磁浮聯合工藝在尾礦中回收螢石的工業化應用

夏自發 ,鄧朝安 ,任興民 ,楊曉文 ,張曉剛

(1.中國恩菲工程技術有限公司,北京 100038;2.內蒙古黃崗礦業有限責任公司,內蒙古赤峰 025350)

0 前言

螢石是化學元素氟的主要來源,由于氟原子非常獨特的化學性質,其用途不具有替代性[1],應用領域涵蓋新能源、新材料、國防、光學、冶金、化工等行業,對國家安全、國民經濟和社會發展有重要影響,是寶貴的戰略資源[2]。

近年來,各行業對螢石的需求大幅度增加,而且對高質量螢石精礦產品的需求量也呈上升趨勢,螢石價格快速上漲,從尾礦中回收螢石的工藝及設備也備受關注[3]。

1 尾礦性質簡介

內蒙古某多金屬礦是以鐵為主,伴生錫、鎢、鋅、銅、砷和螢石等有價組分的礦床,該礦采用鐵磁選—硫化礦浮選—鎢錫重選—錫浮選工藝流程回收其中的鐵、錫、鎢、鋅、銅和砷,螢石未進行綜合回收。

螢石回收的原料為該礦的錫浮選尾礦,錫浮選尾礦多組分分析結果和篩析試驗結果分別如表1、表2 所示,礦物組成如表3 所示。

表1 錫浮選尾礦多組分分析結果 %

由表1 可知,錫浮選尾礦主要有價組分CaF2含量為18.32%,雜質成分主要為SiO2、CaO 和Fe 等組分。

由表2 可知,螢石的粒度相對較粗,主要分布于-0.075 mm～0.025 mm 的粒級范圍內,屬于適宜浮選回收的粒級范圍。

表2 錫浮選尾礦篩析結果 %

由表3 可知,錫浮選尾礦中主要可回收的礦物是螢石,脈石礦物種類復雜,主要有石榴石、符山石、方解石、角閃石、石英、透輝石、長石、黑云母和白云母等。

表3 錫浮選尾礦礦物組成 %

2 選礦試驗

2.1 全浮工藝

為了回收錫浮選尾礦中的螢石,研究單位開展了全浮工藝回收螢石的試驗研究,全浮工藝試驗流程如圖1 所示,試驗結果如表4 所示。

表4 全浮工藝試驗結果 %

圖1 全浮工藝試驗流程圖

由于該礦礦石性質復雜、選別流程長、藥劑種類繁多、弱磁性脈石干擾,全浮工藝回收螢石的選別指標不理想,兩種螢石精礦的品位分別為95.13%和82.14%,總回收率僅45.49%,因此,迫切需要研究和應用新工藝以進一步提高螢石的選別指標。

2.2 磁浮聯合工藝

由表3 可知,錫浮選尾礦中鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、綠簾石、綠泥石礦物量合計27.16%,它們的平均比磁化系數為19.96～63.0(10-6cm3/g);而螢石、石英、方解石、長石的比磁化系數在-0.50～0.51(10-6cm3/g),這兩組礦物的平均比磁化系數差異較大,可以通過強磁選預先脫除鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、綠簾石、綠泥石等弱磁性礦物[4-5]。

錫浮選尾礦中的螢石主要以單體形式嵌布,賦存在磁性脈石中的螢石含量不高,因此可采用強磁選進行拋尾,磁性產品進入尾礦,非磁產品進行螢石浮選。磁浮聯合工藝選礦試驗流程如圖2 所示,試驗結果如表5 所示。

圖2 磁浮聯合工藝試驗流程圖

表5 磁浮聯合工藝試驗結果 %

采用磁浮聯合工藝,試驗可獲得CaF2品位為97.15%、回收率為51.94%的螢石精礦,實現了螢石資源的有效回收。

3 工藝設計方案

根據礦物組成、礦石性質及選礦試驗結果,從錫浮選尾礦中回收螢石的設計,采用了“強磁拋尾+濃縮換水+螢石浮選”的磁浮聯合工藝流程。設計流程圖如圖3 所示,設計指標如表6 所示。

圖3 磁浮聯合工藝設計流程圖

表6 磁浮聯合工藝設計指標 %

采用強磁選預先拋尾,一是可以消除弱磁性脈石礦物對螢石浮選的干擾,為螢石回收提供良好的浮選環境;二是可以減少后續螢石浮選的給礦量,減少藥劑消耗和設備投資;三是可以提高后續螢石浮選的入選品位,有利于螢石的浮選。

錫浮選尾礦中含有極少量的強磁性脈石、鐵粉和粗粒廢渣,會嚴重影響強磁選機的性能發揮,在強磁選之前應設置弱磁選和隔粗篩進行除鐵和除渣。

在硫化礦和錫石浮選過程中,加入了多種選礦藥劑,這些殘留藥劑對螢石浮選污染嚴重,螢石精選泡沫偶爾會出現絮團,使精選過程無法進行。將非磁產品通過“濃縮+新水稀釋+濃縮”的方式進行換水,降低礦漿中的鈣離子和殘留藥劑。

在錫石浮選過程中,螢石作為脈石礦物被強烈抑制,因而在螢石浮選前,需要重新活化螢石礦物,設計采用了多次調漿的方式強化選礦藥劑與螢石的作用,降低錫浮選作業加入的抑制劑對螢石浮選的不利影響。

為了得到螢石品位大于97%的高品質螢石精礦,在螢石浮選作業的設計中,采取了多次精選、中礦單獨分選、分段調整pH 漿、浮選機雙邊刮泡、耐低溫捕收劑、高效抑制劑組合等措施。

4 生產實踐

螢石回收系統投入生產后,強磁作業和螢石浮選作業都取得了良好的指標,工業生產指標如表7所示。

表7 錫浮選尾礦回收螢石的技術指標對比 %

強磁作業可以預先拋除產率為37.09%的磁性尾礦,磁性尾礦螢石品位為7.99%,螢石損失率僅15.94%,強磁拋尾效果較好,為后續螢石浮選創造了良好的給礦條件,大幅減少了進入螢石浮選作業的給礦量,生產成本明顯降低。

從指標對比結果可以看出,螢石精礦平均品位為97.58%,回收率為59.61%,均優于磁浮聯合工藝試驗和設計指標,也明顯優于全浮工藝試驗指標,是非常理想的生產指標。

5 結論

(1)內蒙古某多金屬礦經鐵磁選—硫化礦浮選—鎢錫重選—錫浮選后產出尾礦,該尾礦的礦物組成極其復雜,主要目的礦物為螢石,脈石礦物主要有石榴石、符山石、方解石、角閃石、石英、透輝石、長石、黑云母和白云母等。螢石主要以單體形式嵌布,賦存在磁性脈石中的螢石含量不高。

(2)該尾礦中的鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、綠簾石、綠泥石等弱磁性礦物量合計27.16%,比磁化系數較高;而螢石、石英、方解石、長石的比磁化系數很低,這兩組礦物的平均比磁化系數差異較大,可以通過強磁選預先脫除弱磁性礦物。

(3)采用強磁選預先拋尾,磁性產品進入尾礦,非磁產品經濃縮換水后作為螢石浮選給礦。工業生產中采用LGS 系列立式轉環感應式強磁選機進行強磁拋尾,可獲得非磁產品螢石品位為24.14%和回收率為84.04%的生產指標。

(4)生產中采用“強磁拋尾+濃縮換水+螢石浮選”的工藝流程,可得到螢石品位為97.58%、回收率為59.61%的螢石精礦,指標非常理想,從多金屬尾礦中回收螢石的磁浮聯合工藝,應用前景十分廣闊。