某鐵選廠尾礦綜合利用試驗(yàn)研究

王全亮,徐 勇,周虎強(qiáng),趙建湘,戴艷萍

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

某鐵選廠尾礦綜合利用試驗(yàn)研究

王全亮1,2,徐 勇1,周虎強(qiáng)1,趙建湘1,戴艷萍1

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

介紹了某尾礦的工藝礦物學(xué)性質(zhì),根據(jù)尾礦的礦石性質(zhì),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(chǎn)品。

尾礦;綜合利用;鐵精礦;建材產(chǎn)品

我國(guó)礦山企業(yè)每年都產(chǎn)生大量尾礦,長(zhǎng)期以堆存形式儲(chǔ)存于尾礦庫中,尾礦雖是礦山排出的廢棄物,但同時(shí)又是潛在的二次資源,對(duì)其進(jìn)行有效地開發(fā)是礦產(chǎn)資源綜合利用的重要組成部分,也是節(jié)約利用礦產(chǎn)資源的一個(gè)重要途徑。本文從尾礦資源綜合利用及建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),主要介紹某鐵選礦尾礦綜合利用應(yīng)用技術(shù)試驗(yàn)研究

1 試樣性質(zhì)

1.1 礦物組成

試驗(yàn)原料取自東北某鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限責(zé)任公司選礦廠現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)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(xué)多元素分析列于表1,試樣主要礦物組成及其相對(duì)含量列于表2。

表1 試樣化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 試樣主要礦物組成及其相對(duì)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(duì)較簡(jiǎn)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(duì)試樣中的鐵、硫元素的賦存狀態(tài)進(jìn)行了測(cè)定,試樣中鐵的物相分析結(jié)果列于表3,試樣中硫的物相分析結(jié)果列于表4。

表3 試樣鐵的物相分析結(jié)果 %

表4 試樣硫的物相分析結(jié)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(xì)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(xì)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(jīng)湖南省建材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)授權(quán)站檢驗(yàn)該鐵尾礦放射性元素232Th、226Ra、40K測(cè)定結(jié)果列于表5。由表5可知:尾礦放射性各項(xiàng)指標(biāo)符合 GB6556-2001《建筑材料放射性核素含量》標(biāo)準(zhǔn)要求,可以作為原材料用于生產(chǎn)建筑材料。

表5 放射性檢測(cè)結(jié)果

2 尾礦綜合回收試驗(yàn)研究

2.1 尾礦綜合利用試驗(yàn)方案的確定

目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)選礦尾礦綜合利用是以實(shí)現(xiàn)無尾礦排放作為礦山發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo),以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益為主攻方向。國(guó)內(nèi)外對(duì)選礦尾礦綜合利用的主要途徑之一為:選礦尾礦有價(jià)金屬礦物回收-有價(jià)非金屬礦物回收-二次尾礦整體開發(fā)利用。

通過對(duì)尾礦性質(zhì)研究說明,尾礦礦物組成比較簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)部分回收,又能夠減弱這些礦物對(duì)非金屬礦物利用的影響,故首先考慮鐵、硫礦物的回收。根據(jù)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(zhǎng)石等,對(duì)該部分原料分別制取樣品應(yīng)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(yàn)方案為螺旋溜槽預(yù)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(yàn)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(yù)富集試驗(yàn)

由于尾礦中鐵品位較低,首先采用預(yù)富集作業(yè)提高鐵品位,拋棄大量的尾礦,根據(jù)工藝礦物學(xué)性質(zhì),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(chǎn)成本及技術(shù)上考慮確定尾礦不預(yù)先磨礦。尾礦采用螺旋溜槽(規(guī)格為Φ400 mm)進(jìn)行預(yù)富集,預(yù)富集試驗(yàn)流程如圖2所示,試驗(yàn)結(jié)果列于表6。從表6試驗(yàn)結(jié)果可知,尾礦采用螺旋溜槽預(yù)富集,經(jīng)一粗一精,粗精礦全鐵品位可富集至31.28%,同時(shí)可大量拋尾。

圖2 溜槽試驗(yàn)工藝流程

表6 預(yù)富集試驗(yàn)結(jié)果 %

2.3 硫浮選試驗(yàn)

經(jīng)預(yù)富集后的溜槽精礦中硫含量在3%左右,因此首先進(jìn)行回收硫試驗(yàn),硫回收試驗(yàn)在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了回收硫的閉路試驗(yàn),硫閉路試驗(yàn)流程如圖3所示,試驗(yàn)結(jié)果列于表7。從表7試驗(yàn)結(jié)果可知,溜槽精礦經(jīng)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(jīng)浮選后的尾礦含硫?yàn)?.33%。

表7 硫浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

圖3 尾礦硫閉路試驗(yàn)工藝流程圖

2.4 磁化焙燒-弱磁選回收鐵試驗(yàn)

對(duì)硫尾礦進(jìn)行了磁化焙燒-弱磁選回收鐵試驗(yàn),試驗(yàn)流程如圖4所示,試驗(yàn)結(jié)果列于表8。從表8試驗(yàn)結(jié)果可知,硫尾礦經(jīng)磁化焙燒-弱磁選,可獲得含鐵65.65%,回收率78.80%的鐵精礦產(chǎn)品。

表8 磁化焙燒-弱磁選回收鐵試驗(yàn)結(jié)果 %

產(chǎn)品名稱 產(chǎn)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(yàn)

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(xué)成分是SiO2,達(dá)到70%以上,主要非金屬礦物組成是石英、角閃石、輝石、長(zhǎng)石等。根據(jù)原料性質(zhì)經(jīng)試驗(yàn)確定非金屬礦物綜合利用工藝流程如圖5所示,試驗(yàn)結(jié)果列于表9。

圖4 磁化焙燒-弱磁選回收鐵試驗(yàn)工藝流程圖

圖5 非金屬礦物綜合利用試驗(yàn)工藝流程圖

2.6 尾礦綜合利用全流程試驗(yàn)

尾礦綜合利用全流程試驗(yàn)是在條件試驗(yàn)所確定的最佳工藝參數(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行的,其結(jié)果的數(shù)質(zhì)量流程圖如圖6所示。

3 樣品應(yīng)用試驗(yàn)

3.1 建筑用砂

建筑用砂顆粒級(jí)配篩分累積結(jié)果列于表10,檢測(cè)結(jié)果列于表11。從結(jié)果可知:試驗(yàn)制備的建筑用砂樣品符合國(guó)標(biāo)建筑用砂三類,部分化驗(yàn)結(jié)果也符合國(guó)標(biāo)建筑用砂標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 尾礦綜合利用全流程試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程圖

表10 建筑用砂顆粒級(jí)配篩分累積結(jié)果 %

表11 建筑用砂檢測(cè)結(jié)果 %

3.2 免燒磚

沉砂在常德宏維建材有限公司生產(chǎn)線上進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果為:免燒空心磚容重為 3.5 kg/塊,抗壓強(qiáng)度單塊最小值為9.4 MPa,平均值為11.2 MPa,抗凍性檢測(cè)強(qiáng)度損失率為12.7%,質(zhì)量損失率為 0.8%,達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC943-2004的MU10等級(jí);免燒實(shí)心磚容重為2.3 kg/塊,抗壓強(qiáng)度單塊最小值為10.13 MPa,平均值為14.4 MPa,抗凍性檢測(cè)質(zhì)量損失率為1.44%,凍后抗壓強(qiáng)度平均值為13.4 MPa,達(dá)到行業(yè)NY/T671-2003標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度等級(jí)MU10。尾礦制免燒磚能大量消耗尾礦,是一個(gè)有前景的項(xiàng)目。

3.3 砌 塊

沉砂在山東大業(yè)新型建材有限公司進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果:砌塊容重為622 kg/m3,抗壓強(qiáng)度為4.00 MPa;達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11968-2006中A3.5B07,符合國(guó)家當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)政策和墻改政策。

3.4 填充劑

溢流產(chǎn)品作為填充劑在橡膠中的應(yīng)用試驗(yàn)委托北京橡膠總院進(jìn)行,結(jié)果表明:在天然橡膠應(yīng)用情況來看,一次溢流補(bǔ)強(qiáng)性能與輕質(zhì)碳酸鈣水平相當(dāng);丁苯橡膠應(yīng)用來看,補(bǔ)強(qiáng)性能優(yōu)于輕質(zhì)碳酸鈣;對(duì)溢流產(chǎn)品改性后,在天然橡膠和丁苯橡膠中應(yīng)用性能明顯提高,可以在橡膠中推廣應(yīng)用。

4 結(jié) 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(jià)值的礦物為氧化鐵礦物及硫化礦物。

2.根據(jù)試樣的性質(zhì),尾礦經(jīng)預(yù)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(duì)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(chǎn)品,符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 許時(shí).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(zhǎng)沙:中南工業(yè)大學(xué)出版社,1991.

[3] 王全亮,周虎強(qiáng).某尾礦綜合回收硫、鐵資源試驗(yàn)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(jí)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