鉬鐵冶煉渣綜合回收工藝優化研究

2023-01-18 09:11:34趙常泰

中國鉬業 2022年6期

任艷，韓強，趙常泰，張杰，張卓

(金堆城鉬業股份有限公司，陜西渭南 714100)

0 引言

隨著生產力和加工技術的發展，鉬的應用范圍和消費量將會不斷增強，一定程度上將加劇鉬資源使用的緊張局面，因此，無論從保護鉬資源方面看，還是從尋求廉價的鉬資源以及環保等方面來說，從工業廢料和低品位精礦中提取鉬的研究，越來越引起人們的注意[1]。從工業廢料中回收鉬，生產成本低，工藝簡單，提高了資源的利用率，既創造了經濟效益，同時也對環境起到了保護作用[2]。

某鉬業公司鉬鐵分廠現有200 00 t/a鉬鐵生產線，采用爐外法工藝進行冶煉，在鉬鐵冶煉過程中，爐內除了產出人們所希望的鉬鐵合金外，同時存在另一種不希望出現而又必然產生的產物——熔融爐渣[3]，這部分爐渣主要由底殼渣、邊殼渣、渣蓋渣、爐筒下富渣構成，統稱為鉬鐵冶煉渣。該公司鉬鐵分廠年產約20 000 t鉬鐵冶煉渣，渣中含鉬品位約為1.68%，鉬鐵冶煉渣經過“破碎—分級—磨礦—搖床重選”工藝綜合回收鉬和石英砂，回收的精礦進行鉬鐵冶煉回爐，由庫存金屬轉化為可銷售的鉬鐵產品，回收的石英砂代替部分冶煉型砂使用，實現廢物利用。現有工藝回收的精礦品位低(品位在27.83%左右)，石英砂中磁性氧化鐵含量高，而精礦品位低造成回爐使用消耗輔料量增大，石英砂中磁性氧化鐵含量高造成回爐使用后鉬鐵錠精整過程中不易脫殼。因此，需要對現有的鉬鐵冶煉渣處理工藝進行優化研究，提高精礦品位，降低副產物石英砂中磁性氧化鐵含量。

1 鉬鐵冶煉渣綜合回收利用工藝現狀

現有鉬鐵冶煉渣綜合回收工藝流程為：鉬鐵冶煉渣經一次破碎，一次篩分，篩上(+2 mm)產品經一段開路磨礦后搖床重選得精礦，篩下產品為綜合回收的石英砂。鉬鐵冶煉渣綜合回收工藝流程圖見圖1，各產物指標見表1。

圖1 鉬鐵冶煉渣綜合回收工藝流程

表1 鉬鐵冶煉渣各產物指標 %

由圖1、表1可以看出，現有鉬鐵冶煉渣綜合回收工藝流程過于簡化，經過選別作業后得到精礦含鉬品位為27.83%，尾礦含鉬品位為0.62%，石英砂含鉬品位為0.65%，精礦品位低，尾礦和石英砂含鉬品位較高，分離效果不理想，綜合回收效果差。

2 工藝礦物學研究

2.1 試驗樣采集與制備

試驗樣是從生產現場渣處理工段渣場采集，對采集的樣品按圖2所示進行樣品的制備。

圖2 樣品的制備流程

2.2 化學元素分析

對鉬鐵冶煉渣樣品進行多元素分析檢測，分析化驗結果見表2。

表2 鉬鐵冶煉渣中主要成分分析化驗結果 %

由表2可以看出，鉬鐵冶煉渣中主要非金屬物質為SiO2(占60.21%)，其次為Fe、 Al2O3、Mo、Pb、Bi及Zn，主要有價金屬Mo的含量為1.68%，鐵含量為9.63%。

2.3 物質組成及含量

鉬鐵冶煉渣為黑色塊狀，氣孔極為發育，具貝殼狀斷口和典型的蜂窩狀構造，主要物質組成及含量見表 3。

表3 鉬鐵冶煉渣主要物質的含量 %

由表3可以看出，鉬鐵冶煉渣的組成物質種類較為復雜，主要的金屬物質是鉬鐵、金屬鐵和氧化鐵(含量分別為3.8%、5.3%、3.9%)，少量的鉬華和磁黃鐵礦，微量的冰銅、金屬銅、金屬鉛及金屬鉍等；非金屬物質主要是硅質玻璃體、石英和方英石(含量分別為38.4%、42.8%)，其次為單質硅和絹云母等，微量的碳質物等。

2.4 金屬物質的嵌布粒度

樣品中主要目的物質的粒度組成及其分布特點對確定磨礦細度和制訂合理的選礦工藝流程有著直接的影響。為此，在顯微鏡下對鉬鐵冶煉渣中合金類物質(包括鉬鐵、金屬鐵和硅鐵)的嵌布粒度進行了分析統計，結果見表4。表4可以看出，鉬鐵冶煉渣中合金類物質(包括鉬鐵、金屬鐵和硅鐵)的嵌布粒度中金屬類物質具有典型不均勻中細粒-微細粒嵌布的特點，粒度范圍在0.21～0.83 mm的合金類物質占71.25%，粒度在0.21 mm以下每個粒級分布率明顯開始減少，顯然在較粗的磨礦細度條件下，相當部分的金屬類礦物即可呈單體狀態產出。

表4 鉬鐵冶煉渣中合金類物質的嵌布粒度

3 試驗研究

3.1 磁選探索試驗

根據鉬鐵冶煉渣的工藝礦物學性質，渣中主要的金屬物質是鉬鐵、金屬鐵和氧化鐵，這部分金屬物質含有磁性；非金屬物質主要是硅質玻璃體、石英和方英石，這部分物質沒有磁性。考慮到綜合回收的石英砂在鉬鐵冶煉過程中還要再次回爐使用，要求石英砂干燥，因此試驗考慮采用干式磁選來分離金屬物質和非金屬物質。試驗過程采用直接干式磁選、篩分分級-干式磁選兩種分選流程進行比較，尋找較好的分選流程。

3.1.1 直接干式磁選

鉬鐵中含鐵在30%就會有弱磁性,該公司鉬鐵分廠生產的鉬鐵中含鐵40%，含有弱磁性。為了使得鉬鐵冶煉渣中金屬物質和非金屬物質得到較好的分離，根據鉬鐵磁性采用了超強永磁除鐵器進行了干式磁選試驗，試驗樣品為破碎至0～6 mm 的鉬鐵冶煉渣，將試驗樣品直接進入磁選設備進行不同磁場強度磁選試驗，試驗流程見圖2，試驗結果見表5。表5可以看出，隨著磁場強度的升高，精礦產率提高，尾礦中殘留的鉬逐漸降低，在磁場強度為13 000 Gs時，精礦中含鉬品位為2.05%，尾礦中含鉬品位為0.63%，精礦產率為73.22%，較磁場強度是3 500 Gs、7 000 Gs時的分離回收效果好，但尾礦石英砂中殘留的鉬含量還較高。

圖2 超強永磁除鐵器磁選流程圖

表5 超強永磁除鐵器磁選試驗結果

3.1.2 分級-干式磁選

從采用超強永磁除鐵器磁選，磁場強度13 000 Gs試驗結果來看，可以回收鉬鐵冶煉渣中的大部分鉬鐵。為了進一步探索鉬鐵冶煉渣中石英砂類物質與鉬鐵的分離，對鉬鐵冶煉渣進行分級-磁選。該公司使用的石英砂粒度范圍在0.1～0.5 mm，+2 mm的鉬鐵冶煉渣不含石英砂，因此+2 mm的鉬鐵冶煉渣未進行磁選去砂試驗。試驗流程見圖3，試驗結果見表6。表6可以看出，鉬鐵冶煉渣經分級-干式磁選后，尾礦石英砂中含鉬品位為0.38%，回收率為4.10%，回收鉬鐵冶煉渣中鉬鐵的效果較好。

圖3 鉬鐵冶煉渣分級-干式磁選試驗流程圖

表6 鉬鐵冶煉渣分級-干式磁選試驗結果 %

對比直接干式磁選和分級―干式磁選選礦試驗流程，-6 mm鉬鐵冶煉渣干式磁選精礦的含鉬品位相比試驗樣沒有得到明顯提高，尾礦中鉬含量殘留量較大，分選效果不理想。經過篩分分級，對2～0.42 mm、-0.42 mm的鉬鐵冶煉渣進行磁場強度為13 000 Gs的磁選，鉬鐵冶煉渣經強磁選后，尾礦石英砂中鉬含量為0.38%，回收率為4.10%，回收鉬鐵的效果較好，鉬鐵冶煉渣中鉬鐵和石英砂類物質得到較好的分離，因此選擇分級―干式磁選選礦流程。

3.2 重選探索試驗

鉬鐵顆粒比重9.0，石英砂和熔煉渣比重2.6，根據礦物比重的差別，可以采用重選將鉬鐵與石英砂和熔煉渣分離，生產現場采用搖床重選設備進行分選，為了使物質中的鉬得到高效回收，對鉬鐵冶煉渣搖床重選條件進行優化，主要從磨礦細度，是否分級重選兩個方面進行優化試驗，以得到最優的搖床重選條件參數。

3.2.1 磨礦細度試驗

實驗室球磨機的入礦粒度一般要保持在-2 mm以下，因此此次試驗將鉬鐵冶煉渣破碎至-2 mm，經過磨礦—分級—搖床，篩上+0.42 mm直接作為精礦產品，篩下-0.42 mm產物進行搖床重選，磨礦細度試驗流程圖見圖4，試驗結果見表7。

圖4 鉬鐵冶煉渣磨礦細度試驗流程圖

表7 鉬鐵冶煉渣磨礦細度試驗結果 %

由表7可以看出，隨著磨礦細度的提高，精礦的品位得到提高。在磨礦細度為73.69%時，精礦品位雖然上升，但是精礦綜合回收率開始下降，這是由于鉬鐵和金屬鐵等主要目的產物的粒度極不均勻、分散程度高，其中粒度過于細小者即使通過細磨也很難得到較充分的解離，因此分選過程中部分將不可避免地排入尾礦，據此可以認為部分目的產物粒度過于微細會影響鉬的回收效果。鑒于以上原因，選擇磨礦細度為-0.074 mm為65.31%為宜。

3.2.2 分級-重選與直接重選試驗

對鉬鐵冶煉渣樣品進行搖床重選試驗，磨礦細度為65.89%，分級得到篩上+0.42 mm產物直接作為精礦產品，0.42～0.074 mm和-0.074 mm的鉬鐵冶煉渣分別進行搖床試驗，試驗流程見圖4、圖5。分級-搖床重選與未分級直接搖床重選試驗指標進行對比，結果見表8。

圖5 分級-搖床重選流程試驗流程圖

表8 分級-搖床重選試驗結果 %

由表8可以看出，鉬鐵冶煉渣經過磨礦-搖床重選，最終得到精礦產品含鉬品位為33.26%，回收率為77.28%；鉬鐵冶煉渣經過磨礦—分級—搖床重選，最終得到精礦產品含鉬品位為33.41%，回收率為76.65%，直接搖床重選和分級-搖床重選所得精礦含鉬品位、回收率指標相差不大。

3.3 推薦工藝流程

根據鉬鐵冶煉渣磁選探索試驗及重選探索試驗結果，建議鉬鐵冶煉渣綜合回收工藝采用“破碎―分級―磁選―磨礦―分級―搖床重選”的選礦工藝流程。工藝流程圖見圖6，試驗結果見表10。由表10可知，鉬鐵冶煉渣經過選別作業后精礦中含鉬品位達到32.37%，回收率達到78.87%，精礦產率4.12%。優化后的工藝可解決鉬鐵冶煉渣中鉬回收問題及石英砂的綜合利用問題。