新疆某选镍尾矿中铁的回收试验研究.pdf

第3 3 卷 2 0 1 3 年1 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G l C A LE N G I N E E R I N G 、，o I ．3 3 J a n u a r y2 0 13 新疆某选镍尾矿中铁的回收试验研究① 马崇振 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 摘要对新疆某选镍尾矿进行了工艺矿物学研究，查明了矿石中有用元素赋存状态、矿物组成和嵌布粒度等特性，并进行 了选矿试验研究。在给矿铁品位仅为1 0 ．5 ％的情况下，通过预先抛尾．粗磨．弱磁选．细磨．弱磁选试验流程，获得了铁品位 6 0 ．3 7 ％、铁回收率5 3 ．8 7 ％的铁精矿，为该尾矿铁资源回收利用奠定了基础。 关键词选镍尾矿；铁矿；磁选；细磨 中图分类号T D 9 2文献标识码A 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 3 Z 1 ．0 0 0 1 ．0 5 E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho nR e c o v e r yo f I r o nC o n t a i n e d i nS e p a r a t i o n N i c k e lT a i l i n gf o r mX i n j i a n g M A C h o n g ．疝c n C h a n g s h aR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n g ＆M e t a l l u r g yC oL 磁C h a n g s h a410 012 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t P r o c e s sm i n e r a l o g yc h a r a c t e r i s t i c so fas e p a r a t i o nn i c k e lt a i l i n g sf r o mX i n j i a n gw e r es t u d i e da n dt h eo c c u r r e n c eo f v a l u a b l ee l e m e n t s ，c o m p o s i t i o na n dd i s s e m i n a t i o ns i z eo fm i n e r a l sw e r ea s c e r t a i n e d ，a n dm i n e r a lp r o c e s s i n ge x p e r i m e n t sw e r e c o n d u c t e d ．I nt h ec a s eo f1 0 ．5 ％o fi r o ng r a d e ．b yt e s t i n gp r o c e s so fp r e s e l e c t i o n t a i l i n g - c o a r s e l yg r o u n d w e a km a g n e t i c s e p a r a t i o n - f i n e l yg r o u n d w e a km a g n e t i cs e p a r a t i o n ，f o l l o w i n gr e s u l t sh a db e e na c h i e v e d t h ei r o ng r a d e ，i r o nr e c o v e r yo fi r o n c o n c e n t r a t ew e r e6 0 ．3 7 ％a n d5 3 ．8 7 ％．L a i dt h ef o u n d a t i o nf o rR e c y c l i n go f i r o nr e s o u r c e so f t h et a i l i n g s ． K e yw o r d s s e p a r a t i o nn i c k e lt a i l i n g s ；i r o no r e ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；f i n e l yg r o u n d 随着现代工业的迅速发展，尾矿在工业固体废 弃物中占的比例也越来越大。大量尾矿的堆置不仅 占用了土地和造成了资源浪费，而且也给人类生活 环境带来了严重污染和危害。同时，随着矿产资源 的大量开发和利用，矿产资源日益贫乏，尾矿作为 二次能源也已受到世界各国的重视。从我国尾矿资 源的实际状况出发，大力开展尾矿资源综合利用， 实现资源开发与节约并举，提高资源利用效率，有 着十分重要的经济意义和社会意义l M l 。新疆某选镍 尾矿含铁低，利用难度大，一直未被开发。通过对 该矿石进行详细的工艺矿物学特征分析和实验室选 矿试验研究，确定了合适的工艺流程，获得了较理 想的选矿指标。 1试样性质 新疆某选镍尾矿主要金属矿物为磁铁矿、硅 酸铁和赤铁矿，少量的镍和铬。脉石矿物为菱镁 矿、滑石、白云母、方解石、石英等，磁铁矿嵌 布粒度很细，O ．0 2 ～0 ．1 5m m 粒级占4 0 ％，难磨难 分选。磨矿细度要达到．0 ．0 3 0m m 粒级占9 5 ％才 能单体解离。 试样光谱分析结果见表1 。从表l 中可以看 出，该矿石主要成分为镁、硅、钙、铁、镍等元 素，铁和镍金属均达到可回收的水平，有害元素 硫含量偏高。 表1试样光谱分析结果 质量分数嬲 ①收稿日期2 0 1 2 ．1 2 ．1 0 作者简介马崇振 1 9 8 3 - ，男，山东菏泽人，硕士，工程师，主要从事矿物加工工艺及设备的研发工作。 万方数据 矿冶工程第3 3 卷 试样多元素分析结果见表2 。从表2 中可以看出， 原矿中可利用的元素为铁和镍，其他元素含量均较 低，杂质S 含量有点高，对铁精矿质量有些影响。碱 性系数 C a O M g O ／ S i 0 2 A 1 2 Q O ．5 5 ，为半自熔性 铁矿物。原矿N i 含量为0 ．3 6 ％，考虑到样品是选镍后 的尾矿，因此本次试验暂时只考虑对铁矿物进行回 收。根据镍的走向，再考虑回收镍金属。 试样铁物相分析结果见表3 。从表3 中可以看 出，磁铁矿中铁含量为5 ．6 9 ％，分布率占5 4 ．2 6 ％， 而硅酸铁中铁含量为2 ．9 0 ％，分布率占2 7 ．6 4 ％，其 他铁物相中赤铁矿、碳酸铁和黄铁矿中铁含量比较 少，不宜采用磁选回收，主要是回收磁铁矿中铁， 铁的理论回收率只能达到5 5 ％左右。 表3 试样铁物相分析结果 试样粒级分析结果见表4 。从表4 中可以看出， 随粒级的变化铁品位也发生变化，铁品位最高的粒 级集中在0 ．5 - - 一0 ．0 3 8m m 范围内，一0 ．0 3 8m m 粒级含 量为2 5 ．2 1 ％，铁品位仅为6 ．4 1 ％。 表4 试样粒度筛析分析结果 2 试验方案的确定 根据该工艺矿物学特点，为了能获得合格产 品，必须使磁铁矿较为充分的单体解离，因此需 要采用磨矿或者细磨处理，然后再进行选别。但 又鉴于原矿品位偏低，为了减少后续作业的处理 量，降低生产成本，在磨矿前先进行预选抛尾， 提高入磨品位，为后续作业创造良好的条件【3 ‘8 】。 对磁选精矿进行分析，如果精矿中有害元素硫偏 高，则考虑浮选脱硫。 3试验研究 3 ．1原矿预选抛尾试验 3 ．1 ．1原矿不同磁场强度预选抛尾试验对原矿 进行混匀、搅拌成矿浆，用湿式磁选机进行预选 抛尾试验，所用设备为似o o X 3 0 0m m 湿式圆筒 电磁弱磁选机，固定上升水为1 ．1L ／m i n ，磁场强 度试验结果见表5 。从表5 中可以看出，磁场强 度的变化对选别指标有一定的影响，当磁场强度 从1 4 0 0O e 上升到2 0 0 0O e 时，粗精矿铁品位从 18 ．9 3 ％降低到1 6 ．4 6 ％，回收率从7 5 ．3 6 ％上升到 7 9 ．3 6 ％。综合考虑个方面因素，初步确定预选抛 尾作业磁场强度为1 8 0 0O e 。 表5 原矿不同磁场强度预选抛尾试验结果 3 ．1 ．2 原矿预选抛尾生产粗精矿采用磁场强度 l8 0 0O e 的弱磁选机进行预选抛尾验证试验，同时 也为后续作业生产一定数量的粗精矿，固定上升水 为1 ．1L ／m i n ，生产结果见表6 。最终可获得产率为 4 9 ．9 2 ％、铁品位为16 ．8 8 ％、铁回收率为7 8 ．4 6 ％的 粗精矿。 万方数据 第3 3 卷 马崇振新疆某选镍尾矿中铁的回收试验研究 3 表6预选抛尾粗精矿生产结果 3 ．2 一段磨选作业工艺参数试验 3 ．2 ．1一段磨矿时间与磨矿细度的关系 将铁品 位1 6 ．8 8 ％的粗精矿混匀、缩分，采用球磨机磨矿， 检测不同磨矿时间产品中．0 ．0 7 4m m 粒级含量，并 绘制不同磨矿时间与磨矿细度的关系曲线，见图1 ， 从图l 曲线中查出不同磨矿细度所对应的磨矿时 间，结果见表7 。 莲 ● 缸 警 善 与 。 图1不同磨矿时间与磨矿细度的关系 表7 不同磨矿细度对应的磨矿时间 磨矿细度 - o ．0 7 4m m 粒级含量y ％ 磨矿时f d l ／m i n 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 6 ．3 3 7 ．7 0 9 ．2 0 1 1 ．0 8 1 3 ．5 8 3 ．2 。2 一段弱磁磨矿细度试验将铁品位1 6 ．8 8 ％ 的预选粗精矿磨至表7 所列的不同细度，并分别 给入0 4 0 0 X 3 0 0m m 湿式圆筒电磁弱磁选机进行 弱磁选别，固定上升水为1 ．1L ／m i n ，磁场强度为 1 6 0 0O e ，试验流程图见图2 ，试验结果见表8 。 从表8 中可以看出，磨矿细度的变化对选别指标 影响较大。随着磨矿细度从．0 ．0 7 4m m 粒级占7 0 ％ 增加到．0 ．0 7 4m m 粒级占9 0 ％，铁精矿品位从 2 5 ．7 6 ％升高到3 3 ．1 6 ％，铁回收率从8 7 ．1 1 ％下降 到7 9 ．7 1 ％，说明铁矿物嵌布细度极细，需细磨才 能使铁矿物解离；尾矿随着磨矿细度的变化，铁 品位在5 ．1 ％～5 ．7 6 ％之间变化，说明采用阶段磨 矿是比较合理的，一段粗磨既可以抛掉一部分尾 矿，又可以保证较高的铁回收率，综合考虑一段 磨矿细度选择．0 ．0 7 4m m 粒级占8 5 ％。 预选粗糟矿 穗矿尾矿 图2 一段磨矿细度试验流程 表8 一段磨矿细度试验结果 3 ．2 ．3一段弱磁磁场强度试验对磨矿细度为 一0 ．0 7 4m m 粒级占8 5 ％的磨矿产品，进行一段磁 场强度的弱磁选试验，所用设备为m 4 0 0 x 3 0 0m m 湿式圆筒电磁弱磁选机，固定上升水为1 ．1L ／r a i n ， 试验流程同图2 ，试验结果见表9 。试验结果表明 磁场强度的变化对选别指标略有影响，当磁场强 度从1 2 0 0O e 增加到1 8 0 0O e 时，精矿品位可降 低1 ．0 7 个百分点，铁回收率升高1 ．8 4 个百分点， 尾矿品位从5 ．8 0 ％将至5 ．5 1 ％。考虑到一段磨选作 业尽量提高铁精矿回收率，故初步选取磁场强度 为1 6 0 0 0 e 。 万方数据 矿冶工程 第3 3 卷 表9 一段弱磁磁场强度试验结果 3 ．3 二段磨选作业工艺参数试验 3 ．3 ．1 二段弱磁磨矿细度试验将铁品位3 2 ．3 3 ％ 的一段粗精矿混匀、缩分，采用立式搅拌磨进行细 磨，磨至不同细度，然后分别进行弱磁选别，磁选 流程为一粗一精两段磁选 磁场强度分别为1 6 0 0 O e 和1 2 0 0O e ，上升水固定为1 ．1L ／m i n 。试验流 程见图3 ，试验结果见表1 0 。从表1 0 中可以看出， 磨矿细度的变化对选别指标影响很大。随着磨矿细 度从．0 ．0 4 5m m 粒级占9 0 ％增加到．0 ．0 3 0m m 粒级 占9 5 ％，精矿铁品位从5 l 。6 4 ％上升到6 0 ．2 1 ％，铁 回收率从9 0 ．0 1 ％下降到8 6 ．9 5 ％。说明铁矿物嵌布 粒度极细，磨至．0 ．0 3 0m m 粒级占9 5 ％时，采用单 一的弱磁选方法选别，也只能获得铁品位6 0 ．2 1 ％ 的铁精矿。考虑到磨矿条件及客户要求，选取二段 磨矿细度为- 0 ．0 3 0m m 粒级占9 5 ％，此时可获得铁 品位6 0 ．2 1 ％的铁精矿。 粗麓矿 ，膏矿 中矿 图3二段磨矿细度试验流程 表l O 二段磨矿细度试验结果 3 ．3 ．2二段弱磁磁场强度试验对磨矿细度为 ．0 ．0 3 0m m 粒级占9 5 ％的磨矿产品进行二段磁场强 度的弱磁选试验。所用设备为0 4 0 0 3 0 0m m 湿式 圆筒电磁弱磁选机，上升水为1 ．1L ／m i n ，试验流程 为一粗一精两段磁选，试验结果见表l l 。 表l l二段磨弱磁磁场强度试验结果 从表1 1 中可以看出，磁场强度的变化对选别指 标有一定的影响。粗选磁场强度从1 2 0 0O e 上升到 2 0 0 0O e 时，铁回收率降低了3 ．9 2 个百分点，精矿 铁品位下降了2 ．2 7 个百分点，综合考虑，选取粗选 磁场强度为1 6 0 0O e ，精选磁场强度为1 2 0 0O e 。 万方数据 第3 3 卷马崇振新疆某选镍尾矿中铁的回收试验研究 3 ．4 扩大连选试验 根据条件试验确定的工艺参数，确定了选镍尾 矿一预选抛尾．阶段磨矿一阶段弱磁选流程试验，试验 流程及工艺参数见图4 ，试验结果见表1 2 。 细 糟矿尾矿 图4 选镍尾矿．预选抛尾．阶段磨矿．阶段选别试验流程 表1 2 选镍尾矿．预选抛尾．阶段磨矿．阶段选别流程试验结果 选镍尾矿采用预选抛尾一阶段磨矿一弱磁选流程 选别，当一段磨矿细度为．0 ．0 7 4m m 粒级占8 5 ％， 二段磨矿细度为．0 ．0 3 0m m 粒级占9 5 ％时，可获得 产率为9 ．4 6 ％、铁品位为6 0 ．3 7 ％、铁回收率为 5 3 ．8 7 ％的铁精矿，选矿比为1 0 ．5 7 。 精矿产品的化学多元素分析结果见表1 3 所示。 表1 3 精矿产品化学多元素分析结果 质量分数 ／％ T F eN iPS M g OS i 0 2 C a O A 1 2 0 3 6 0 ．3 70 ．4 70 ．0 0 4O ．1 27 ．8 64 ．2 30 ．4 21 ．9 7 从精矿产品多元素分析结果可知，有害元素S 和P 较低，不需要再考虑浮选脱硫作业；精矿镍品 位为0 ．4 7 ％，下一步可以考虑镍的回收。 5结论 n 本试样矿样为新疆某选镍尾矿，矿石中主 要有用元素为铁，原矿铁品位为1 0 ．5 0 ％，磁性铁 含量为5 ．6 9 ％，试样样品细度为．0 ．0 7 4m m 粒级占 4 0 ．2 0 ％，原矿铁品位和磁性铁含量均较低，原矿 选矿比较大。 2 试样样品采用预选抛尾、阶段磨矿 最终磨 矿细度一0 ．0 3 0m m 粒级占9 5 ％ 、弱磁选流程选别后， 可获得产率为9 ．4 6 ％、铁品位为6 0 ．3 7 ％、铁回收率 为5 3 ．8 7 ％的铁精矿，选矿比为1 0 ．5 7 。 3 原矿中磁性铁矿物嵌布粒度极细，只有采用 细磨才能提高铁精矿品位，立式搅拌磨可以有效实 现细磨。 4 1 根据试验结果，推荐处理该选镍尾矿的工艺 流程为选镍尾矿．预选抛尾．粗磨．弱磁选．细磨．弱 磁选流程。 4 推荐的选矿工艺流程及产品检查 参考文献 推荐的选矿工艺流程见图5 。 糖矿尾矿 图5 选镍尾矿．预选抛尾．阶段磨矿．阶段磁选工艺流程 【1 】 常前发，王运敏．我国尾矿综合利用的现状及对策【J 】．中国矿业， 1 9 9 9 ，8 2 2 1 2 3 ． 【2 】 谢琪春，蒋方珂，攀钢密地选矿厂尾矿再选研究与实践【J 】．金属矿 山．2 0 0 1 6 3 7 3 8 ． 【3 】 余永富，陈雯，彭泽友．包头强磁粗精矿还原焙烧磁性分离提 高铁精矿品位及降低稀土、铌含量的研究m ．稀土，2 0 1 0 ，3 1 2 6 0 - 6 4 ． 【4 】P r a k a s hS a l ．T h er e c o v e r yo ff i n e i r o nm i n e r a l sf r o mq u a r t sa n d c o n m d o u mm i x t u r e su s i n gs e l e c t i v em a g n e t i cc o a t i n g [ J ] ．I n tM i n e r P r o c e s s ，1 9 9 9 5 5 7 - 8 7 ． 【5 】金仁国．从尾矿中回收铁矿物的生产实践【J 】．金属矿山，1 9 9 8 2 4 8 ．5 0 ． 【6 】郝志刚，馀毅茹，刘靖．极贫铁矿资源化利用技术【J 】．矿冶工程， 2 0 1 2 ，3 2 8 3 4 2 - 3 4 5 ． f 7 】 李士朝，张晋霞，李增慧．辽宁某细粒磁铁矿工艺矿物学及选矿流 程试验研究啊．矿冶工程，2 0 1 2 ，3 2 8 3 1 2 - 3 1 5 ． 【8 】邱俊，吕宪俊．铁矿选矿技术I M ] 北京化学工业出版社，2 0 0 9 ． 万方数据