白云鄂博西矿非金属矿产资源综合利用的研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N D 眦T A L L U R G I C A LE N G 眦E I 吲G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 白云鄂博西矿非金属矿产资源综合利用的研究① 赵英，郭丽东 内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司，内蒙古包头0 1 4 0 8 0 摘要概述了包钢白云鄂博西矿的矿产资源情况，并对白云鄂博西矿矿产资源进行了物相和化学分析，确定了白云鄂博西矿选 铁前非金属矿产资源综合利用途径，获得了云母精矿、萤石精矿和含硫矿物，在提高铁精矿品位的同时也获得了相关的副产品，更 好地实现包钢集团的精料方针，避免了有用矿产资源的浪费流失，创造了可观的经济效益。 关键词非金属；矿产资源；综合利用；浮选 中图分类号T D 9 2 3文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．1 2 2 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 一0 4 4 2 0 4 1 白云鄂博西矿资源概况 内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司依 托白云鄂博西矿组建而成，是包钢新的原料基地，目前 已探明铁矿石储量约为9 亿吨，氧化稀土储量约为 8 5 0 万吨，五氧化二铌储量约为5 3 万吨。白云鄂博西 矿的铁矿石从其矿物组成及化学成分分析，相对于白 云鄂博主、东矿而言属于低磷、低氟、低稀土的混合型 矿石 m F e ／T F e1 5 ％一8 5 ％ ，自然类型以白云石型和 云母闪石型为主⋯。铁矿石主要有白云岩型氧化矿、 白云岩型磁铁矿、云母闪石型氧化矿、云母闪石型磁铁 矿，还含有部分褐铁矿、菱铁矿和硫铁矿及少量硅酸铁 等矿物，由于含有云母和闪石，而且嵌布颗粒较细，导 致选矿较难。 1 ．1 物相分析及元素的化学分析 选矿试验所用矿石以白云石型云母闪石型为7 3 为主，所取分析试样也为如上比例，多元素化学成分分 析结果见表l ，5 个样品中铁的化学物相分析结果见表2 。 表1 矿石化学成分分析结果 质量分数 ／％ 表2 矿石中铁化学物相分析结果 注M F e 为磁铁矿中铁和半假象赤铁矿中铁之和。 1 白云石型、闪石型虽然铁的品位基本一致，但 其它主要组分含量差异较大。白云石型矿石具有钙镁 高、硅铝低的特点，碱性系数 C a O M g O ／ S i O A l 0 ， 4 ．2 6 ，属碱性矿石的范畴；闪石型矿石中S i O 含量明显增高，碱性系数为1 ．0 5 ，具自熔性矿石的 特征。 2 矿石中可供选矿回收的主要组分是铁，稀土和 铌均可作为综合回收的对象。矿石T F e ／F e O 的比值 为2 ．3 9 ％。 3 需要选矿排除的造渣组分主要是S i O 扑C a O 和 M g O ，三者含量合计白云石型为2 5 ．9 9 ％、闪石型为 3 1 ．1 9 ％，有害杂质磷、硫、钾、钠和氟的含量均较高，特 别是硫表现更为明显。 4 矿石中铁的赋存状态较为复杂，分布在磁铁矿 和半假象赤铁矿中的铁占4 6 ．0 4 ％，此为采用弱磁选工 艺分选矿石中铁矿物时铁的最大理论回收率。白云石 型、云母闪石型其余部分铁主要赋存在碳酸盐类矿物 中，部分呈硫化铁和硅酸铁的形式产出，而以赤铁矿、 ①收稿日期2 0 1 4 0 4 2 9 作者简介赵英 1 9 6 4 一 ，男，山西大同人，工程硕士，高级工程师，现从事冶金分析技术与矿产资源综合利用工作。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 赵英等白云鄂博西矿非金属矿产资源综合利用的研究 褐铁矿出现的铁所占比例很低。试样中的铁除以磁性 铁形式存在外，赤褐铁含量明显较高，硫化铁和硅酸铁 含量类似云母闪石型矿石。 综合化学成分特点，可以认为区内白云石型、闪石 型矿石均具富硫含磷含氟的碱性原生磁铁矿矿石的特 征，但按M F e ／T F e 的比值则属混合型矿石的范畴。 1 ．2 矿物组成及含量 矿石新鲜面在肉眼下多显灰黑色，具块状、浸染 状、条带状或斑杂状构造。经镜下鉴定、x 射线衍射分 析和扫描电镜分析，矿石的组成矿物种类繁多，但大多 含量甚微，对选矿意义不大，可供选矿回收的有用矿物 以铁矿物为主，但其中又以磁铁矿居多，其次是菱铁 矿，假象赤铁矿和褐铁矿含量很低；稀土矿物主要是氟 碳铈矿和独居石；金属硫化物以黄铁矿为主，其次是方 铅矿、闪锌矿和黄铜矿，偶见磁黄铁矿、铜蓝和斑铜矿 零星分布；脉石矿物在白云石型矿石中以白云石 包 括铁白云石 为主，其次是金云母、萤石和钠闪石；闪 石型矿石中则以金云母和钠闪石为主，其次是白云石 和萤石，其它脉石矿物尚见方解石、黑云母、钠辉石、重 晶石、长石和石英。其他微量矿物包括易解石、铌铁 矿、钛铁金红石、黄绿石、磷灰石、锆石、榍石和钛铁矿 等。表3 列出了白云石型、闪石型矿石和综合样中主 要矿物的含量。 表3 矿石中主要矿物的含量 质量分数 ／％ 样品磁铁矿豢簇摹褐铁矿菱铁矿毳潜黄铁矿鼻黍碧 1 ．3巴润分公司产品及可利用资源 从主要矿物含量可以看出，能够回收利用的矿物 有铁矿物、云母、萤石、方解石及氟碳铈镧矿和独居石， 同时在铁精矿除杂脱硫的过程中还可获得黄铁矿作为 副产品旧J ，但目前巴润各民营选厂所用的矿石为巴润 矿业公司生产的表生氧化矿，磁铁矿较少，假象和半假 象赤铁矿与氧化矿比较多，并且含有部分褐铁矿和菱 铁矿，选矿只为单一的铁精矿产品，在磨矿过程中，褐 铁矿由于过磨而泥化损失，而菱铁矿进入铁精矿中影 响了铁精矿的品位，同时杂质含量也没有降低，更谈不 上其它资源的回收利用了。为了使白云鄂博西矿矿产 资源得到有效的利用，尝试采取联合选矿工艺进行探 索，在选铁前将一些非金属矿产资源分别进行选矿回 收，这样使铁精矿也达到了降杂提铁的目的，所获铁精 矿更为优质，同时也可以获得选铁前有用的非金属矿 资源。 2 试验 为了使资源达到有效的利用，同时达到降杂提铁 的目的，使铁精矿产品更为优质，从磨矿之前开始考虑 各方面的影响，并使用联合选矿工艺使能被利用的非 金属矿产资源在选铁前得以回收形成产品，在降低成 本的同时可以增加可观的经济效益。 2 ．1 云母的浮选回收及利用。4 1 矿石经破碎、磨矿使云母单体解离，首先经过螺旋 溜槽一段粗选和两段精选分离一部分云母矿物，螺旋 溜槽的分离云母后的铁矿物，再用浮选的方法将大部 分云母选出。在药剂作用下，云母成为泡沫产品而与 脉石和其它矿物分离。云母浮选可以在酸性或碱性矿 浆中进行，长碳链醋酸胺类的阳离子和脂肪酸类的阴 离子为云母的捕收剂。云母浮选工艺流程中需经过一 段粗选、二段精选，能获得云母精矿，云母选矿生产工 艺见图1 。 原矿 其它矿物 图1 云母选矿流程 云母精矿 云母粉分粗、中、细、超细等4 种规格，8 ～1 2 目 2 ．3 6 1 ．4m m 云母粉用于油毡等屋面材料及电缆包 裹层；4 0 ～6 0 目 0 ．3 8 0 0 ．2 5m m 云母粉用于电焊条 的药皮；6 0 1 2 0 目 0 ．2 5 0 ．1 2 0m m 用于生产云母陶 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 瓷的基本原料；1 0 0 目 0 ．1 4 7m m 或更细用作油漆掺 合剂、橡胶填充剂、塑料填充料等；一2 0 0 目 一0 ．0 7 4 m m 或- 3 2 5 目 - 0 ．0 4 5m m 的超细云母作云母钛珠 光颜料的基体。 2 ．2 硫化矿物的回收及利用K 1 回收完云母的矿浆，由于有含硫的黄铁矿和磁黄 铁矿等硫化矿物，所以在萤石浮选之前必须将硫化矿 物浮选除去，以确保后续萤石精矿的质量。矿浆经浓 缩后调整矿浆的p H 值至5 ．0 ～6 ．0 的范围内，使用丁基 黄药作为捕收剂，采用一段浮选一段扫选来回收硫硫 化矿物精矿。浮选流程见图2 。硫化矿物可作为硫酸 的制造原料加以利用。 回收云母后的矿浆 图2 硫化矿物选矿流程 2 ．3 萤石的回收∞1 回收完硫化矿物的矿浆经过球磨机再磨后用浮选 作业获得萤石 C a F 精矿粉，白云鄂博西矿的萤石存 在形式为萤石．碳酸盐一石英型。这种萤石矿是一种难 选矿，由于萤石和碳酸钙的浮选性质相同，采用常规的 选矿方法，萤石与碳酸钙很难分离。采用特殊的选矿 方法和特殊的药剂，经浮选也能得到合格的萤石精矿。 萤石除钙选矿工艺由一次粗选、多次精选作业组 成，以油酸或其代用品作为捕收剂进行粗选，以硫酸与 酸性水玻璃的混合物作为含钙矿物的抑制剂，硫酸与 酸性水玻璃的比例为1 0 ．5 1 - 2 ，联合用量为0 ．5 ～ 1 ．5k g ／t 原矿。这种萤石除钙浮选工艺具有除钙效率 高、工艺简单、成本低廉的优点，可从高钙型萤石矿中 选出碳酸钙含量很低的特级萤石精矿，萤石的选矿流 程见图3 。 2 ．4 萤石 C a F 的用途 萤石 C a F 的用途十分广泛，随着科学技术的进 步，应用前景越来越广阔。目前主要用于冶金、化工和 建材三大行业，根据用途要求，我国萤石矿产品主要有 四大系列品种，即萤石块矿、萤 氟 石精矿、萤石粉矿 和光学、雕刻萤石一。 C a F 精矿 图3 萤石浮选流程 1 在冶金工业方面。是炼铁、炼钢和铁合金的助 熔剂、排渣剂，生产人造冰晶石的原料。冰晶石在电解 铝生产做助熔剂、搪瓷的增白剂、玻璃的遮光剂。 2 在化学工业中。是生产无水氢氟酸的主要原 料，氟化工 氟里昂、氟聚合物、含氟精细化学品 的基 础原料。在制铝工业中，氢氟酸用来生产氟化铝、人造 冰晶石、氟化钠和氟化镁。在无机氟化工业中，可以生 产杀虫剂、防腐剂、防护剂、添加剂、助熔剂和抗氧化 剂等。 3 在水泥工业方面。在水泥生产中，萤石作为矿 化剂加入。萤石能降低炉料的烧结温度，减少燃料消 耗，同时还能增强烧结时熟料液相粘度，促进硅酸三钙 的形成。在水泥生产中，萤石加入量在一般情况下为 4 ％～5 ％至0 ．8 ％～1 ％。水泥工业对萤石质量要求不 严，一般C a F 含量在4 0 ％以上即可，对杂质含量要求 也不作具体规定。 4 在玻璃工业方面。是生产乳化玻璃、不透明玻 璃和着色玻璃的原料，可降低玻璃熔炼时的温度，改进 熔融体，加速熔融，从而可缩减燃料的消耗比率。 5 在陶瓷工业方面。在陶瓷工业中，萤石主要用 作瓷釉，它能在瓷釉生产过程中起到助色和助熔作用。 如在红色瓷釉中加人萤石后能色泽光亮鲜艳，在陶瓷 生产瓷釉中的萤石加入量一般约1 0 ％一2 0 ％。 6 在航空、航天工业方面。氢氟酸主要用来生产 喷气机液体推进剂，导弹喷气燃料推进剂。 7 在原子能工业方面。氢氟酸主要用来制造 U F 。，再经氟化生成U F 。，通过气体扩散法或气体离心 分离法分离2 3 5 U 。 氢氟酸是有机氟化工的基础原料，它通过与氯仿 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 赵英等白云鄂博西矿非金属矿产资源综合利用的研究 和四氯化碳相互作用，生产毒性小、化学稳定性高的氟 化含氯烃和碳氟化合物，作冷冻剂，空气溶胶促进剂， 溶剂聚合物的中间体和碳氟化合物树脂及弹性体。 8 在医药方面。氟有机化合物还可以制造含氟 抗癌药物、韩馥可的松、含氟碳人造血液、人造心瓣膜 和代用骨胳都离不开萤石。 3 结果与讨论 根据白云鄂博西矿矿石多金属及非金属矿共生的 特点，为了加强矿产品资源综合利用，首先采取经过适 当的磨矿用重选和浮选相结合的方法将云母矿物回 收，其次在回收萤石矿物之前将硫化矿物回收，给萤石 的浮选和磨矿回收创造有利的浮选条件，使这3 种矿 物得以回收利用，形成有用的资源，同时也降低成本， 为后续的铁矿选矿去除了有害的F 、S 、S i 等杂质，获得 更为优质的铁精矿资源，保证包钢的精料原则。 4 结论 对白云鄂博西矿矿物采用联合选矿工艺的研究表 明，采用对选铁矿物前非金属矿物的回收并使之变为 有用的产品是切实可行的，这些非金属矿物的回收，同 时也降低了铁矿物选矿中铁精矿中的s 、F 、S i 等有害 杂质，使后续所选的铁精矿中的有害杂质含量更少，更 能满足包钢的精料方针，并使资源得到更为有效的利 用，降低产品成本的同时可以创造经济效益。 参考文献 [ 1 ] 杨占锋．论白云鄂博西矿的矿产资源开发[ J ] ．包钢科技，2 0 0 3 ， 5 6 ． [ 2 ] J i aMX ，S u nCY ，F e iY ．e ta l ，D i s c u s s i o no nM i n e r a l o g yC h a r a c t e r i s t i c st h a tM a yA f f e c tt h eF l o t a t i o no fS u l f i d eO r e [ C ] ／／P r o c e s s i n g so f X X I VI n t e r n a t i o n a lM i n e r a lP r o c e s s i n g sC o n g r e s s I M P C ，B e i j i n g ， 2 0 0 8 1 1 8 - 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