钢厂粉煤灰中回收碳和铁的试验研究.pdf

钢厂粉煤灰中回收碳和铁的试验研究 ① 杨大兵， 王 帅， 甘 杰， 邹 冲， 杨开陆 （武汉科技大学 资源与环境工程学院，湖北 武汉 430081） 摘 要 采用先浮选后磁选的方法从粉煤灰中回收碳和铁，结果表明，当磨矿细度为-74 μm 粒级占 99％，捕收剂煤油用量 300 g／ t， 抑制剂碳酸钠用量 100 g／ t，起泡剂松醇油用量 100 g／ t，磁场强度 300 mT 时，可得到品位 71.45％、回收率 92.50％的碳精矿和品位 62.39％、回收率 82.42％的铁精矿。 关键词 粉煤灰； 磁选； 浮选； 铁精矿； 碳精矿 中图分类号 TD985文献标识码 Adoi10.3969／ j.issn.0253-6099.2018.02.013 文章编号 0253-6099（2018）02-0055-03 Experimental Study on Recovery of Carbon and Iron from Fly Ash of Steel Mills YANG Da-bing， WANG Shuai， GAN Jie， ZOU Chong， YANG Kai-lu （College of Resources and Environmental Engineering， Wuhan University of Science and Technology， Wuhan 430081， Hubei， China） Abstract The fly ash was processed sequentially by flotation and magnetic separation. Results show that， after milled to a fineness of -74 μm 99％， fly ash was floated using 300 g／ t kerosene as the collector， 100 g／ t sodium carbonate as the depressant， 100 g／ t terpineol oil as the frother， and then treated by magnetic separation under a magnetic field intensity of 300 mT， resulting in a carbon concentrate with carbon grade of 71.45％ at a recovery of 92.50％ and an iron concentrate grading 62.39％ Fe at 82.42％ recovery. Key words fly ash； magnetic separation； flotation； iron concentrate； carbon concentrate 粉煤灰是火电厂和各种燃煤锅炉排放的废弃物， 是我国固体废弃污染的主要来源之一。 粉煤灰的大量 排放、堆积，不仅造成土地资源的浪费，而且还严重污 染环境，影响人们的身体健康［1］。 粉煤灰中含有大量有价元素，在资源日益枯竭的 今天，对粉煤灰的回收利用得到了各国的关注。 目前 欧美发达国家粉煤灰的利用率已高达 70％ ～80％，而 我国的利用率约 30％～40％。 从粉煤灰中提取各种有 用元素，使其资源得到充分利用，有利于缓解我国资源 紧缺的现状，提高资源自给率，降低对国外资源的依赖 度［2-3］。 现有研究成果表明，从粉煤灰中回收的碳精 矿和铁精矿的品位和回收率都不高［4-6］。 为了获得较 高的碳和铁回收率和品位［7-10］，本文对粉煤灰进行了 浮选和磁选试验研究。 1 试验原料及方法 1.1 试验原料 试验所用原料是钢铁高炉冶炼产生的烟尘经除尘 器收集形成的粉煤灰，故原料中不仅含有未燃尽的碳 粉，还有一定量的铁元素。 原料多元素分析结果见表1。 表 1 试样多元素分析结果（质量分数） ／ ％ CFeNaKZnPbSiAlMgCa 23.21 31.471.271.413.640.532.821.830.522.37 1.2 试验方法 试验采用浮选法和磁选法分别回收碳和铁，原矿 磨矿后，先经浮选选出碳精矿，浮选尾矿经磁选得到铁 精矿。 试验原则流程如图 1 所示。 ①收稿日期 2017-10-17 作者简介 杨大兵（1965-），男，湖北人，教授，主要研究方向为铁矿石综合利用。 通讯作者 王 帅（1992-），男，山西人，硕士研究生，主要研究方向为选矿工艺及资源综合利用。 第 38 卷第 2 期 2018 年 04 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.38 №2 April 2018 万方数据 原矿 磨矿 浮选 粗选 碳酸钠 煤油 松醇油 扫 选 磁 选 铁精矿尾矿 精 选 碳精矿 图 1 试验原则流程 主要仪器有 XMQ-67 型锥形球磨机，强磁选机， RK／ ZL 型抽滤机，HLXFD 型浮选机，碳 RIMM 湿式弱 磁选机，202-2 型恒温干燥箱。 2 试验结果及分析 2.1 磨矿细度试验 按照图1 所示流程，在磨矿浓度60％，捕收剂煤油 用量 300 g／ t，抑制剂碳酸钠用量 100 g／ t，起泡剂松醇 油用量 100 g／ t，磁场强度 300 mT 条件下进行了磨矿 细度条件试验，结果如图 2～3 所示。 -74 μm粒级含量／ 72 70 68 66 64 62 60 96 94 92 90 88 86 84 82 706476828894100 碳品位／ 碳回收率／ 图 2 磨矿细度对碳精矿品位和回收率的影响 -74 μm粒级含量／ 63.0 62.5 62.0 61.5 61.0 60.5 60.0 83.0 82.5 82.0 81.5 81.0 80.5 706476828894100 铁品位／ 铁回收率／ 图 3 磨矿细度对铁精矿品位和回收率的影响 从图 2 和图 3 可知，磨矿细度对碳精矿和铁精矿 品位和回收率有重要影响。 随着磨矿细度增加，碳精 矿品位逐渐增加，达到一定细度后，品位不再增加，且 有下降的趋势；碳回收率先是增加，达到峰值后开始下 降。 随着磨矿细度增加，铁精矿品位逐渐增加，达到一 定细度后，品位基本不变；铁精矿回收率先增加后下 降。 综合考虑，选择磨矿细度为-74 μm 粒级占 99％。 2.2 浮选试验 2.2.1 捕收剂煤油用量 磨矿细度-74 μm 粒级占 99％，抑制剂碳酸钠用 量 100 g／ t，起泡剂松醇油用量 100 g／ t 时，进行了捕收 剂煤油用量试验，结果见图 4。 由图 4 可知，随着煤油 用量增加，碳精矿品位逐渐降低，回收率逐渐提高。 综 合考虑，确定煤油用量 300 g／ t。 煤油用量／g t-1 75 74 73 72 71 70 94 92 90 88 86 84 82 80 100200300400500 碳品位／ 碳回收率／ 图 4 捕收剂用量对碳精矿指标的影响 2.2.2 抑制剂碳酸钠用量 煤油用量 300 g／ t，其他条件不变，进行了抑制剂 碳酸钠用量试验，结果见图 5。 由图 5 可知，随着碳酸 钠用量增加，碳精矿品位逐渐升高，回收率逐渐降低。 综合考虑，确定碳酸钠用量 100 g／ t。 碳酸钠用量／g t-1 74 73 72 71 70 69 68 96 95 94 93 92 91 90 6080100120140 碳品位／ 碳回收率／ 图 5 抑制剂用量对碳精矿指标的影响 2.2.3 起泡剂松醇油用量 碳酸钠用量 100 g／ t，其他条件不变，进行了起泡 剂松醇油用量试验，结果见图 6。 由图 6 可知，随着松 醇油用量增加，碳精矿品位逐渐降低，回收率逐渐提 65矿 冶 工 程第 38 卷 万方数据 高。 综合考虑，确定松醇油用量 100 g／ t。 松醇油用量／g t-1 74 73 72 71 70 94 93 92 91 90 89 88 6080100120140 碳品位／ 碳回收率／ 图 6 起泡剂用量对碳精矿指标的影响 2.3 磁选试验 对磨矿细度-74 μm 粒级占 99％、煤油用量 300 g／ t、 松醇油用量 100 g／ t、碳酸钠用量 100 g／ t 条件下浮选 得到的尾矿进行了磁场强度试验，结果见图 7。 由图 7 可知，随着磁场强度增加，铁精矿品位逐渐降低，精矿 回收率逐渐提高，当磁场强度达到一定值后，铁精矿品 位和回收率基本不再改变。 综合考虑，确定磁场强度 为 300 mT。 磁场强度／mT 76 73 70 67 64 61 58 90 80 70 60 50 40 30 20 100200300400500 铁品位／ 铁回收率／ 图 7 磁场强度对铁精矿指标的影响 2.4 全流程开路试验 在条件试验基础上，进行了全流程开路试验，试验 数质量试验流程见图 8。 由图 8 可知，全流程开路试 验得到碳精矿碳品位 71.45％、回收率 92.50％，铁精矿 铁品位 62.39％、回收率 82.42％。 3 结 论 采用浮选-磁选法回收粉煤灰中的碳和铁，在磨矿 细度-74 μm 粒级占 99％、捕收剂煤油用量 300 g／ t、抑 制剂碳酸钠用量100 g／ t、起泡剂松醇油用量100 g／ t 时， 可得到碳品位 71.45％、回收率 92.50％的碳精矿；浮选 原矿 磨矿 浮 选 碳酸钠 煤油 松醇油 300 100 100 扫 选 磁 选 铁精矿尾矿 精 选 碳精矿 C品位;Fe品位 C回收率;Fe回收率 图例 产率 23.18;31.50 100.00;100.00 100.00 2.66;43.94 8.10;98.29 70.48 1.44;45.59 4.16;96.95 66.98 26.09;12.06 3.94;1.34 3.50 72.16;1.82 91.90;1.71 29.52 71.45;3.12 92.50;2.97 30.01 4.35;2.71 3.34;2.71 3.01 2.48;43.72 7.50;97.15 69.99 0.18;62.39 0.32;82.42 41.61 5.86;16.35 7.18;14.73 28.38 -74 μm占99 图 8 全流程开路试验数质量流程 尾矿经磁场强度 300 mT 磁选，可得到品位 62.39％、回 收率 82.42％的铁精矿。 参考文献 ［1］ 曾丹林，张 崎，刘胜兰，等. 粉煤灰中有价元素的回收利用研究［J］. 安徽农业科学， 2013，41（36）14006-14008. ［2］ Yang Q C， Shu Hua M A， Zheng S L， et al. 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