某鐵選廠尾礦綜合利用試驗研究

王全亮,徐 勇,周虎強,趙建湘,戴艷萍

(1.湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015;2.中南大學資源加工與生物工程學院,湖南長沙 410083)

某鐵選廠尾礦綜合利用試驗研究

王全亮1,2,徐 勇1,周虎強1,趙建湘1,戴艷萍1

(1.湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015;2.中南大學資源加工與生物工程學院,湖南長沙 410083)

介紹了某尾礦的工藝礦物學性質,根據尾礦的礦石性質,確定了尾礦綜合利用工藝流程,獲得了全鐵66.84%鐵精礦;含硫38.56%的硫精礦及填充劑和建材產品。

尾礦;綜合利用;鐵精礦;建材產品

我國礦山企業(yè)每年都產生大量尾礦,長期以堆存形式儲存于尾礦庫中,尾礦雖是礦山排出的廢棄物,但同時又是潛在的二次資源,對其進行有效地開發(fā)是礦產資源綜合利用的重要組成部分,也是節(jié)約利用礦產資源的一個重要途徑。本文從尾礦資源綜合利用及建設循環(huán)經濟的角度出發(fā),主要介紹某鐵選礦尾礦綜合利用應用技術試驗研究

1 試樣性質

1.1 礦物組成

試驗原料取自東北某鋼鐵集團礦業(yè)有限責任公司選礦廠現(xiàn)場排放尾礦。試樣主要的金屬礦物為磁鐵礦、赤鐵礦;其次為褐鐵礦、黃鐵礦等;微量的磁黃鐵礦,毒砂等,其他金屬礦物、硫化物含量甚微。主要的脈石礦物是石英、角閃石、透閃石等,其次為輝石、長石、陽起石、金云母、黑云母、白云母、綠泥石、方解石、菱鐵礦、高嶺石類粘土礦物等,微量的綠簾石、(斜)黝簾石、滑石、電氣石、磷灰石等。試樣的化學多元素分析列于表1,試樣主要礦物組成及其相對含量列于表2。

表1 試樣化學多元素分析結果 %

表2 試樣主要礦物組成及其相對含量 %

1.2 物相分析

試樣中鐵是含量最多的金屬元素,硫的含量雖低,但礦物組成都相對較簡單,從尾礦綜合利用研究的角度出發(fā),硫是可以考慮回收的。對試樣中的鐵、硫元素的賦存狀態(tài)進行了測定,試樣中鐵的物相分析結果列于表3,試樣中硫的物相分析結果列于表4。

表3 試樣鐵的物相分析結果 %

表4 試樣硫的物相分析結果 %

1.3 主要礦物特征

1.3.1 氧化鐵礦物

試樣中的氧化鐵礦物主要是磁鐵礦和赤鐵礦,少量褐鐵礦。尾礦中鐵礦物的粒度多在0.04～0.2 mm之間,單體解離度約72%,連生體主要與脈石礦物呈毗連連生,部分細粒者(0.03 mm以下者)多被脈石包裹或半包裹連生。

1.3.2 硫化礦物

試樣中的金屬硫化物主要是黃鐵礦(FeS2),尾礦中黃鐵礦的粒度多在0.03～0.08 mm之間,解離度約68%,連生體主要與脈石礦物呈毗連連生,部分細粒者(0.03 mm以下者)多被脈石包裹或半包裹連生。

1.3.3 脈石礦物

脈石礦物主要是石英,其次為柱狀硅酸鹽礦物角閃石、輝石、透閃石、陽起石等,另有少量的方解石和片狀硅酸鹽礦物金云母、黑云母、綠泥石、粘土礦物等。它們是尾砂的主要組成礦物,粒度從0.01～0.3 mm不等。相互間基本呈解離狀態(tài),部分集合體可見與氧化鐵礦物、黃鐵礦等連生。

1.4 尾礦放射性分析

經湖南省建材質量監(jiān)督檢驗授權站檢驗該鐵尾礦放射性元素232Th、226Ra、40K測定結果列于表5。由表5可知:尾礦放射性各項指標符合 GB6556-2001《建筑材料放射性核素含量》標準要求,可以作為原材料用于生產建筑材料。

表5 放射性檢測結果

2 尾礦綜合回收試驗研究

2.1 尾礦綜合利用試驗方案的確定

目前,國內外對選礦尾礦綜合利用是以實現(xiàn)無尾礦排放作為礦山發(fā)展的長遠目標,以提高企業(yè)的經濟效益和環(huán)境效益為主攻方向。國內外對選礦尾礦綜合利用的主要途徑之一為:選礦尾礦有價金屬礦物回收-有價非金屬礦物回收-二次尾礦整體開發(fā)利用。

通過對尾礦性質研究說明,尾礦礦物組成比較簡單,主要的金屬礦物為磁鐵礦、赤鐵礦;其次為褐鐵礦、黃鐵礦等;其他金屬礦物、硫化物含量甚微。主要的脈石礦物是石英、角閃石、透閃石等。尾礦中的鐵礦物、硫礦物既可以實現(xiàn)部分回收,又能夠減弱這些礦物對非金屬礦物利用的影響,故首先考慮鐵、硫礦物的回收。根據回收鐵、硫礦物后的試樣中其主要非金屬礦物為石英、角閃石、輝石、長石等,對該部分原料分別制取樣品應用于建筑用砂、免燒磚、砌塊、填充劑等。因此確定尾礦綜合利用試驗方案為螺旋溜槽預富集-溜槽精礦浮選回收硫化礦-磁化焙燒回收鐵-重選分離非金屬礦物方案,試驗原則流程如圖1所示。

圖1 尾礦綜合利用原則工藝流程圖

2.2 預富集試驗

由于尾礦中鐵品位較低,首先采用預富集作業(yè)提高鐵品位,拋棄大量的尾礦,根據工藝礦物學性質,尾礦中鐵礦物主要是赤鐵礦及少量磁鐵礦和碳酸鐵,鐵礦物單體解離度約72%,從生產成本及技術上考慮確定尾礦不預先磨礦。尾礦采用螺旋溜槽(規(guī)格為Φ400 mm)進行預富集,預富集試驗流程如圖2所示,試驗結果列于表6。從表6試驗結果可知,尾礦采用螺旋溜槽預富集,經一粗一精,粗精礦全鐵品位可富集至31.28%,同時可大量拋尾。

圖2 溜槽試驗工藝流程

表6 預富集試驗結果 %

2.3 硫浮選試驗

經預富集后的溜槽精礦中硫含量在3%左右,因此首先進行回收硫試驗,硫回收試驗在條件試驗的基礎上進行了回收硫的閉路試驗,硫閉路試驗流程如圖3所示,試驗結果列于表7。從表7試驗結果可知,溜槽精礦經二粗一掃一精硫浮選,可獲得含硫38.56%的硫精礦,硫回收率89.97%,經浮選后的尾礦含硫為0.33%。

表7 硫浮選閉路試驗結果 %

圖3 尾礦硫閉路試驗工藝流程圖

2.4 磁化焙燒-弱磁選回收鐵試驗

對硫尾礦進行了磁化焙燒-弱磁選回收鐵試驗,試驗流程如圖4所示,試驗結果列于表8。從表8試驗結果可知,硫尾礦經磁化焙燒-弱磁選,可獲得含鐵65.65%,回收率78.80%的鐵精礦產品。

表8 磁化焙燒-弱磁選回收鐵試驗結果 %

產品名稱 產率 品位 回收率TFe S TFe S鐵精礦 36.01 65.65 0.45 78.80 47.49鐵尾礦 63.99 9.94 0.28 21.20 52.51給礦 100.00 30.00 0.34 100.00 100.00

2.5 綜合利用非金屬礦物試驗

非金屬礦物綜合利用的原料為溜槽尾礦及選鐵尾礦,其主要化學成分是SiO2,達到70%以上,主要非金屬礦物組成是石英、角閃石、輝石、長石等。根據原料性質經試驗確定非金屬礦物綜合利用工藝流程如圖5所示,試驗結果列于表9。

圖4 磁化焙燒-弱磁選回收鐵試驗工藝流程圖

圖5 非金屬礦物綜合利用試驗工藝流程圖

2.6 尾礦綜合利用全流程試驗

尾礦綜合利用全流程試驗是在條件試驗所確定的最佳工藝參數基礎上進行的,其結果的數質量流程圖如圖6所示。

3 樣品應用試驗

3.1 建筑用砂

建筑用砂顆粒級配篩分累積結果列于表10,檢測結果列于表11。從結果可知:試驗制備的建筑用砂樣品符合國標建筑用砂三類,部分化驗結果也符合國標建筑用砂標準。

圖6 尾礦綜合利用全流程試驗數質量流程圖

表10 建筑用砂顆粒級配篩分累積結果 %

表11 建筑用砂檢測結果 %

3.2 免燒磚

沉砂在常德宏維建材有限公司生產線上進行了工業(yè)試驗,試驗結果為:免燒空心磚容重為 3.5 kg/塊,抗壓強度單塊最小值為9.4 MPa,平均值為11.2 MPa,抗凍性檢測強度損失率為12.7%,質量損失率為 0.8%,達到行業(yè)標準JC943-2004的MU10等級;免燒實心磚容重為2.3 kg/塊,抗壓強度單塊最小值為10.13 MPa,平均值為14.4 MPa,抗凍性檢測質量損失率為1.44%,凍后抗壓強度平均值為13.4 MPa,達到行業(yè)NY/T671-2003標準強度等級MU10。尾礦制免燒磚能大量消耗尾礦,是一個有前景的項目。

3.3 砌 塊

沉砂在山東大業(yè)新型建材有限公司進行了工業(yè)試驗。試驗檢測結果:砌塊容重為622 kg/m3,抗壓強度為4.00 MPa;達到國家標準GB11968-2006中A3.5B07,符合國家當前的產業(yè)政策和墻改政策。

3.4 填充劑

溢流產品作為填充劑在橡膠中的應用試驗委托北京橡膠總院進行,結果表明:在天然橡膠應用情況來看,一次溢流補強性能與輕質碳酸鈣水平相當;丁苯橡膠應用來看,補強性能優(yōu)于輕質碳酸鈣;對溢流產品改性后,在天然橡膠和丁苯橡膠中應用性能明顯提高,可以在橡膠中推廣應用。

4 結 語

1.試樣中主要的金屬礦物為磁鐵礦,赤鐵礦;其次為褐鐵礦、黃鐵礦等;主要的脈石礦物是石英、角閃石、透閃石等,有回收利用價值的礦物為氧化鐵礦物及硫化礦物。

2.根據試樣的性質,尾礦經預富集的粗精礦采用脫硫浮選+磁化焙燒+弱磁方案回收鐵,獲得的鐵精礦 TFe 66.84%、回收率 36.72%,硫精礦 S 38.56%、回收率81.07%(對原礦)。

3.綜合利用非金屬資源,可減少尾礦排放量,利用尾砂制取的免燒磚、砌塊等產品,符合國家標準。

[1] 許時.礦石可選性研究[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1995.

[2] 胡熙庚,黃和慰,毛鉅凡,等.浮選理論與工藝[M].長沙:中南工業(yè)大學出版社,1991.

[3] 王全亮,周虎強.某尾礦綜合回收硫、鐵資源試驗研究[J].湖南有色金屬,2009,(3):15-18.

Expreimental Study on Comprehensive Utilization of Iron Tailings

WANG Quan-liang1,2,XU Yong1,ZHOU Hu-qiang1, ZHAO Jian-xiang1,DAI Yan-ping1

(1.Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China;2.College of Resources Processing and Bioengineering,Central South University,Changsha410083,China)

This paper describes mineralogical composition of the tailings。Technological process of comprehensive utilization of tailings is determined according to the characteristics,which an iron concentrate of 66.84%Fe and a Sulfur concentrate of 38.56%S and filler and products for building materials can be obtained.

tailings;comprehensive utilization;iron concentrate;products for building materials

TD926.4+2

A

1003-5540(2011)05-0016-04

王全亮(1974-),男,高級工程師,主要從事固體廢棄物資源綜合利用與選礦工藝研究工作。

2011-07-27