某铁尾矿再回收铁矿物试验研究.pdf

某铁尾矿再回收铁矿物试验研究 ① 袁致涛１， 马玉新１， 李庚辉２， 李丽匣１， 阎 赞１ （１．东北大学 资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳 １１００００； ２．本溪钢铁（集团）有限责任公司 南芬选矿厂， 辽宁 南芬 １１７０００） 摘 要 对某 ＴＦｅ 品位为 １８．５７％的铁尾矿进行了再回收试验研究。 通过预富集、弱磁选可获得铁品位 ６６．０９％、回收率 ２６．０８％的弱 磁选精矿；对弱磁选尾矿进行强磁选⁃阴离子反浮选可获得铁品位 ５４．２９％、回收率 ３７．２９％的反浮选精矿。 对反浮选产品进行分析 可知，铁闪石无选择性分配是造成反浮选作业选别效率低的主要原因。 关键词 铁尾矿； 预富集； 弱磁选； 强磁选； 阴离子反浮选 中图分类号 ＴＤ９８１文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０４．０１０ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１６）０４－００３７－０４ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇ Ｉｒｏｎ Ｍｉｎｅｒａｌｓ ｆｒｏｍ Ｉｒｏｎ Ｔａｉｌｉｎｇｓ ＹＵＡＮ Ｚｈｉ⁃ｔａｏ１， ＭＡ Ｙｕ⁃ｘｉｎ１， ＬＩ Ｇｅｎｇ⁃ｈｕｉ２， ＬＩ Ｌｉ⁃ｘｉａ１， ＹＡＮ Ｚａｎ１ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１００００， Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎａｎｆｅｎ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ， Ｂｅｎｘｉ Ｉｒｏｎ ＆ Ｓｔｅｅｌ （Ｇｒｏｕｐ） Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｎａｎｆｅｎ １１７０００， Ｌｉａｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔｏ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｅ ｔｈｅ ｒｅｄ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ａ ＴＦｅ ｇｒａｄｅ ｏｆ １８．５７％． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｒｅ⁃ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｏｗ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ （ＬＩＭＳ）， ａｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ６６．０９％ ＴＦｅ ａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ２６．０８％ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ． Ｗｈｅｒｅａｆｔｅｒ， ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ （ＨＩＭＳ） ａｎｄ ａｎｉｏｎｉｃ ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｔｈｅ ＬＩＭＳ ｔａｉｌｉｎｇｓ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ５４．２９％ ＴＦｅ ｗｉｔｈ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ３７．２９％． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ， ｔｈｅ ｐｏｏｒ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｍａｙ ｂｅ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｎｏｎ⁃ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒｕｎｅｒｉｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｉｒｏｎ ｔａｉｌｉｎｇｓ； ｐｒｅ⁃ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ； ｌｏｗ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ａｎｉｏｎｉｃ ｒｅｖｅｒｓｅ ｆｌｏａｔａｔｉｏｎ 我国铁矿石资源的特点是储量大、矿石类型多，但 是贫矿多、富矿少、组分复杂、质量不高，因此在选别过 程中会产生大量尾矿［１－３］。 我国铁尾矿堆存量大而综 合利用率低，不仅占用大量土地，造成资源浪费，甚至 会污染环境［４］。 铁尾矿虽然是经过选别而剩下的废 弃物，但部分铁尾矿中仍含有大量有用成分，过去由于 选矿等科技水平的限制，不能充分回收利用，但是随着 科学技术的不断发展和自然资源的紧缺，铁尾矿作为 二次资源越来越受到人们重视［５－７］。 辽宁某选厂处理鞍山式磁铁矿石和鞍山式赤铁矿 石，其磁铁矿选别流程为单一磁选流程，赤铁矿分选流 程为弱磁⁃强磁⁃阴离子反浮选。 近年来，随着开采量 的增加，矿石性质发生了变化，排出的尾矿铁品位较 高，金属铁大量流失。 因此，以选矿厂磁铁矿处理车间 和赤铁矿分选车间的总尾矿为研究对象，在尾矿特性研 究基础上，进行预富集⁃弱磁选⁃强磁选⁃阴离子反浮选试 验研究，为该尾矿中铁的回收提供适宜的再选方案。 １ 试验原料 某选铁尾矿主要化学成分组成、铁化学物相分析 结果分别如表 １～２ 所示。 表 １ 铁尾矿主要化学成分（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＳｉＯ２ＣａＯＡｌ２Ｏ３ＭｇＯＰ２Ｏ５ＳＯ３Ｋ２Ｏ １８．５７６１．６０１．７５１．４２３．１１０．０６１．６００．３２ 由表 １ 可知，该铁尾矿 ＴＦｅ 品位为 １８．５７％，ＳｉＯ２ 含量较高，为 ６１．６０％。 其它成分如 ＣａＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ ①收稿日期 ２０１６－０２－２８ 基金项目 陕西省尾矿资源综合利用重点实验室开放基金（２０１４ＳＫＹ⁃ＷＫ０１１） 作者简介 袁致涛（１９７１－），男，湖北大冶人，博士，教授，主要研究方向为磁电选矿技术与理论。 第 ３６ 卷第 ４ 期 ２０１６ 年 ０８ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３６ №４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１６ 含量均较低。 表 ２ 铁尾矿铁化学物相分析结果 铁物相含量／ ％铁占有率／ ％ 赤（褐）铁矿中铁７．９２４２．４９ 磁铁矿中铁５．５０２９．５１ 碳酸铁中铁１．９４１０．４１ 硫化铁中铁１．３８７．４０ 硅酸铁中铁１．９０１０．１９ 全铁１８．６４１００．００ 由表 ２ 可以看出，该尾矿中铁元素主要以赤（褐） 铁矿和磁铁矿形式存在，碳酸铁中铁含量为 １．９４％，硫 化铁中铁含量较低，硅酸铁中铁含量为 １．９０％。 尾矿 经强磁富集后，碳酸铁、硅酸铁的存在会对浮选产生不 利影响。 另外，ＸＲＤ 分析结果表明，该尾矿中主要脉 石矿物为石英和铁闪石。 该尾矿粒度组成分析及金属分布率情况见表 ３。 表 ３ 铁尾矿粒度组成及各粒级金属分布率 粒级／ ｍｍ产率／ ％ＴＦｅ 品位／ ％金属分布率／ ％ ＋０．１８８ ３４．２８１５．１６２９．１６ －０．１８８＋０．１００１０．２４ ２１．０３１２．０８ －０．１００＋０．０７４１９．８６ ２２．０７２４．６０ －０．０７４＋０．０４５１２．９４ ２０．０８１４．５８ －０．０４５＋０．０３８６．２２ １６．５５５．７８ －０．０３８ １６．４６１４．９４１３．８０ 合计１００．００１７．８２１００．００ 由表 ３ 可知，该铁尾矿粒度组成较粗，＋０．０７４ ｍｍ 粒级含量与金属分布率分别为 ６４．３８％和 ６５．８４％。 除 ＋０．１８８ ｍｍ 粒级和－０．０４５ ｍｍ 粒级外，各粒级全铁品 位均在 ２０％左右，相差不大，不能预先抛去某个粒级。 因此，要保证该尾矿中铁矿物得到充分回收和最终精 矿品位，必须经过磨矿后再选。 该铁尾矿的铁矿物及脉石单体解离度分析结果表 明，铁矿物与脉石矿物单体解离度均较低，铁矿物单体 解离度为 ５３．６６％，脉石矿物单体解离度为 ５６．５６％。 随着铁尾矿粒度逐渐变细，铁矿物与脉石矿物单体解 离度逐渐提高。 －０．０３８ ｍｍ 粒级铁矿物与脉石矿物单 体解离度最高，分别为 ７８．９９％和 ８２．８２％。 因此必须 通过磨矿来提高矿物单体解离度。 ２ 试验方案 根据铁尾矿矿物组成与粒度组成特性，拟先对该 铁尾矿进行预富集试验，通过预富集既可以提高后续 入选品位、有效排出部分尾矿，又可以减少后续磨矿 量、降低能耗。 预富集精矿通过弱磁选回收磁铁矿，弱 磁选尾矿主要为赤铁矿，通过强磁⁃阴离子反浮选回收 赤铁矿。 对反浮选产品进行 ＸＲＤ 和扫描电镜分析，找 出影响浮选产品品位的主要原因。 由该尾矿的化学物相分析结果可得，该尾矿中强 磁性铁含量为 ５．５０％，赤（褐）铁矿中铁含量为 ７．９２％。 由于强磁性铁含量不高，并且尾矿中同时含有磁铁矿 和赤（褐）铁矿，因此采用实验室 ＳＬｏｎ－５００ 型立环脉 动高梯度强磁选机对该尾矿进行铁矿物预富集试验。 该设备的背景磁感应强度可调，磁介质为 １．５ ｍｍ 介质 棒，冷却水压为 ０．１５ ＭＰａ，转环转速 ２ ｒ／ ｍｉｎ，脉动冲次 ２００ 次／ ｍｉｎ，给矿流量 ３ Ｌ／ ｍｉｎ，预富集条件试验每次 给矿量为 ３ ｋｇ。 弱磁选试验在 ＲＫ／ ＣＲＳΦ４００３００ 筒式磁选机中 进行，每次试验给矿量为 ３ ｋｇ，给矿流量为 ３ Ｌ／ ｍｉｎ。 浮选试验在 ＸＦＤⅢ－０．７５Ｌ 浮选机中进行，采用油 酸钠为捕收剂、淀粉为抑制剂、ＣａＯ 为活化剂、ＮａＯＨ 为 ｐＨ 调整剂。 每次给矿量为 ２００ ｇ，依次加入 ｐＨ 调 整剂、抑制剂、活化剂、捕收剂，每次加药调浆时间为 ３ ｍｉｎ，浮选时间 ６ ｍｉｎ。 ３ 试验结果及讨论 ３．１ 预富集试验 不同背景磁感应强度条件下的预富集试验结果如 图 １ 所示。 2*-A8,T 30 28 26 24 22 20 100 95 90 85 80 75 70 0.20.30.40.50.6  32 pH10.0 , CaO A33 -0.045 mmC50 0.5 T 0.5 T 79.58 kA/m pH10.0 A3 23 2 3 0.60;3.91 100.00;100.00 3 Cu8 ; S8 Cu/;5 ; S/;5 5 100.00 0.23;3.44 37.81;86.56 98.39 5.45;36.86 98.84;103.03 10.92 7.74;36.32 161.03;116.48 12.53 0.62;8.08 117.70;236.62 114.33 0.11;5.05 18.86;133.58 103.41 0.14;6.93 24.87;195.15 109.99 0.095;4.99 16.33;132.63 103.64 0.11;5.91 19.93;162.94 107.73 0.083;3.92 13.92;101.37 101.15 23.26;32.63 62.19;13.45 1.61 4.48;35.66 71.34;87.55 9.59 18.37;38.45 89.69;28.94 2.94 0.81;38.46 8.54;62.52 6.35 0.55;36.55 6.01;61.57 6.58 0.53;28.95 3.60;30.31 4.09 0.064;2.86 10.32;71.06 97.06 图 ３ 闭路试验数质量流程 表 ９ 工业应用结果 条件产品名称铜品位／ ％铜回收率／ ％ 铜精矿１９．４２８６．８２ 应用前选铜尾矿０．０５１１３．１８ 原矿０．３８１００．００ 铜精矿１９．８２８７．８３ 应用后选铜尾矿０．０４９１２．１７ 原矿０．４０１００．００ ４ 结 论 １） 实验室研究结果表明１ ５００ ｇ／ ｔ 石灰＋１００ ｇ／ ｔ ＨＭＸ⁃２ 抑制方案，可获得铜精矿铜品位为 １８．３７％、回 收率 ８９．８６％，指标优于单一石灰抑制剂指标，铜精矿 铜品位提高了 ２．７２ 个百分点，回收率提高了 ０．８８ 个百 分点。 ２） 工业应用结果表明使用该新型抑制后，选厂 铜精矿品位为 １９．８２％，回收率为 ８７．８３％，尾矿品位为 ０．０４９％，选厂铜精矿品位提高 ０．４ 个百分点，回收率提 高 １．０１ 个百分点。 ３） 新型抑制剂 ＨＸＭ⁃２ 作为铜硫分离的辅助抑制 剂，能减少石灰用量，使得矿浆泡沫层稳定，操作便利， “跑槽”现象消失，浮选指标得到了有效改善。 参考文献 ［１］ 程建国，廖 乾，周 韫，等． 铁多金属矿综合回收铁铜硫选矿工 艺研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１４（６）３３－３７． ［２］ 乔吉波，王少东，简 胜，等． 澳大利亚某含硫铁铜矿的选矿工艺 研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１４（２）４６－４９． ［３］ 周 源． 大冶铁矿无石灰铜硫分离工艺的研究［Ｊ］． 金属矿山， ２００２（２）３４－３６． ［４］ 孙小俊，顾帼华，李建华，等． 捕收剂 ＣＳＵ３ 对黄铜矿和黄铁矿浮 选的选择性作用［Ｊ］． 中南大学学报（自然科学版）， ２０１０，４２ （２）４０６－４１０． ［５］ 王淀佐． 矿物浮选与浮选剂理论与实践［Ｍ］． 长沙中南工业大 学出版社， １９８６． ［６］ 邱廷省，徐其红，匡敬忠，等． 某复杂硫化铜矿铜硫分离试验研究 ［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１１，３１（２）４５－４８． ［７］ 余新阳，周 源． 铜硫分离中无机抑制剂的研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２００５，２５（４）３３－３８． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ４０ 页） 铁矿物由于夹杂进入尾矿中也是造成尾矿品位偏高的 原因之一。 ４ 结 论 １） 某铁尾矿 ＴＦｅ 品位为 １８．５７％，铁元素主要以 赤（褐）铁矿和磁铁矿形式存在，铁占有率分别为 ４２．４９％ 和 ２９．５１％，主要脉石矿物为石英和铁闪石。 该铁尾矿 粒度组成较粗，＋０．０７４ ｍｍ 粒级占 ６４．３８％，单体解离 度较低，铁矿物的单体解离度为 ５３．６６％。 ２） 该尾矿经过预富集、弱磁选可获得铁品位 ６．０９％、回收率为 ２６．０８％的弱磁选精矿。 弱磁选尾矿 经强磁选⁃阴离子反浮选可获得铁品位 ５４．２９％、回收 率为 ３７．２９％的反浮选精矿。 ３） 反浮选作业选别效率低的主要原因为铁闪石 的无选择性分配，同时细粒铁矿物由于夹杂进入尾矿 中也是造成尾矿铁品位偏高的原因之一。 参考文献 ［１］ 张 旭． 低品位铁矿资源开发利用问题研究［Ｄ］． 北京中国地质 大学（北京）工程技术学院， ２０１４． ［２］ 张久铭，王贵成，何亚丽． 我国铁矿资源的秉赋特征与可持续开发 利用研究［Ｊ］． 中国矿业， ２００７（７）３６－３９． ［３］ 谭宝会，朱 强，陈 莹，等． 我国尾矿综合利用现状及存在的问 题和发展对策［Ｊ］． 矿山机械， ２０１３（１１）１－４． ［４］ 黄勇刚． 我国铁尾矿资源的利用现状及展望［Ｊ］． 资源与产业， ２０１３（３）４０－４４． ［５］ 陈 虎，沈卫国，单 来，等． 国内外铁尾矿排放及综合利用状况 探讨［Ｊ］． 混凝土， ２０１２（２）８８－９２． ［６］ 张淑会，薛向欣，金在峰． 我国铁尾矿的资源现状及其综合利用 ［Ｊ］． 材料与冶金学报， ２００４（４）２４１－２４５． ［７］ 邓 文，江登榜，杨 波，等． 我国铁尾矿综合利用现状和存在的 问题［Ｊ］． 现代矿业， ２０１２（９）１－３． ４４矿 冶 工 程第 ３６ 卷