选 铁反浮选 5段精选 浮选铁尾矿浮选铁精矿 药剂单位g/t 氢氧化钠 淀粉 捕收剂 60 60 20 氢氧化钠 淀粉 捕收剂 24 24 12 图 ２ 磁选铁精矿反浮选捕收剂种类试验流程 表 ５ 磁选铁精矿反浮选捕收剂种类试验结果 捕收剂 种类 产品 名称 产率 ／ ％ 品位 ／ ％ 回收率 ／ ％ 浮选铁精矿１８．５７５１．２２４５．６２ 油酸浮选铁尾矿８１．４３１３．９２５４．３８ 磁选铁精矿１００．００２０．８５１００．００ 浮选铁精矿１２．３１５９．７４３５．３０ 十二胺浮选铁尾矿８７．６９１５．３７６４．７０ 磁选铁精矿１０．００２０．８３１００．００ 浮选铁精矿１４．１１５９．８２４０．５０ 混合胺浮选铁尾矿８５．８９１４．４４５９．５０ 磁选铁精矿１００．００２０．８４１００．００ 试验结果表明，油酸选择性较差，铁精矿品位低； 以十二胺为捕收剂铁精矿品位高，但回收率低。 综合 考虑反浮选铁精矿品位和回收率，混合胺为该矿石的 适宜捕收剂。 ２．３ 石英矿物分步反浮选试验 磁选后的石英矿物中影响石英精矿品质的主要是 部分无法磁选出的铁矿物及细泥，因此采用除杂浮选- 石英提纯反浮选的分步浮选工艺流程。 ２．３．１ 石英除杂浮选 石英除杂浮选采用一粗一扫流程，浮选出铁矿物 及细泥。 除杂浮选采用阳离子捕收剂油酸和两性捕收 剂十二烷基磺酸钠［９－１２］，对捕收剂十二烷基磺酸钠用 量进行了试验，试验流程见图 ３，结果见表 ６。 ８６矿 冶 工 程第 ３８ 卷 万方数据 石英矿物 除杂 粗选 除杂 扫选 杂质除杂石英精矿 药剂单位g/t 油酸 十二烷基磺酸钠 20 油酸 十二烷基磺酸钠 20 图 ３ 石英除杂浮选十二烷基磺酸钠用量试验流程 表 ６ 石英除杂浮选十二烷基磺酸钠用量试验结果 十二烷基磺酸钠用量 ／ （ｇｔ －１ ） 产品 名称 产率 ／ ％ 品位 ／ ％ 回收率 ／ ％ 除杂石英精矿６２．１１９０．２５６７．７５ ５杂质３７．８９７０．４３３２．２５ 石英矿物１００．００８２．７４１００．００ 除杂石英精矿６７．１１９２．７８７５．２７ １０杂质３２．８９６２．１９２４．７３ 石英矿物１００．００８２．７２１００．００ 除杂石英精矿６７．１５９２．８０７５．３１ １５杂质３２．８５６２．１８２４．６９ 石英矿物１００．００８２．７４１００．００ 根据试验结果，综合考虑石英矿品位和回收率，十 二烷基磺酸钠用量 １０ ｇ／ ｔ 为宜。 ２．３．２ 石英提纯反浮选 石英提纯反浮选流程，采用混合胺为捕收剂、硫酸 为抑制剂，由于石英精矿品位需要达到 ９９．００％以上， 因此进行了精选段数试验，结果见表 ７。 表 ７ 石英提纯反浮选精选段数试验结果 精选段数产品名称产率／ ％品位／ ％回收率／ ％ 石英精矿６２．９５９８．８５６７．０８ ７尾矿３７．０５８２．４４３２．９２ 除杂石英矿１００．００９２．７７１００．００ 石英精矿５９．０１９９．０２６２．９８ ９尾矿４０．９９８３．８０３７．０２ 除杂石英矿１００．００９２．７８１００．００ 石英精矿５３．６４９９．１５５７．３２ １１尾矿４６．３６８５．４１４２．６８ 除杂石英矿１００．００９２．７８１００．００ 石英精矿５３．６０９９．１８５７．３０ １３尾矿４６．４０８５．３９４２．７０ 除杂石英矿１００．００９２．７８１００．００ 试验结果表明，石英提纯反浮选采用一粗十一精 的工艺流程较为适宜。 ２．４ 全流程试验 根据条件试验结果，本次尾矿综合利用拟采用再 磨-弱磁选-强磁选-磁选铁精矿反浮选-磁选石英矿除 杂浮选-除杂石英矿反浮选提纯的工艺流程，全工艺流 程如图 ４ 所示，选别结果见表 ８～１０。 石英粗杂 粗选 石英粗杂 扫选 铁精矿尾矿 油酸 十二烷基磺酸钠 20 10 油酸 十二烷基磺酸钠 20 10 铁反浮选 粗选 氢氧化钠 淀粉 混合胺 24 24 12 氢氧化钠 淀粉 混合胺 60 60 20 铁反浮选 5段精选 石英提纯 粗选 石英提纯 11段精选 石英精矿 硫酸 混合胺 4000 70 硫酸 混合胺 2000 40 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.074 mm占90 弱 磁选 0.3 T 强 磁选 0.8 T 图 ４ 尾矿综合利用试验流程 表 ８ 尾矿综合利用试验结果 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ ＦｅＳｉＯ２ＦｅＳｉＯ２ 铁精矿６．２１５９．７５１３．８７３５．８９１．１３ 石英精矿２１．５１０．１５９９．１５０．３１２７．９８ 尾矿７２．２８８．８９７３．９１６３．８０７０．８９ 原矿１００．００１０．０８７５．３６１００．００１００．００ 表 ９ 铁精矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ＴＦｅＣａＯＭｇＯＭｎＯＫ２ＯＮａ２ＯＣｕ １３．１２０．３９５９．７５０．４６０．３５０．０９０．０２０．０７０．００５ ＣｒＮｉＳＰ２Ｏ５ＴｉＯ２ＺｎＶＭｏＷ ０．０５７０．０１７０．０５７０．０３０．０３０．００６０．００５０．００２０．０１５ 表 １０ 石英精矿化学多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３ＣａＯＭｇＯＭｎＯ ９９．１５０．２５０．２１０．０７０．０８０．０１ Ｋ２ＯＮａ２ＯＣｕＣｒＮｉ ０．０６０．０６０．００３０．０７０．００７ 全流程试验得到了合格铁精矿和后续可利用的高 品质石英精矿。 本次试验对现选矿厂生产的磁选铁尾 矿进行了选别研究，回收其中可利用的金属矿物和非 金属矿物，达到了综合利用的目的。 ３ 结 语 １） 对本溪某铁选矿厂尾矿进行了综合回收利用试 ９６第 １ 期徐 彪等 本溪某铁选矿厂尾矿综合利用研究 万方数据 验研究，采用再磨-磁选-铁矿反浮选-石英矿分步浮选联 合工艺流程，得到了产率 ６．２１％、ＴＦｅ 品位 ５９．７５％的铁 精矿和产率２１．５１％、ＳｉＯ２品位９９．１５％的石英精矿，尾矿 资源得到合理利用。 ２） 尾矿综合回收利用符合国家发展政策，可以提 高矿产资源利用率，用先进技术促进传统产业的优化 升级，带动经济结构的调整，推动经济增长方式的 转变。 ３） 选矿厂尾矿的合理利用是开辟新的经济增长 点、减轻或消除选矿尾矿对周围环境污染、延长尾矿库 利用年限、保障企业经济持续发展和社会稳定的必然 选择。 参考文献 ［１］ 毛益平，黄礼富，赵福刚． 我国铁矿山选矿技术成就与发展展望［Ｊ］． 金属矿山， ２００５（２）１－５． ［２］ 赵一鸣． 中国铁矿资源现状、保证程度和对策［Ｊ］． 地质评论， ２００４（４）３９６－４１７． ［３］ 袁致涛，马玉新，李庚辉，等． 某铁尾矿再回收铁矿物试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１６（４）３７－４０． ［４］ 陈志友，冯其明，石 晴． 微细磁铁矿选矿尾矿中回收赤铁矿的工 艺研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１６（５）６０－６３． ［５］ 卓晓军，唐雪峰，王 祥． 磁、重（浮）联合流程回收选厂尾矿中铁 的试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１４（５）３４－３８． ［６］ 陈泽宗，胡 芳，石云良，等． 某选铁尾矿磁化焙烧-磁选试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１３，３３（５）７１－７４． ［７］ 伍喜庆，刘长森，黄志华． 一种铁矿物与石英分离的有效浮选药剂［Ｊ］． 矿冶工程， ２００５，２５（２）４１－４３． ［８］ 任建伟，王毓华． 铁矿反浮脱硅的试验研究［Ｊ］． 矿产保护与利 用， ２００４（１）３１－３４． ［９］ 刘文刚，魏德洲，高淑玲，等． Ｎ-十二烷基-１，３-丙二胺在赤铁矿反 浮选中的应用［Ｊ］．东北大学学报（自然科学版）， ２０１０（１１）１６３２ －１６３９． ［１０］ 胡岳华，王毓华，王淀佐，等．铝硅矿物浮选化学与铝土矿脱硅［Ｍ］． 北京科学出版社， ２００４． ［１１］ Ｖｉｅｉｒａ Ａ Ｍ， Ｐｅｒｅｓ Ａ Ｅ Ｃ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｍｉｎｅ ｔｙｐｅ， ｐＨ， ａｎｄ ｓｉｚｅ ｒａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｑｕａｒｔｚ［Ｊ］． Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， ２００７，２０ （１０）１００８－１０１３． ［１２］ ＦＨＡ埃尔米达里． 两性捕收剂在硅石和赤铁矿表面上的 吸附机理［Ｊ］． 国外金属矿选矿， ２００９（１－２）３８－４０． 引用本文 徐 彪，李 肖，陈煊年，等． 本溪某铁选矿厂尾矿综合利用 研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１８，３８（１）６７－７０． 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