铬铁矿选矿现状及发展趋势.pdf

铬铁矿选矿现状及发展趋势上 张文征 铬是现代工业中的一种重要金属 。 它主要 用于三个领域 冶金 、 耐火材料 与化学工业 。 冶 金工业约消耗铬总量的界 , 耐火材料约消耗 多 , 化学工业约消耗多 。 年世界上共生产铬铁矿矿石约 万吨 , 阿扎尼亚南非的产量居首位 , 为 万吨 , 其次为苏联 , 为万吨 。 美国铬矿石 的消耗量最大 , 其次是苏联和日本等国家 。 世界上铬铁矿矿石 的产量增长较快 , 年比年增长 了近倍 。 比六十年代初期也 整整增长了倍 , 平均每年增长多 。 随着材 料工业的发展 , 铬铁矿 的生产日益 引起人们的 重视 。 我国在解放前不生产铬铁矿 , 解放后 , 在华 北 、 西北 、 内蒙和新疆等地先后发现 了规模不等 的铬铁矿矿床 , 并进行了开采 与选冶 。 近年来 在西藏发现 了巨大的铬铁矿矿床 。 近来年 , 铬铁矿的选矿进展集 中于 研究储量巨大 的低品位铬矿石 的选别 利用多种选矿方法和联合工艺流程 处 理各式各样的铬矿石 将物理选矿法选 出的铬精矿用化学 方 法处理 , 以提高天然比较低的铬铁矿的 比或进一步提高铬精矿 的比 夕综合利用铬铁矿矿石资源 , 其中 包括 选收常与铬铁矿伴生的稀贵金属如 七 、、 、、 和和与等 夕无废选矿工艺 。 吨 , 其中界 左右集中在阿扎尼亚南非 、 津 巴布韦罗得西亚 、 苏联和土耳其等国家 , 如表 所示 。 表国外铬铁矿资源万吨 国家和地区 阿扎尼亚南非 津巴布韦罗得西亚 苏联 土耳其 阿尔巴尼亚 伊朗 印度 巴西 储量国家和地区 芬兰 美国 菲律宾 马尔加什 古巴 格陵兰 巴基斯坦 储量 〕 」 资料来源 “ 地质科技参考资料 ”, 年期 、 期 近年来铬铁矿矿石储量增加较大的有格陵 兰 、 伊朗和巴西等 , 在巴西仅东部一个地区储量 竟达万吨 。 二 、 铬铁矿及其物理 、 化学特性 一 、 铬矿 资 源 国外铬铁矿储量 , 据不完全统计约亿 自然界里已被发现的含铬矿物约有三十余 种 , 但具有工业价值的含铬矿物只有铬铁矿 。 理论上 , 铬铁矿的化学式为 几 , 含 多 、 多 , 比重 , , 等轴晶系 , 表观颜色从黑到黑褐 。 实际上 , 铬铁矿是含铬高的铬尖晶石类矿 物的统称 , 它的化学式可用 “十十 来表 示 , 式 中代表 、、、 叭 、 和 十 等 , 代表 十、 和等 。 铬铁矿包括 、、、 和 酮 等五种基本成分 。 国内外各地产的铬铁矿多包 括 铁铬铁矿 巧 、镁 铬矿 巧 、 镁 铬 尖晶石 、 镁 铁铬矿 表世界各地铬铁矿的化学组成表 万沁 ,石石 夕十 十 巴巴 , , 。。 少 。 生 刃刃刃刃刃 妇 勺 ⋯ ⋯⋯⋯ ⋯ ⋯⋯⋯ 盛盛 住 。 , 连 生生 盛盛 工工工 盆 生 生 巧 、 镁铁铬尖晶石 巧 和铁铬尖晶石 等 。 一般来说铬铁矿是由尖晶石 、 镁铬 铁 矿 、 铁尖 晶石 、 铬铁矿和磁铁矿等组成的固熔体 。 由于超镁铁岩成岩条件与岩浆演化等地质 条件各异 , 且十分复杂 , 因此世界各地铬铁矿 的 化学组成差异极大 。 国内外主要铬产地所产铬 铁矿的化学组成如表所示 。 由表可见 , 各地的铬铁矿组成差异极大 , 特别是其中的 、、、 和 波动很大 , 习 含量高者竟达多 , 而低者仅为外 , 表征天然铬铁矿质量 的重 要标志比相差也悬殊 , 高者为 石 , 低 者为 。 此外美国产的铬铁矿富含 , 芬兰的含 二 较高 , 我国西北产的铬铁矿富含 , 是钦铁矿化铬铁矿 。 铬铁矿的化学组成和结晶结构的不 同直接 影响着铬铁矿的一系列物理 、 化学特性的变化 , 诸如铬铁矿的比重 、 比磁化系数 、 比导 电系数 、 光学特性反射率和零电点等 。 例如铬铁矿中 的含量多寡直接影响着它的比重 与 晶胞 大小 , 如表所示 。 由表可见 , 随着铬铁矿中含量的增 高 , 它的比重亦明显增大 , 反射率亦增大 。 在采用摇床选别铬矿石时 , 对摇床精矿与 中矿 的化学分析与 尸射线衍射分析发现 , 中矿 与精矿 的化学组成 与矿物组成有着明 显 的 不 同 , 如表所示 。 一种铬矿石可含几种比重不同和化学组成 不同的各种铬铁矿 的变种 。 表 卫 的含量与铬铁矿比重和反射率的关系 点 。 凡凡 反射率 几入一 晶胞参数入比重重 士 克厘米 〕 表世界各地铬铁矿的零电点 产产地地零电点 碑 苏苏联联 古古 巴巴 阿阿尔巴尼亚亚 土土耳其其 美美国国 表摇床精矿与中矿 中铬铁矿的化学 分析与矿物分析 表铬铁矿的化学组成与零电点的关系 化化学组成成中矿矿精矿矿 几场 场 盛 四四 八八 凡凡 烧烧失失 秘秘 一物 成成 以铁镁高铁铝铬矿为主主以铁铝铬矿为主主 、 汉 、、 必田 、 刃 化化学组成成 怪 , 仇仇 生生 零零电点 美 国矿务局对世界各地铬铁矿 的比磁化系 数进行了详细的测定 , 结果如表所示 。 表世界各地铬铁矿的比磁化系数 产地辛生矿物 比磁化系数 一 二 胎 只 ︸乃 ︸了八臼自 加拿大 蒙大拿 阿 扎尼亚 巴基斯坦 澳大利亚 巴墓斯坦矿 土耳其 劣兰 绿泥石 、蛇纹石 橄榄石 、透辉石 绿泥石 、透辉石 橄榄石 、石英、绿泥石 绿泥石 蛇纹石 、绿泥石、方解石 绿泥石 蛇纹石 , 磁铁矿 表数据表 明 , 世界各地 的铬铁矿 的比磁 化系数介于 一吃 之 间 , 属于弱磁 矿性矿物 与黑钨矿 的比磁化系数近似 , 但伴 生的橄榄石与蛇纹石 的比磁化系数更低 , 因此 可借助于高磁场磁选机将它们分离 。 化学组成的差异也影响着 铬 铁矿的可浮 性 , 影响着铬铁矿的表面 电化学特性 , 如零电 铬铁矿 中的含量还 影响 着漫射的 竹射线的强度 脉冲秒 。 铬铁矿在矿石中的嵌布特性也有差异 , 有 伟晶颗粒的毫米以上粗粒的毫米 、 中粒的毫米 、 细粒的 、 毫米 和微 粒的 小于 石毫米 , 各地铬铁矿 的浸染状态 也不 同 , 有稠密浸染 、 中等浸染 、 稀疏浸染 、 有条 带状 的 、 网状 的 、 斑状 和瘤状 的不等 。 一般认为 , 铬矿石物理法选别的难易度主 要取决于①天然铬铁矿的纯度 、 比 ② 铬铁矿与脉石矿物的单体解离度③脉石矿物 的种类与数量 。 应该指出 , 纯天然铬铁矿 中有时尚含有 , 特 别是在晶体含有脉石矿物核 。 显微镜观测 , 热 解重量分析与化学分析可证明之 。 例如埃及的 铬铁矿结晶中含顽火辉石 , 加拿大铬铁矿的结 晶中含硅酸盐脉石核 。 这给选别带来极大的复 杂性 。 铬铁矿不溶于醋酸 、 硼酸等弱酸中 , 也不 溶于 、、 尹 ‘、 王水 中与 勺叶 沪勿、 侧利侧叫州训 丫 、 别助 彝 针 ⋯械渊浏 ︵砍︶‘仁 酸中 , 但它溶解于磷 、 硫混酸中 。 低温锻烧时 , 铬铁矿脱水 , 从黑褐色转为蓝 黑色 。 高温下 , 铬铁矿与纯碱或过氧化钠作用 , 十 转为 十 巧 一 。 。 与各种氯化物作用 , 如 。、 、、 和 , 铬被氯 摇床跳汰 重介 质 选价 “ 冷 奈 化 一 , 、 普 , 。。 , 八。八 一十 万 、 叼 ’ 。 , 。 , 七勺十 万 场一 , 这些化学性质是铬铁矿化学选矿的 基 础 。 丫 三 、 铬铁矿的物理选矿法 熟公即 多年来的实验室研究与生产实践证实 , 几 乎可以用已知的所有选矿方法来选别 , 如重选 、 磁选 、 电选 、 光选如,射线吸收法 、 浮选和联 合法选别 。 一重 力选矿 重选法是一种古老的方法 , 但是这种方法 几乎对环境无污染 、 成本低 , 加之近年来高效 的 、 性能可靠的重选设备不断涌现 , 在选矿领域 重选法被重新重视起来 。 也几乎是所有的重选设备 , 如重介质选矿 机 、 重介质旋流器 、 跳汰机 、 大角度水力旋流器 叮咖 、 带内转子 的大角 度水力旋流器 、 狄纳旋涡旋流器 巧 、 赖克特圆锥选矿机 、 螺旋选矿 机 、 摇床 、 筒式摇床 、 离心选矿机 、 巴特莱横流皮 带溜槽 七 一 七 叮和巴特 莱一莫兹利翻床 七 。 一 山 都可以选别铬 矿石 。 顿河选矿厂帆 二 各种不 同粒度矿石 中含 几 的百分数与可以选用的重选设备的 关系如图所示 。 目前采用重选方法的有 , 我 国 的商南 铬 矿 、 密云铬矿等 。 国外有阿扎尼亚的德兰士瓦 、 津巴布 韦的塞鲁奎渭 二 、 戴 克 、 土耳其的贝蒂 凯夫 、 南斯拉夫的 拉杜沙 、 苏联的肯皮 尔赛 、 菲 律宾的 马 辛 洛 粒度毫米 图不同粒度矿石中仇 的含量百分数 傲 、 阿克杰 、 埃及的瓦拉米亚和塞浦 路斯的洛多斯等 。 这些选厂的入选品位在 界 , 少数几个选厂入选品位为多 , 有的厂生产冶金级铬精矿 , 有的厂的铬 精矿为耐火级或化工级 。 选 矿回收率 为 。 多 冈叙述了土耳其贝蒂 凯夫铬 铁矿的选矿 , 该厂选矿流程如图所示 。 矿石 图土耳其贝蒂 凯夫铬铁矿选矿流程 矿石经自磨 , 自磨机与毫米筛孔的筛 分机 闭路工作 , 筛下产物经水力分级机分为三 种产物 , 即 一 目 、 一 目和 一 目 , 一十 目和 一十 目和 一 目 经水力旋流器脱泥后 分别送威尔福雷摇床选 别 , 产出耐火材料级精矿 。 实验室试验与工业 实践表 明 , 自磨后床选较棒磨后床选 的指标高 。 苏联顿河选厂采用重介质分选 、 跳汰和螺 旋选矿机选别肯皮尔赛矿床的铬矿石 , 选别结 果如表所示 。 表顿河选厂铬铁矿矿石的重选指标 表干式气选铬铁矿的结果 产物产率 品位 日 分布率 铬精矿 中矿 尾矿 上层矿层矿石 铬精矿 中矿 尾矿 下层矿石 二 生 叹口 , 作业 币介质分选 侧 厄汰 脚匕汰 螺旋选矿机 平均指标 产物产等 品位 。 分布率 冲 ⋯ 土 铬精矿 累积精矿 总尾矿 原矿 ﹄ ,八 八乙︸乃廿︸︶洲︼从 鸟拉尔选矿研究设计院 , 最近 采 用烧达 气式离心选矿机选别肯皮尔赛矿床 的矿石获得 下述结果见表 。 表结果 表明铬铁矿的千式气选结果相当 可 观 , 从而为干早无水 、 少水地区提供了一种有 效途径 。 采用摇床重选往往可获得较高的富集比 , 但它的处理能力较低 , 我国商南铬矿采用床选 , 曾试验将床选 中矿用水力分选管选 别 , 较 明显的减少 了摇床中矿的循环量 , 提高 了摇床的处理能力 , 约提高铬精矿回收 率 外 。 丹佛设备公司研制一种跳汰重选流程 , 它 适于中小型选厂 , 流程简单 , 其特点是破碎或磨 碎过程产出的业已解离的单体铬铁矿立 即从磨 碎回路分出 , 严格避免铬铁矿过磨 , 采用周边式 排矿棒磨机和丹佛 ,’,’跳汰机。 上接第页 个品级 , 即降低了个品级废 品率不 断下降 , 输出品位合格率达到 , 比 年 石界提高了 多工程能力 指数不 断提高 , 由原提高到经济效果 由亏 损转为盈 利 , 年全年 亏损万元 , 年全年盈利万元 , 摘掉了长期亏 损帽子 。 从上述指标可以看出了全面质量管理 确实在选厂生产管理 中发挥了作用 , 见到了效 果 。 就是在财务 、 物资 、 机电 、 劳资等其他管理 上抓了数据说话 , 也见到了成效 。 必须指出 , 全面质量管理是科学的质量管 理方法 , 推行之 , 既不是高不可攀 , 也不是轻而 易举 , 它与旧式管理相比 , 要求高 , 难度大 , 科学 性强 。 龙烟磁选厂推行全面质量管理 , 工作刚 刚介入 , 作法一般 , 认识肤浅 , 数据基础还不牢 固 , 数据不全 , 误差大 , 工序的极差和标准偏差 都大 , 说明工序还不够稳定 , 影响工序稳定的诸 因素还没完全搞清 , 产 品波动个品级还偏大 , 有一些理论问题还需探讨等等 。 上述诸问题有 待进一步通过实践深化 、 发展 、 完善 。