内蒙古某锌铁矿选矿试验研究.pdf

内蒙古某锌铁矿选矿试验研究 ① 王学军１， 刘 旭２ （１．内蒙古兴业集团股份有限公司，内蒙古 赤峰 ０２４０２８； ２．长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 对内蒙古某锌铁矿进行了选矿试验研究。 采用先浮选后磁选、阶磨阶选的回收工艺流程，获得了含锌 ５７．５７％、回收率 ９３􀆱 ８０％的锌精矿和 ＴＦｅ 品位 ６５．１８％、回收率 ６１．７９％的铁精矿。 关键词 锌铁矿； 浮选； 磁选； 阶段磨矿； 阶段选别 中图分类号 ＴＤ９２文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１４．０２．０１４ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１４）０２－００５４－０３ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｃｅｒｔａｉｎ Ｚｉｎｃ⁃Ｉｒｏｎ Ｏｒｅ ｉｎ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ＷＡＮＧ Ｘｕｅ⁃ｊｕｎ１， ＬＩＵ Ｘｕ２ （１．Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｘｉｎｇｙｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈｉｆｅｎｇ ０２４０２８， Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｍｉｎｅｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ ａ ｚｉｎｃ⁃ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｆｒｏｍ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｗｉｔｈ ａ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅｌｙ ｏｆ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ ｂｙ ｓｔａｇｅ⁃ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｓｔａｇｅ⁃ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｉｔ ｙｉｅｌｄｅｄ ａ ｚｉｎｃ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ａｐｐｒｏａｃｈｉｎｇ ５７．５７％ Ｚｎ ｇｒａｄｅ ａｔ ９３．８０％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ， ａｎｄ ａｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＴＦｅ ｇｒａｄｅ ｏｆ ６５．１８％ ａｔ ６１．７９％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｚｉｎｃ⁃ｉｒｏｎ ｏｒｅ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｓｔａｇｅ⁃ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｓｔａｇｅ⁃ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ 我国是锌资源大国，锌的消费量也居世界前列，随 着建筑业、汽车工业等领域对镀锌钢板等需求的增加， 未来世界对锌的需求量将大幅上升。 因此，对锌资源 的高效开发利用极为重要［１－３］。 通常，单一的锌矿床 较为少见，多与铁、铅等其他金属共生。 内蒙古某矿中 主要可回收矿物为闪锌矿和磁铁矿，本文通过工艺矿 物学研究和选矿试验研究，确定了适合该矿的工艺流 程，实现了锌、铁的综合回收。 １ 原矿性质 原矿样多元素化学成分分析结果见表 １。 主要矿 物的化学物相分析结果分别见表 ２ 和表 ３。 该矿石属 低磷高硫含锌半自熔性原生磁铁矿矿石，矿石中可供 选矿回收的主要元素锌和铁的品位分别为 ２．４５％和 ２４􀆱 ７０％；铜、铅、铋和钼等其他有价金属均因含量太低 综合利用的价值不大。 为达到富集铁、锌等有用矿物 的目的，需要选矿排除或降低的脉石组分主要是 ＳｉＯ２ 和 ＣａＯ，二者合计含量为 ５１．０５％。 物相分析结果表 明，矿石中锌主要以硫化锌形式存在，铁主要呈磁铁矿 和含铁硅酸盐类矿物产出。 表 １ 矿石主要化学成分（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯＦｅ２Ｏ３ＺｎＰｂＣｕＢｉＭｏＳｉＯ２ ２４．７０８．６１２５．７２２．４５０．０２２０．０２２０．０２７０．０２１３０．２３ Ａｌ２Ｏ３ ＣａＯＭｇＯＭｎＯ Ｎａ２ＯＫ２Ｏ ＰＳＩｇ ３．９３２０．８２１．６１２．２８０．０６３０．１００．０５０１．４１１．３２ 表 ２ 矿石中锌化学物相分析结果／ ％ 锌相含量／ ％分布率／ ％ 硫化锌２．３０９３．８８ 硫酸锌痕量 氧化锌０．０４１．６３ 锌铁尖晶石０．１１４．４９ 合计２．４５１００．００ 表 ３ 矿石中铁化学物相分析结果 铁相含量／ ％分布率／ ％ 磁铁矿中铁１５．００６０．７３ 假象赤铁矿０．２５１．０１ 赤（褐）铁矿中铁１．９７７．９８ 碳酸盐中铁０．７８３．１６ 硫化物中铁０．２７１．０９ 硅酸盐中铁６．４３２６．０３ 合计２４．７０１００．００ ①收稿日期 ２０１３－１１－２２ 作者简介 王学军（１９６３－），男，内蒙古赤峰人，高级工程师，主要从事选矿工艺的研究与实践。 通讯作者 刘 旭（１９８４－），男，陕西汉中人，硕士，工程师，主要从事贫、细、杂难选矿物选矿及资源综合利用研究。 第 ３４ 卷第 ２ 期 ２０１４ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３４ №２ Ａｐｒｉｌ ２０１４ ２ 试验方案 区内矿石中具有回收价值的金属主要为锌和铁。 目前，对锌矿物的选别多以浮选法为主，重选和选冶联 合流程也有应用，但较为鲜见。 磁铁矿多以磁重选的 方法进行回收，而对铁矿物的回收还须考虑有害杂质 磷和硫的影响。 原矿中磷的含量较低，但硫的含量明 显偏高，因此，在选择选矿方法和流程时，须对硫的富 集趋势予以重视。 试验对“先浮后磁”和“先磁后浮” 两种流程进行了对比，结果表明，在试验条件相同的情 况下，“先浮后磁”方案铁精矿含硫量更低，且锌精矿 回收率相对较高，同时考虑到采用先浮后磁流程，浮选 尾矿无需浓缩、直接进入磁选作业，设备配置简单，因 此，推荐“先浮后磁”流程为原则流程。 ３ 试验结果与讨论 ３．１ 锌回收试验研究 ３．１．１ 磨矿粒度试验 由于矿石中锌、铁矿物粒度分 布粗细不均，嵌布关系较为复杂，因此对磨矿粒度进行 了考查。 试验流程和试验结果分别如图 １ 和图 ２ 所示。 图 １ 试验原则流程 图 ２ 磨矿粒度试验结果 结果表明，随着给矿中－０．０７４ ｍｍ 粒级含量提高， 浮选精矿锌品位逐渐降低，回收率逐渐提高。 当 －０．０７４ ｍｍ 粒级含量超过 ７５％时，虽然回收率有一定 提高，但精矿品位开始降低，说明磨矿粒度过细后，产 生的矿泥对锌的浮选回收影响较大。 综合考虑，确定 适宜的磨矿粒度为－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ７５％。 ３．１．２ 调整剂试验 针对原矿中的脉石矿物，考查了 常见的几种调整剂对锌浮选的影响。 其中，水玻璃和 腐植酸铵对锌回收率的影响相对较大；六偏磷酸钠、氟 硅酸铵和 ＣＭＣ 虽然对提高锌回收率有利，但精矿品位 下降较快；加入石灰后，对提高锌回收率较为有利。 在 硫化锌浮选中，石灰不但是硫化铁矿物的有效抑制剂， 还是常用的 ｐＨ 调整剂，用量过低时难以达到锌浮选 最佳 ｐＨ 值，用量过高时会促使微细矿物凝结，使泡沫 粘性增大，夹带严重，从而恶化浮选［４］。 故此，对石灰 用量进行了试验，试验流程同图 １，结果见图 ３。 图 ３ 石灰用量试验结果 结果表明，随着石灰用量增加，锌回收率逐渐提 高，但锌品位呈下降趋势，说明适当用量的石灰对锌浮 选有利，用量过高后对锌品位影响较大。 综合考虑，确 定适宜的石灰用量为 １ ０００ ｇ／ ｔ。 ３．１．３ 硫酸铜用量试验 通常，闪锌矿的天然可浮性 较差，一般需要活化［５］，Ｃｕ ２＋ 、Ａｇ＋、Ｃｄ ２＋ 、Ｈｇ＋、Ｈｇ ２＋ 等多 种重金属阳离子均可有效活化硫化锌矿物［６－７］，而从 成本、来源和环境等因素考虑，实践中多用硫酸铜作为 硫化锌矿物的活化剂，因此，对硫酸铜的用量进行了试 验考查，试验流程同图 １，结果见图 ４。 图 ４ 硫酸铜用量试验结果 结果表明，随着硫酸铜用量增加，锌精矿锌品位和 回收率随之提高，适宜的硫酸铜用量为 ２００ ｇ／ ｔ。 ３．１．４ 捕收剂试验 对常见的硫化锌捕收剂进行了 考察，结果表明异丁基黄药的捕收效果相对较好，故对 ５５第 ２ 期王学军等 内蒙古某锌铁矿选矿试验研究 其用量进行了试验，试验流程同图 １，结果见图 ５。 结 果表明，随着异丁基黄药用量增加，锌回收率随之升高， 适宜的异丁基黄药用量为４０ ｇ／ ｔ。 图 ５ 异丁基黄药用量试验结果 ３．２ 铁回收试验研究 ３．２．１ 磁选强度试验 对锌浮选尾矿进行了选铁磁 场强度试验，结果如图 ６ 所示。 结果表明，随着磁选场 强提高，铁精矿品位略有下降，但变化并不显著，回收 率逐渐提高，结合铁矿嵌布粒度不均，与锌矿嵌布关系 密切的特点，对铁粗选精矿进行了再磨试验。 图 ６ 磁场强度试验结果 ３．２．２ 铁粗精矿再磨试验 铁粗选精矿再磨试验流 程和结果分别如图 ７ 和图 ８ 所示。 结果表明，随着再 磨粒度变细，精矿铁品位随之提高，当－０．０７４ ｍｍ 粒级 含量达到 ８５．４５％时，铁精矿 ＴＦｅ 品位为 ６５．７９％；当 －０．０７４ ｍｍ 粒级含量提高到 ９９．４９％时，铁精矿 ＴＦｅ 品 位可达到 ６７．２５％。 综合成本因素，选择再磨粒度为 －０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５．４５％。 图 ７ 粗精矿再磨再选试验流程 图 ８ 粗精矿再磨再选试验结果 ３．３ 闭路试验 在优化条件试验的基础上进行了闭路试验，闭路 流程见图 ９，结果见表 ４。 结果表明，原矿在磨矿粒度 －０．０７４ ｍｍ 粒级占 ７５％的条件下，经一粗三精两扫浮 选流程，可获得 Ｚｎ 品位 ５７．５７％，回收率 ９３．８０％的锌 精矿；浮锌尾矿选铁粗精矿在磨矿粒度－０．０７４ ｍｍ 粒 级占 ８５％的条件下，弱磁选可获得 ＴＦｅ 品位 ６５．１８％， 回收率 ６１．７９％的铁精矿。 图 ９ 综合闭路试验流程 表 ４ 全流程闭路试验结果 产品名称产率／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ ＺｎＴＦｅＺｎＴＦｅ 锌精矿３．８６５７．５７５．０６９３．８００．８１ 铁精矿２２．８１０．０９８６５．１８０．９４６１．７９ 尾矿７３．３３０．１７１２．２７５．２６３７．４０ 给矿１００．００２．３７２４．０６１００．００１００．００ ４ 结 论 内蒙古区内矿石属低磷高硫的含锌半自熔性原生 （下转第 ６０ 页） ６５矿 冶 工 程第 ３４ 卷 备亦可通过操作台集中手动操作。 ４ 新工艺效果 与常规浓缩相比，新浓缩工艺处理微细粒低浓度 铁尾矿投资省、效率高、成本低、效益好。 估算处理同 样矿量条件下，投资减少 ５０％，占地面积只有常规浓 缩的 １０％，相当于处理能力是常规浓缩机的 １０ 倍， 尾 矿浓缩底流浓度提高 １０％以上，大大减少了尾矿的输 送量，年节约水、电、备件、人工等费用约 １ １００ 万元， 一年即可收回全部投资。 而且，新工艺应用后高浓度 尾矿质量浓度可达 ５０％以上，为下一步尾矿压滤造 砖、尾矿压滤干堆创造了条件，间接效益十分可观。 ５ 拟改进措施 ５．１ 增加浓缩机台数 高效浓缩机的运行负荷超设计 １～２ 倍，长期超负 荷运转对设备不利。 为此，现场正在考虑再增加 １ 台 ＨＲＣ－２８ 型高效浓缩机，以便减轻设备负荷。 ５．２ 自动化升级改造 虽然现有浓缩系统及底流输送隔膜泵系统的自动 化控制程度比较高，但仍存在一些问题，如① 絮凝剂 配加系统给料为人工给料，工人劳动强度较大；② 浓 缩机未设计清水界面检测，无法有效控制絮凝剂的用 量，增加了絮凝剂的成本；③ 浓缩机的底流浓度是经 常变化的，而尾矿输送总砂泵站的每台隔膜泵 ＰＬＣ 通 过总线连接到上位机进行远程控制，隔膜泵的输送流 量是人工给定的，不能及时变化，导致其前面的调浆搅 拌桶液位波动较大，搅拌桶易于溢出矿浆，影响生产。 因此，对浓缩、输送系统自动化改造很有意义。 为此，下一步拟对浓缩、输送进行自动化改造，内 容包括① 浓缩系统的泥水分界面检测控制絮凝剂 的用量根据浓缩机内的泥水分界面和浓缩机的床层压 力信号变化自动调整。 ② 浓缩系统絮凝剂干粉料仓 以及自动配加药控制。 ③ 输送系统隔膜泵前调浆搅 拌桶的液位检测控制。 ④ 输送系统隔膜泵的流量检 测控制及管道系统的运行监控。 ⑤ 浓缩、输送集中控 制系统浓缩系统控制室内现有工控机作为人机界面， 总控制室计算机（设在尾矿输送泵站）和浓缩系统控 制站计算机为整个控制系统的首端和末端人机界面， 均可以对整个浓缩输送系统进行控制。 无论操作人员 位于哪个控制室，均可以通过各自控制室的人机界面 对整个浓缩输送系统进行操作。 ⑥ 通讯及管理系统 改造。 ⑦ 相关的低压配电系统改造。 ６ 结 语 鲁中矿业有限公司选矿厂引进由长沙矿冶研究院 生产的 ＨＲＣ－２８ 型高压浓缩机对微细粒低浓度尾矿 浓缩系统进行了改造，并在生产实践中对流程进行了 有益的探索和调整，使浓缩工艺大为简化，浓缩效率大 大提高，节约了浓缩输送成本，经济社会效益显著。 在充分发挥系统潜能的基础上，为保证系统的稳 定性、可靠性和选矿厂的生产操作管理水平，下一步有 必要对尾矿浓缩、输送系统进行进一步的改进和完善。 参考文献 ［１］ 战训友． 选矿厂环水净化试验与生产实践［Ｊ］． 金属矿山，１９９２ （２）４３－４６． ［２］ 仝克闻，陈毅琳，战训友，等． ＨＲＣ 型高压浓缩机的开发及应用实 践［Ｊ］． 有色金属（选矿部分），２０１１（Ｓ１）２７３－２７６． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ５６ 页） 磁铁矿矿石，矿石中硫化锌与磁铁矿多以浸染状不均 匀嵌布在脉石中，且二者嵌布关系较为密切。 通过流 程对比选择，采用先浮选后磁选、阶磨阶选的工艺流 程，闭路试验获得了锌精矿品位 ５７． ５７％、 回收率 ９３􀆱 ８０％，铁精矿 ＴＦｅ 品位６５．１８％、回收率６１．７９％的分 选指标。 参考文献 ［１］ 高照国，曹耀华，刘红召，等． 某难选褐铁矿直接还原焙烧⁃磁选工 艺研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（４）４９－５１． ［２］ 曹进成，吕 良，曹 飞，等． 内蒙古某低品位铁矿可选性试验研 究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１２（５）３７－４０． ［３］ 倪章元，肖 丽． 某难选锌铁硫矿选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１１（１）３３－３５． ［４］ 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