平果铝土矿原矿浆选铁技术研究.pdf

平果铝土矿原矿浆选铁技术研究 ① 董红军１， 麦笑宇２ （１．中国铝业公司广西分公司 技术中心，广西 平果 ５３１４９９； ２．长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 对中铝平果铝土矿原矿浆进行了先铁后铝技术方案的试验研究。 在给矿铁品位 １４．６４％条件下，通过一粗一精强磁选工艺 流程，可获得产率 ９．０９％、铁品位 ５２．７１％、回收率 ３２．７４％的强磁铁精矿。 该技术可为同类型铁铝共生复合矿产资源的开发利用提 供借鉴作用。 关键词 铝土矿； 原矿浆； 选铁； 强磁选 中图分类号 ＴＤ９２４文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１５．０３．０１７ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１５）０３－００６３－０３ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ Ｉｒｏｎ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｆｒｏｍ Ｒａｗ Ｂａｕｘｉｔｅ Ｐｕｌｐ ｏｆ Ｐｉｎｇｇｕｏ Ｍｉｎｅ ＤＯＮＧ Ｈｏｎｇ⁃ｊｕｎ１， ＭＡＩ Ｘｉａｏ⁃ｙｕ２ （１．Ｔｅｃｈｎｉｃ Ｃｅｎｔｅｒ， ＣＨＡＬＣＯ Ｇｕａｎｇｘｉ Ｂｒａｎｃｈ， Ｐｉｎｇｇｕｏ ５３１４９９， Ｇｕａｎｇｘｉ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｗ ｂａｕｘｉｔｅ ｐｕｌｐ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｂｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ａｎ ｉｒｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｅｆｏｒｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ． Ａ ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｗｉｔｈ ｏｎｅ ｒｏｕｇｈｉｎｇ ａｎｄ ｏｎｅ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｔｒｅａｔ ｔｈｅ ｐｕｌｐ ｗｉｔｈ ｆｅｅｄ ｇｒａｄｅ ｏｆ ｉｒｏｎ ａｔ １４．６４％， ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｉｎ ａｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ５２．７１％ Ｆｅ ａｔ ３２．７４％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ， ｗｉｔｈ ａ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ９．０９％． Ｔｈｉｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｃａｎ ｂｅ ｏｆ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｗｉｔｈ Ｆｅ⁃Ａｌ ｃｏ⁃ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｂａｕｘｉｔｅ； ｒａｗ ｐｕｌｐ； ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ； ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ 中国铝业广西分公司平果铝土矿的主要含铝矿物 是一水硬铝石，Ａｌ２Ｏ３含量 ５５％ 左右，全铁品位约 １５％。 当前平果铝厂采用拜尔法生产工艺提取氧化 铝，由于矿石中的铁矿物随着铝土矿原料一起进入氧 化铝生产流程，这不仅使整个氧化铝生产工艺处理的 物料量负荷增大，而且也相应增加了碱耗、能耗等生产 成本。 探索铝土矿原矿浆［１－２］先铁后铝工艺技术方案 的可能性（即铝土矿磨制成原矿浆溶出之前，先通过 选铁工艺将铁矿物选出，使之与一水硬铝石等含铝矿 物得到有效分离），对创新和完善铁、铝有用组分的综 合回收工艺、实现降本增效、提升企业经济效益，具有 重要意义。 １ 矿样性质 本次铝土矿原矿浆选铁试验的矿样取自现场球磨 分级溢流，罐装后，用叉车运回分选现场，再用泵扬送 至强磁选试验系统进行选铁，工艺矿物学研究的原矿 样取自现场磨机给矿皮带，粒度 ０～２０ ｍｍ。 原矿浆化学多元素分析结果见表 １，铁化学物相 分析结果见表 ２。 表 １ 铝土矿原矿浆化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯＦｅ２Ｏ３ＴｉＯ２ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ＣａＯ １４．４１痕量２０．６０３．０４４．６９５４．８５０．５４ ＭｇＯＭｎＯＮａ２ＯＫ２ＯＣｒＰＴａ２Ｏ５ ０．０９０．０６５０．０９４０．０８２０．０４６０．０２９０．００１７ Ｎｂ２Ｏ５Ｓｃ２Ｏ３ＧａＣＳＴＲＥＯ烧失 ０．０１９０．００５０．００２９０．２４０．０４３０．０７１４．１２ 表 ２ 原矿浆铁物相分析结果 铁物相含量／ ％分布率／ ％ 磁铁矿中铁痕量 赤（褐）铁矿中铁１３．６３９４．５９ 碳酸盐中铁０．２１１．４６ 硫化物中铁０．０３０．２０ 硅酸盐中铁０．５４３．７５ 合计１４．４１１００．００ ①收稿日期 ２０１５－０１－０５ 作者简介 董红军（１９６８－），男，河南内黄人，高级工程师，主要研究方向为铝土矿资源综合利用。 第 ３５ 卷第 ３ 期 ２０１５ 年 ０６ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３５ №３ Ｊｕｎｅ ２０１５ 由表 １～２ 可以看出 １） 原矿浆中富含铝、铁、钛、硅等元素，其次含少 量或微量稀土、钽、铌、钪等有价金属元素，而有害杂质 磷、硫含量很低。 ２） 原矿浆中铁赋存状态较单一，呈赤（褐）铁矿 形式存在的铁分布率为 ９４．５９％，这即为原矿浆选铁的 最大理论回收率。 镜下鉴定、扫描电镜、ＭＬＡ、ＸＲＤ 综合分析研究表 明，原矿中铁矿物为单一赤铁矿，分布不均匀，隐晶质 ～微晶质，球粒状、环带状、蛇曲状、蠕虫状等胶状结构 常见，主要呈浸染状与一水硬铝石紧密镶嵌，根据浸染 的密集程度又可进一步分为稠密浸染状、中等稠密浸 染状和稀疏～星散浸染状等不同嵌布类型，其中稠密 浸染状赤铁矿发育的矿块中，一水硬铝石多呈不规则 团块状或粒状交代残余与其夹杂交生；中等稠密浸染 状赤铁矿多与稠密浸染状赤铁矿出现在同一矿块中， 特征是分布密度相对较低，与一水硬铝石的关系较 为复杂，相互之间的接触界线相当部分为不规则锯 齿状或港湾状，特别是常与一水硬铝石表现出逐渐 过渡的关系；稀疏浸染状赤铁矿广泛见于铁品位较低 的块矿中，部分作为胶结物沿一水硬铝石粒间充填分 布，部分则呈星点状散布在主要由一水硬铝石组成的 基底中。 原矿浆中铁矿物包括赤铁矿和褐铁矿，前者约占 铁矿物总量的 ７０％，呈粉末状或不规则粒状，内部可 能因原包含于其中的微细一水硬铝石溶解以致孔洞较 为发育，可呈交代残余与褐铁矿镶嵌，部分则以各种形 式与一水硬铝石交生构成不同比例的连生体。 原矿浆－０．１＋０．０１９ ｍｍ 粒级品位 ２０．０４％～２１．９９％， 与入磨铝土矿－０．１＋０．０１９ ｍｍ 粒级品位 １６．４３％～１６．５２％ 相比，铁品位提高了 ３．６１～５．４７ 个百分点。 主要原因 是加碱磨矿过程中，铝土矿的一部分氧化铝和可溶硅 进入液相以及钢棒、钢球、衬板磨下的铁屑进入固 相等。 ２ 试验方法 铝土矿原矿浆选铁主要面临以下难点 １） 铝土矿球磨过程中配入适量苛性钠、石灰，矿 浆温度高（２６０ ℃）、碱性强（２５０ ｇ／ Ｌ），铁矿物嵌布粒 度微细、小于普通强磁选机的回收粒度下限，精矿产 率、回收率很低，工人操作环境恶劣，强磁机的分选介 质、激磁线圈也要长期经受高温、高碱的严峻考验，容 易引发生产安全事故，所以对强磁设备的整体性能 （包括辅助设施如冷却风机）提出了更高要求。 ２） 原矿浆中不仅含有赤、褐铁矿，也含有相当数 量的铁硅铝酸盐矿物，与铁矿物的比磁化系数极其接 近，采用普通强磁选机不仅难以有效脱除，而且铁精矿 夹杂严重、质量下降，所以研究新型强磁选技术实现铁 矿物与含铁硅铝酸盐脉石矿物高效选择性分离，是原 矿浆选铁的重大技术课题。 ３） 普通强磁选机较低的磁场强度及磁场梯度严 重制约了原矿浆中微细粒铁矿物的回收效果，导致尾 矿含铁品位高，金属流失严重，精矿产率、回收率低，影 响资源的综合利用率。 由于原矿浆粒度组成微细，尤其是铁矿物嵌布粒 度很细，采用常规选矿技术实现铁矿物的应收尽收具 有相当大的难度，要进一步提高原矿浆选铁回收率，特 别需要加强对微细粒级铁矿物的捕集效果。 ＺＨ 组合 式强磁选机具有磁感应强度和磁场梯度“双高”的强 磁选技术，通过提高磁场强度、磁场梯度以及多段分选 工艺，可实现对微细粒铁矿物的高效捕集。 ３ 试验结果及分析 ３．１ 磨矿细度试验 在实验室强磁夹板装置上，进行了原矿浆不同磨矿 细度下的强磁粗选试验，磁场强度 １．８ Ｔ，结果见图 １。 47.5 45.0 42.5 40.0 37.5 35.0 32.5 55 50 45 40 35 30 -0.075 mm C80 -0.045 mm C94 -0.038 mm C90 63, TFe8  TFe/;5        图 １ 原矿浆不同磨矿细度强磁粗选试验结果 结果表明随着磨矿细度增加，强磁粗精矿品位变 化不大，即使在磨矿细度达到－０．０３８ ｍｍ 粒级占 ９０％ 时，一次粗选也只能获得铁品位为 ４４．７２％的强磁粗精 矿。 要进一步提高粗精矿品位，需再进行精选试验。 ３．２ 一粗一精强磁选流程试验 对原矿浆进行了不同磨矿细度下的一粗一精选强 磁流程试验，其中粗选磁场强度 １．８ Ｔ，精选磁场强度 １．５ Ｔ，结果见图 ２。 结果表明随着磨矿细度增加，精 矿品位不断提高，表明细磨有利于提高精矿品位，在磨 ４６矿 冶 工 程第 ３５ 卷 矿细度－０．０３８ ｍｍ 粒级占 ９５％条件下，原矿浆经一粗 一精磁选可获得产率９．０５％、ＴＦｅ 品位５２．６５％、回收率 ２９．９５％的强磁精矿。 56 52 48 44 40 36 45 40 35 30 25 -0.075 mm C80 -0.045 mm C94 -0.038 mm C90 -0.038 mm C95 63, TFe8  TFe/;5          图 ２ 原矿浆不同磨矿细度强磁一粗一精试验结果 ３．３ ＺＨ 组合式强磁选试验 ＺＨ 组合式强磁选试验进行了磁场强度、冲洗水 量、给矿量选铁条件试验，并在此基础上进行了一粗一 精流程试验。 ３．３．１ 磁场强度试验 在矿浆流量 ７．０ ｍ３／ ｈ、粗选中 矿冲洗水压力 ０．１ ＭＰａ、精选中矿冲洗水压力 ０．２ ＭＰａ 条件下进行了磁场强度试验，结果见图 ３。 55 54 53 52 51 35 30 25 20 1.51.71.9 7*8,T TFe8 TFe/;5       图 ３ 不同磁场强度试验结果 由图 ３ 可看出，随着磁场强度增加，强磁精矿品位 降低，回收率增加，当磁场强度增加到 １．９ Ｔ 时，精矿 回收率较高，所以适宜的下盘磁场强度为 １．９ Ｔ，此时 上盘磁场强度为 ０．３ Ｔ、中盘磁场强度为 １．５ Ｔ。 ３．３．２ 粗选中矿冲洗水压力试验 在矿浆流量７．０ ｍ３／ ｈ、 下盘磁场强度 １．９ Ｔ、精选中矿冲洗水压力 ０．２ ＭＰａ 条 件下，进行了粗选不同中矿冲洗水压力试验，结果见 图 ４。由图 ４ 可看出，随着中矿冲洗水压力增大，强磁 精矿品位升高，回收率逐渐降低，强磁尾矿品位逐渐上 升，综合考虑品位与回收率的关系，适宜的粗选中矿冲 洗水压力为 ０．１ ＭＰａ。 54 53 52 51 50 40 36 32 28 0.050.100.20 *D3*;4MPa TFe8 TFe/;5       图 ４ 粗选中矿冲洗水压力试验结果 ３．３．３ 精选中矿冲洗水压力试验 在矿浆流量７．０ ｍ３／ ｈ、 下盘磁场强度１．９ Ｔ、粗选中矿冲洗水压力０．１ ＭＰａ 条件 下，进行了精选不同中矿冲洗水压力试验，结果见图 ５。 由图 ５ 可看出，随着中矿冲洗水压力增大，强磁精矿品 位升高，回收率逐渐降低，强磁尾矿品位逐渐上升，综 合考虑品位与回收率的关系，适宜的精选中矿冲洗水 压力为 ０．２ ＭＰａ。 53.5 53.0 52.5 52.0 51.5 51.0 50.5 36 33 30 27 2D3*;4MPa TFe8 TFe/;5       图 ５ 精选中矿冲洗水压力试验结果 ３．３．４ 给矿流量试验 在下盘磁场强度 １．９ Ｔ、粗选中 矿冲洗水压 ０．１ ＭＰａ、精选中矿冲洗水压 ０．２ ＭＰａ 条件 下，进行了不同矿浆流量试验，结果见图 ６。 由图 ６ 可 知，随着给矿流量增加，强磁精矿品位、回收率呈下降 趋势，综合考虑品位与回收率因素关系，选择矿浆流量 36 34 32 30 28 26 -444m3 h-1 TFe8 TFe/;5        图 ６ 给矿流量试验结果 （下转第 ６９ 页） ５６第 ３ 期董红军等 平果铝土矿原矿浆选铁技术研究 表 ５ 全流程试验结果 产品名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ ＳｎＳＳｎＳ 硫精矿４１．８７０．４１４７．２５４．２７９７．５０ 摇床锡精矿４．９１５５．０３０．４９６７．２１０．１２ 摇精脱硫０．３２６．９８０．５６ ＋０．０３７ ｍｍ 摇床中矿１．８６２．２３１．０３ 摇床＋溜槽丢尾２８．７５０．５１３．６５ －０．０３７ ｍｍ 摇中锡精矿１．４７３５．５３１２．９９ －０．０３７ ｍｍ 摇中尾矿９．８７０．８５２．０９ －０．０３７ ｍｍ 摇尾锡精矿０．６３２９．９５４．６９ －０．０３７ ｍｍ 摇尾尾矿１０．３２１．３７３．５１ ０．８７ 原矿１００．００４．０２２０．２９１００．００ 该高硫锡矿采用浮⁃重⁃浮联合工艺可获得摇床锡精 矿（脱硫后）锡品位 ５５．０３％，回收率 ６７．２１％；－０．０３７ ｍｍ 摇床中矿浮选锡精矿锡品位 ３５．５３％，回收率 １２．９９％； －０．０３７ ｍｍ 摇床尾矿（细泥）浮选锡精矿锡品位 ２９．９５％， 回收率 ４．６９％；合计锡精矿总回收率为 ８４．８９％。 ３ 结 语 １） 国外某高硫锡矿主要化学成分是 ＳｉＯ２、Ｆｅ、Ｓ， 主要有价元素为 Ｓｎ、Ｓ、Ａｕ、Ａｇ 等，矿石中目的回收元 素为 Ｓｎ。 ２） 通过试验方案研究及系统的条件试验，最终确 定采用预先脱硫⁃脱硫尾矿分级（溜槽）摇床⁃摇床中间 产品再磨再摇⁃摇床细泥再进一步浮选回收锡的联合 工艺流程对原矿中锡进行有效回收，获得摇床高品位 锡精矿锡品位 ５５．０３％、回收率 ６７．２１％，－０．０３７ ｍｍ 摇 床中矿浮选锡精矿锡品位 ３５．５３％、回收率 １２．９９％， －０．０３７ ｍｍ 摇床尾矿（细泥）浮选锡精矿锡品位 ２９．９５％、 回收率 ４．６９％。 锡精矿总回收率 ８４．８９％。 ３） 采用新型高效捕收剂浮选回收该矿细泥中微 粒级锡石，可在不脱泥情况下获得良好的浮选试验指 标，充分体现了新药剂应用于浮选工艺中的优越性。 ４） 试验中＋０．０３７ ｍｍ 摇床中矿因产率较少，未对 其进一步细磨回收，工业生产时可返回再磨处理继续 回收其中的锡，尽可能提高锡总回收率，充分体现矿石 价值。 参考文献 ［１］ 李茂林，颜亚梅． 重浮联合分选高品位硫精矿试验研究［Ｊ］． 矿冶 工程，２０１４（２）３１－３４． ［２］ 王国生，徐晓萍，高玉德，等． 从重选钨锡粗精矿中回收铜锌的研 究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（５）６８－７０． ［３］ 覃文庆，龙怀中，邱冠周，等． 微细粒锡石疏水团聚⁃絮凝的研究 ［Ｊ］． 有色金属，１９９６（３）３９－４２． ［４］ 邱冠周． 微细粒锡石⁃石英疏水凝聚研究［Ｊ］． 中国矿业，１９９７ （６）４３－４７． ［５］ 管则皋，苏志堃，张 颐，等． 锡铁矿选矿工艺的研究［Ｊ］． 广东有 色金属学报，２００６，１６（３）１５５－１５９． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ６５ 页） ７．０ ｍ３／ ｈ 较适宜。 ３．３．５ 流程试验 在条件试验基础上，进行了强磁一 粗一精流程试验，其中下盘磁场强度 １．９ Ｔ，粗选中矿 冲洗水压力 ０．１ ＭＰａ，精选中矿冲洗水压力 ０．２ ＭＰａ， 给矿流量 ７．０ ｍ３／ ｈ，数质量流程见图 ７。 100.00; 14.64 100.00 14.01; 39.93 38.21 85.99; 10.52 61.79 4.92; 16.27 5.47 9.09; 52.71 32.74 90.91; 10.83 67.26 8*2 8*23 8**  B31 5; TFe8 TFe/;5 3 D3   图 ７ 原矿浆强磁选铁工业试验数质量流程 结果表明在原矿浆给矿品位 １４．６４％条件下，经 强磁一粗一精可获得产率９．０９％、ＴＦｅ 品位５２．７１％、回 收率 ３２．７４％的强磁精矿。 铁精矿中氧化铝、氧化硅等 杂质含量高。 ４ 结 语 １） 中国铝业广西分公司平果铝土矿原矿粒度极其 微细，矿物组成复杂，铁硅铝酸盐矿物含量高，采用常规 选矿技术难以得到较高品位（ＴＦｅ＞５５％）的铁精矿。 ２） 原矿浆选铁采用磁感应强度和磁场梯度“双 高”的强磁选技术，在原矿浆铁品位 １４．６４％条件下，经 一粗一精强磁选流程，可获得产率 ９．０９％、铁品位 ５２􀆱 ７１％、回收率 ３２．７４％的强磁铁精矿。 ３） 试验结果表明，对平果铝土矿原矿，采用先铁 后铝的技术路线具有一定分选效果，但所得铁精矿中 杂质含量高，此实验结果可为同类型铁铝共生复合矿 产资源的开发利用提供借鉴作用。 为实现“先铁后 铝”综合利用资源，需进行进一步研究探索，降低铁精 矿中的杂质含量。 参考文献 ［１］ 齐利娟，顾松青，尹中林． 三水⁃一水软铝石型铝土矿原矿浆流变 性研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（５）１０１－１０５． ［２］ 李 博，刘述平，徐凌飞． 重庆中低品位铝土矿选矿精矿溶出性能 工艺研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１４（２）９１－９３． ９６第 ３ 期蒋素芳 国外某高硫锡矿石选矿工艺研究