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陕西某低品位粘土钒矿选矿富集工艺研究 ① 毛益林1,2, 陈晓青1,2, 杨进忠1,2, 王秀芬1,2 (1.中国地质科学院矿产综合利用研究所,四川 成都 610041; 2.中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心,四川 成都 610041) 摘 要 对陕西某低品位粘土钒矿进行了选矿工艺研究,采用“两段加药擦洗⁃磁选”工艺,配合使用新型抑制剂,可获得产率 22.04%、 精矿 V2O5品位 2.71%、回收率 79.31%的钒精矿。 该工艺抛除了大部分低品位尾矿,达到了湿法提钒前提高原料钒品位的目的。 关键词 低品位粘土钒矿; 加药擦洗; 磁选; 抛尾 中图分类号 TD985文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2016.03.011 文章编号 0253-6099(2016)03-0044-03 Enrichment Technology of Low⁃grade Vanadium⁃bearing Clay Ore from Shaanxi MAO Yi⁃lin1,2, CHEN Xiao⁃qing1,2, YANG Jin⁃zhong1,2, WANG Xiu⁃fen1,2 (1.Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources, CAGS, Chengdu 610041, Sichuan, China; 2.Research Center of Multipurpose Utilization of Metal Mineral Resources of China Geological Survey, Chengdu 610041, Sichuan, China) Abstract Beneficiation technology for a low⁃grade vanadium⁃bearing clay ore from Shaanxi Province was studied. The process consisting of a two⁃stage reagent⁃added scrubbing and a magnetic separation, combined with a new type of depressant, produced a vanadium concentrate grade of 2.71% V2O5, with a yield of 22.04% and recovery of 79.31%. Since the majority of the low⁃grade tailings have been discarded with this technique, the purpose of raising the vanadium grade of the feed material for further hydrometallurgy vanadium extraction has been attained. Key words low⁃grade vanadium⁃bearing clay ore; reagent⁃added scrubbing; magnetic separation; tailings discarding 在我国,钒多作为伴生组分赋存于钒钛磁铁矿中, 常在铁冶炼中作为副产物产出。 而作为独立矿床的钒 矿主要赋存在细粒粘土矿中,由于其不易富集,提钒工 艺通常对原矿进行直接浸出提钒。 但由于原矿含钒品 位较低,酸碱原料消耗大,会使提钒成本增高[1-5]。 为 提高提钒原料钒品位,对陕西某粘土钒矿进行了选矿 工艺试验研究。 1 原矿性质 原矿主要化学成分见表 1。 表 1 原矿主要化学成分(质量分数) / % V2O5CaOMgOK2ONa2OCSBaOAl2O3TiO2 0.751.760.310.650.0522.260.120.382.150.082 SiO2MoFP2O5NiCoCrTFeAs 88.34 0.0007 0.0640.79 0.0086 0.001 0.0551.230.005 矿石中金属矿物含量较少,以褐铁矿为主,次为黄 铁矿、钒铁矿、铁钒锐钛矿等。 非金属矿物以石英、云母为主,次为方解石、石墨、 炭质等。 副矿物为磷灰石。 经电镜分析、能谱面分析、相簇分析等可知,钒主 要以吸附状态存在,主要存在于石英、褐铁矿、粘土矿 物等的空洞或裂隙中;次为以类质同象形式置换 6 次 配位的 Al 3+ 而存在于云母等铝硅酸盐矿物中,还有一 部分以游离氧化物的形式存在,其中吸附态和类质同 象占 99%以上。 -2 mm 原矿筛析结果见表 2。 从原矿筛析结果及 分布状况来看,随着矿石粒度减小,V2O5品位提高,说 明含钒矿物主要赋存在易磨碎的矿石中。 2 试验结果与讨论 2.1 原矿直接分级试验 原矿直接分级,可丢弃部分尾矿。 称取-2 mm 原矿 ①收稿日期 2015-12-29 基金项目 中国地质调查项目(1212011120316) 作者简介 毛益林(1983-),男,四川广安人,工程师,硕士研究生,主要从事矿物加工研究工作。 第 36 卷第 3 期 2016 年 06 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.36 №3 June 2016 表 2 -2 mm 原矿筛析结果 粒级/ mm产率/ %V2O5品位/ %分布率/ % +1.0 13.460.396.96 -1.0+0.533.46 0.4017.84 -0.5+0.312.45 0.599.86 -0.3+0.154.53 0.744.46 -0.15+0.07514.59 0.7013.67 -0.075+0.0454.03 0.914.88 -0.045+0.0381.38 0.821.50 -0.038 16.101.9040.84 合计100.000.75100.00 适量,加水浸湿矿物,适当搅拌后采用 325 目(0.040 mm) 分级,取细粒级为精矿产品,其余产品作为尾矿丢弃。 原矿直接分级试验结果见表 3。 表 3 原矿直接分级试验结果 产品名称产率/ %V2O5品位/ %回收率/ % 精矿17.62.2452.61 尾矿82.40.4347.39 原矿100.000.75100.00 由表 3 可知,尾矿品位偏高。 这是由于直接分级 是将呈细粒分布的含钒矿物随细泥产出,吸附于粗粒 矿物间隙的含钒矿物随大量尾矿被丢弃,造成尾矿含 钒较高,精矿产品综合指标较低。 2.2 浮选试验 由工艺矿物学分析结果可知,原矿中 V2O5绝大 部分以吸附和类质同象形式存在于粘土矿物、云母、褐 铁矿等矿物中。 为使钒矿物得到最大程度富集,可考 虑重点富集钒矿物的载体,以达到富集钒矿物的目的。 采用十二胺盐酸盐(100+50+30 g/ t)强化捕收云 母等铝硅酸盐,油酸钠(400+200+100 g/ t)捕收褐铁矿 及粘土矿物,共采用 3 次粗选对钒矿物进行富集,浮选 时间分别为 7 min、5 min、5 min,结果见表 4。 表 4 浮选试验结果 产品名称产率/ % V2O5品位/ %V2O5回收率/ % 精矿 14.271.297.24 精矿 223.641.1234.71 精矿 37.961.1211.68 精矿 1+精矿 2+精矿 335.871.1453.63 尾矿64.130.5546.37 原矿100.000.76100.00 采用浮选工艺可使回收率达到 53.63%,但精矿品 位较低,仅为 1.14%,富集比达不到理想指标。 这是由 于原矿中含泥较多,且有用组分钒大部分为粘土矿物, 多分布在细粒级中,而且磨矿之后也会产生大量的次 生矿泥,这部分矿泥与细粒级的粘土矿物一起,在浮选 过程中呈分散状态,将会恶化浮选环境,造成浮选过程 难以控制,达不到选择性捕收有用矿物的目的,造成钒 精矿产品质量下降。 同时使药剂制度变得复杂,加药 点增多,药剂消耗量加大,工业生产过程中不易控制, 而且钒精矿产品中所含的捕收剂、起泡剂等浮选药剂 对后续的湿法提钒工艺有明显影响。 因此,不宜采用 浮选工艺回收该类型粘土钒矿。 2.3 重选试验 对于含泥较多、且含泥矿物中钒矿物分布较为集 中的矿石,重选脱除矿泥得到相对富集的精矿产品,是 一种较为经济便捷的选矿措施。 针对该粘土钒矿泥质 矿物含钒这一矿石特性,优先考虑采用重选脱泥进行 钒矿物富集。 将-2 mm 原矿磨至不同粒度,通过摇床选别,分 别获得细泥精矿。 重选工艺条件冲程 1 cm、冲次 150 次/ min。 重选试验结果见表 5。 表 5 重选工艺试验结果 磨矿 细度 产品 名称 产率 / % V2O5品位 / % 回收率 / % 精矿14.672.4346.89 -2 mm 原矿尾矿85.33 0.4753.11 原矿100.000.76100.00 -0.075 mm 占 42.7% 精矿18.922.3258.57 尾矿81.080.3841.43 原矿100.000.75100.00 -0.075 mm 占 65.2% 精矿28.101.7466.12 尾矿71.900.3533.88 原矿100.000.74100.00 -0.075 mm 占 79.0% 精矿28.691.7265.80 尾矿71.310.3634.20 原矿100.000.75100.00 由表 5 可以看出,-2 mm 原矿直接重选,钒精矿 品位为 2.43%,但回收率只有 46.89%;随着磨矿细度 增加,回收率呈增加趋势,但精矿品位呈下降趋势。 经 过摇床重选富集获得的精矿产品,其品位及回收率都 优于浮选工艺富集获得的精矿产品,但还有待提高。 2.4 擦洗试验 根据工艺矿物学结果,钒主要以吸附状态存在,主 要存在于石英、褐铁矿、粘土矿物等的空洞或者裂隙 中,必须采取合适的工艺手段使其从吸附状态中解离 出来,并对其进行富集,否则难以保证钒精矿品位及回 收率。 擦洗工艺对处理存在于矿物空洞和裂隙中的有用 矿物是一种行之有效的方法[6]。 擦洗工艺原则流程 见图 1。 54第 3 期毛益林等 陕西某低品位粘土钒矿选矿富集工艺研究 B3 ,0 3 1,0 23D3 0.15 mm-0.15 mm 图 1 擦洗工艺原则流程 试验过程中,为考察药剂对擦洗工艺的影响,进行 了不加或加入抑制剂 EMF-19 的对比试验。 EMF-19 为中国地质科学院矿产综合利用研究所研发的新型选 矿药剂,对矿泥具有高效的分散效果,同时对含钙镁及 硅酸盐脉石具有良好的选择性抑制作用,能实现含钒 粘土矿物与细粒脉石矿物的有效分离。 试验结果见 表 6。 表 6 擦洗工艺试验结果 试验 条件 产品 名称 产率 / % V2O5品位 / % 回收率 / % 精矿25.141.9667.60 不加药 中矿2.231.143.50 尾矿72.630.2928.90 原矿100.000.73100.00 精矿14.603.1764.43 加药 中矿9.320.628.04 尾矿76.080.2627.53 原矿100.000.72100.00 表 6 结果表明,不加药时回收率较加药时稍高,但 精矿 V2O5品位远低于加药时的精矿品位,同时加药 时精矿产率较小,抛尾相对较多,进入后续湿法冶金提 钒作业的物料处理量大大减小。 故确定采用加药擦洗 工艺对该类型粘土钒矿进行富集。 2.5 全流程试验 对加药擦洗工艺进行了详细的条件试验,发现中 矿及尾矿品位稍高,这是由于试验过程中用的原矿为 -2 mm 物料,只经过破碎而未经过磨矿,对于包裹于 矿物内部的钒难于通过擦洗而解离出来。 为了降低中 矿品位,对中矿及尾矿再磨后进行二次擦洗,进一步回 收含钒矿物。 由于还有少部分钒矿物存在于褐铁矿中,应采用 强磁选对其载体矿物褐铁矿进行回收,以达到回收该 部分钒矿物的目的。 故最后确定采用“两段加药擦洗⁃ 磁选”的工艺流程。 对确定的试验流程进行了详细的试验,确定了各 影响因素最优条件。 按照最优条件进行了全流程试 验,试验流程见图 2,结果见表 7。 B3 20 min A0g/t EMF-19 2400 ,0 63 ,0 1,0 232 D23 233 3 231 * 1,0 10 minEMF-19 1300 -0.074 mmC42.1 0.15 mm-0.15 mm 1248 kA/m 图 2 全流程试验流程 表 7 全流程试验结果 产品名称产率/ % V2O5品位/ % 回收率/ % 精矿 112.823.3256.49 精矿 25.641.5911.90 精矿 33.582.3010.92 总精矿22.042.7179.31 尾矿77.960.2020.69 原矿100.000.75100.00 经“两段加药擦洗⁃磁选”工艺,可获得产率 22.04%、 V2O5品位 2.71%、回收率 79.31%的钒精矿,钒得到了 有效富集。 3 工艺解决的关键技术问题 国内粘土钒矿提钒工艺通常对 V2O5品位 1.4%以 上的钒矿采用原矿焙烧⁃浸出或直接浸出的提钒工艺, 而不经过选矿富集。 对于 V2O5品位 1.4%以下的粘土 钒矿,由于钒品位较低,导致酸碱原料消耗大,使提钒 成本增高,同时环境污染情况严重,多直接丢弃或不予 开采。 本文采用“两段加药擦洗⁃磁选”的选矿工艺技术 方法,可使介于边界品位以上(V2O5≥0.5%)的低品位 粘土钒矿得到有效富集,抛除大部分尾矿,获得较高品 位的钒精矿产品。 使现有技术下不能得到有效利用的 低品位粘土钒矿变成可利用资源,提高了资源的利用率。 经过富集后的钒精矿可直接进入湿法冶金提钒作 业,能有效减少酸碱等原材料的消耗,减少了废渣及废 (下转第 50 页) 64矿 冶 工 程第 36 卷 表 8 抛尾尾矿主要矿物含量及单体解离度测定结果 矿物组成含量/ %单体解离度/ % 钛磁铁矿5.6550.00 钛铁矿4.2689.65 硫化物1.0280.12 脉石89.0793.34 抛尾尾矿镜鉴分析结果表明,样品中钛磁铁矿含量 很少,以它形粒状为主,半自形、它形晶品质不高,嵌布 粒度为 0.03~0.45 mm,部分中度、重度绿泥石化蚀变, -40 μm 粒级与钛铁矿一起呈稀疏浸染状嵌布在脉石 中,属于合理损失;钛铁矿含量很少,半自形晶、它形晶 都有,以它形粒状为主,嵌布粒度在 0.03~0.35 mm 之 间,部分被脉石网状交代,主要为贫连生体,与脉石连 生较多,与钛磁铁矿的连生体很少,属于合理损失。 2.5 抛尾对后续选别的影响 为了粗略估算采用 ZCLA 抛尾的经济效益,以攀 枝花密地选矿厂为例,该厂年处理原矿量 1 400 万吨, 按照原矿 TFe 品位 30%、抛尾后原矿 TFe 品位 32%、 总尾矿 TFe 品位 14%计 不抛尾情况,年产铁精矿 1 400(30-14)(54-14)= 560 万吨 抛尾情况,年产铁精矿 1 400(32-14)(54-14)= 630 万吨 增加了 ZCLA 抛尾后,在年处理量不变的情况下, 预计密地选矿厂每年能增加 70 万吨铁精矿。 3 结 论 1) 原矿通过 ZCLA 预选抛尾,减少了后续的磨矿 量,能够抛去产率12.99%的尾矿,尾矿 TFe 品位 10.08%、 TiO2品位 4.62%、mFe 含量 0.64%,尾矿可作为废石直 接排入尾矿库,其精矿 TFe 品位可提高 2.90 个百分 点。 以攀枝花密地选矿厂为例,在年处理量不变的情 况下,增加 ZCLA 预选抛尾,每年可增产 70 万吨铁 精矿。 2) 尾矿性质分析表明ZCLA 选矿机对粗粒级物 料的铁钛回收效果很好,但对细粒物料中的钛铁矿回 收效果不理想,最好的粒度回收下限为 0.154 mm。 尾 矿中钛磁铁矿、钛铁矿含量少,钛磁铁矿品质不高,多 为中度、重度绿泥石化蚀变,-40 μm 粒级与钛铁矿一 起呈稀疏浸染状嵌布在脉石中,钛铁矿以它形晶体为 主,多与脉石连生且被脉石网状交代。 3) 新型 ZCLA 选矿机对攀枝花钒钛磁铁矿进行 预选抛尾指标较好,经济可行,为攀枝花低品位钒钛磁 铁矿及表外矿提供了一种预选抛尾新工艺。 参考文献 [1] 李兴华. 攀枝花钒钛磁铁矿综合利用技术路线图研究[D]. 昆明 昆明理工大学国土资源工程学院,2011. 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