某铁选厂尾矿综合利用试验研究

王全亮,徐 勇,周虎强,赵建湘,戴艳萍

(1.湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015;2.中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙 410083)

某铁选厂尾矿综合利用试验研究

王全亮1,2,徐 勇1,周虎强1,赵建湘1,戴艳萍1

(1.湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015;2.中南大学资源加工与生物工程学院,湖南长沙 410083)

介绍了某尾矿的工艺矿物学性质,根据尾矿的矿石性质,确定了尾矿综合利用工艺流程,获得了全铁66.84%铁精矿;含硫38.56%的硫精矿及填充剂和建材产品。

尾矿;综合利用;铁精矿;建材产品

我国矿山企业每年都产生大量尾矿,长期以堆存形式储存于尾矿库中,尾矿虽是矿山排出的废弃物,但同时又是潜在的二次资源,对其进行有效地开发是矿产资源综合利用的重要组成部分,也是节约利用矿产资源的一个重要途径。本文从尾矿资源综合利用及建设循环经济的角度出发,主要介绍某铁选矿尾矿综合利用应用技术试验研究

1 试样性质

1.1 矿物组成

试验原料取自东北某钢铁集团矿业有限责任公司选矿厂现场排放尾矿。试样主要的金属矿物为磁铁矿、赤铁矿;其次为褐铁矿、黄铁矿等;微量的磁黄铁矿,毒砂等,其他金属矿物、硫化物含量甚微。主要的脉石矿物是石英、角闪石、透闪石等,其次为辉石、长石、阳起石、金云母、黑云母、白云母、绿泥石、方解石、菱铁矿、高岭石类粘土矿物等,微量的绿帘石、(斜)黝帘石、滑石、电气石、磷灰石等。试样的化学多元素分析列于表1,试样主要矿物组成及其相对含量列于表2。

表1 试样化学多元素分析结果 %

表2 试样主要矿物组成及其相对含量 %

1.2 物相分析

试样中铁是含量最多的金属元素,硫的含量虽低,但矿物组成都相对较简单,从尾矿综合利用研究的角度出发,硫是可以考虑回收的。对试样中的铁、硫元素的赋存状态进行了测定,试样中铁的物相分析结果列于表3,试样中硫的物相分析结果列于表4。

表3 试样铁的物相分析结果 %

表4 试样硫的物相分析结果 %

1.3 主要矿物特征

1.3.1 氧化铁矿物

试样中的氧化铁矿物主要是磁铁矿和赤铁矿,少量褐铁矿。尾矿中铁矿物的粒度多在0.04～0.2 mm之间,单体解离度约72%,连生体主要与脉石矿物呈毗连连生,部分细粒者(0.03 mm以下者)多被脉石包裹或半包裹连生。

1.3.2 硫化矿物

试样中的金属硫化物主要是黄铁矿(FeS2),尾矿中黄铁矿的粒度多在0.03～0.08 mm之间,解离度约68%,连生体主要与脉石矿物呈毗连连生,部分细粒者(0.03 mm以下者)多被脉石包裹或半包裹连生。

1.3.3 脉石矿物

脉石矿物主要是石英,其次为柱状硅酸盐矿物角闪石、辉石、透闪石、阳起石等,另有少量的方解石和片状硅酸盐矿物金云母、黑云母、绿泥石、粘土矿物等。它们是尾砂的主要组成矿物,粒度从0.01～0.3 mm不等。相互间基本呈解离状态,部分集合体可见与氧化铁矿物、黄铁矿等连生。

1.4 尾矿放射性分析

经湖南省建材质量监督检验授权站检验该铁尾矿放射性元素232Th、226Ra、40K测定结果列于表5。由表5可知:尾矿放射性各项指标符合 GB6556-2001《建筑材料放射性核素含量》标准要求,可以作为原材料用于生产建筑材料。

表5 放射性检测结果

2 尾矿综合回收试验研究

2.1 尾矿综合利用试验方案的确定

目前,国内外对选矿尾矿综合利用是以实现无尾矿排放作为矿山发展的长远目标,以提高企业的经济效益和环境效益为主攻方向。国内外对选矿尾矿综合利用的主要途径之一为:选矿尾矿有价金属矿物回收-有价非金属矿物回收-二次尾矿整体开发利用。

通过对尾矿性质研究说明,尾矿矿物组成比较简单,主要的金属矿物为磁铁矿、赤铁矿;其次为褐铁矿、黄铁矿等;其他金属矿物、硫化物含量甚微。主要的脉石矿物是石英、角闪石、透闪石等。尾矿中的铁矿物、硫矿物既可以实现部分回收,又能够减弱这些矿物对非金属矿物利用的影响,故首先考虑铁、硫矿物的回收。根据回收铁、硫矿物后的试样中其主要非金属矿物为石英、角闪石、辉石、长石等,对该部分原料分别制取样品应用于建筑用砂、免烧砖、砌块、填充剂等。因此确定尾矿综合利用试验方案为螺旋溜槽预富集-溜槽精矿浮选回收硫化矿-磁化焙烧回收铁-重选分离非金属矿物方案,试验原则流程如图1所示。

图1 尾矿综合利用原则工艺流程图

2.2 预富集试验

由于尾矿中铁品位较低,首先采用预富集作业提高铁品位,抛弃大量的尾矿,根据工艺矿物学性质,尾矿中铁矿物主要是赤铁矿及少量磁铁矿和碳酸铁,铁矿物单体解离度约72%,从生产成本及技术上考虑确定尾矿不预先磨矿。尾矿采用螺旋溜槽(规格为Φ400 mm)进行预富集,预富集试验流程如图2所示,试验结果列于表6。从表6试验结果可知,尾矿采用螺旋溜槽预富集,经一粗一精,粗精矿全铁品位可富集至31.28%,同时可大量抛尾。

图2 溜槽试验工艺流程

表6 预富集试验结果 %

2.3 硫浮选试验

经预富集后的溜槽精矿中硫含量在3%左右,因此首先进行回收硫试验,硫回收试验在条件试验的基础上进行了回收硫的闭路试验,硫闭路试验流程如图3所示,试验结果列于表7。从表7试验结果可知,溜槽精矿经二粗一扫一精硫浮选,可获得含硫38.56%的硫精矿,硫回收率89.97%,经浮选后的尾矿含硫为0.33%。

表7 硫浮选闭路试验结果 %

图3 尾矿硫闭路试验工艺流程图

2.4 磁化焙烧-弱磁选回收铁试验

对硫尾矿进行了磁化焙烧-弱磁选回收铁试验,试验流程如图4所示,试验结果列于表8。从表8试验结果可知,硫尾矿经磁化焙烧-弱磁选,可获得含铁65.65%,回收率78.80%的铁精矿产品。

表8 磁化焙烧-弱磁选回收铁试验结果 %

产品名称 产率 品位 回收率TFe S TFe S铁精矿 36.01 65.65 0.45 78.80 47.49铁尾矿 63.99 9.94 0.28 21.20 52.51给矿 100.00 30.00 0.34 100.00 100.00

2.5 综合利用非金属矿物试验

非金属矿物综合利用的原料为溜槽尾矿及选铁尾矿,其主要化学成分是SiO2,达到70%以上,主要非金属矿物组成是石英、角闪石、辉石、长石等。根据原料性质经试验确定非金属矿物综合利用工艺流程如图5所示,试验结果列于表9。

图4 磁化焙烧-弱磁选回收铁试验工艺流程图

图5 非金属矿物综合利用试验工艺流程图

2.6 尾矿综合利用全流程试验

尾矿综合利用全流程试验是在条件试验所确定的最佳工艺参数基础上进行的,其结果的数质量流程图如图6所示。

3 样品应用试验

3.1 建筑用砂

建筑用砂颗粒级配筛分累积结果列于表10,检测结果列于表11。从结果可知:试验制备的建筑用砂样品符合国标建筑用砂三类,部分化验结果也符合国标建筑用砂标准。

图6 尾矿综合利用全流程试验数质量流程图

表10 建筑用砂颗粒级配筛分累积结果 %

表11 建筑用砂检测结果 %

3.2 免烧砖

沉砂在常德宏维建材有限公司生产线上进行了工业试验,试验结果为:免烧空心砖容重为 3.5 kg/块,抗压强度单块最小值为9.4 MPa,平均值为11.2 MPa,抗冻性检测强度损失率为12.7%,质量损失率为 0.8%,达到行业标准JC943-2004的MU10等级;免烧实心砖容重为2.3 kg/块,抗压强度单块最小值为10.13 MPa,平均值为14.4 MPa,抗冻性检测质量损失率为1.44%,冻后抗压强度平均值为13.4 MPa,达到行业NY/T671-2003标准强度等级MU10。尾矿制免烧砖能大量消耗尾矿,是一个有前景的项目。

3.3 砌 块

沉砂在山东大业新型建材有限公司进行了工业试验。试验检测结果:砌块容重为622 kg/m3,抗压强度为4.00 MPa;达到国家标准GB11968-2006中A3.5B07,符合国家当前的产业政策和墙改政策。

3.4 填充剂

溢流产品作为填充剂在橡胶中的应用试验委托北京橡胶总院进行,结果表明:在天然橡胶应用情况来看,一次溢流补强性能与轻质碳酸钙水平相当;丁苯橡胶应用来看,补强性能优于轻质碳酸钙;对溢流产品改性后,在天然橡胶和丁苯橡胶中应用性能明显提高,可以在橡胶中推广应用。

4 结 语

1.试样中主要的金属矿物为磁铁矿,赤铁矿;其次为褐铁矿、黄铁矿等;主要的脉石矿物是石英、角闪石、透闪石等,有回收利用价值的矿物为氧化铁矿物及硫化矿物。

2.根据试样的性质,尾矿经预富集的粗精矿采用脱硫浮选+磁化焙烧+弱磁方案回收铁,获得的铁精矿 TFe 66.84%、回收率 36.72%,硫精矿 S 38.56%、回收率81.07%(对原矿)。

3.综合利用非金属资源,可减少尾矿排放量,利用尾砂制取的免烧砖、砌块等产品,符合国家标准。

[1] 许时.矿石可选性研究[M].北京:冶金工业出版社,1995.

[2] 胡熙庚,黄和慰,毛钜凡,等.浮选理论与工艺[M].长沙:中南工业大学出版社,1991.

[3] 王全亮,周虎强.某尾矿综合回收硫、铁资源试验研究[J].湖南有色金属,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,高级工程师,主要从事固体废弃物资源综合利用与选矿工艺研究工作。

2011-07-27