磁浮联合工艺在尾矿中回收萤石的工业化应用

夏自发 ,邓朝安 ,任兴民 ,杨晓文 ,张晓刚

(1.中国恩菲工程技术有限公司,北京 100038;2.内蒙古黄岗矿业有限责任公司,内蒙古赤峰 025350)

0 前言

萤石是化学元素氟的主要来源,由于氟原子非常独特的化学性质,其用途不具有替代性[1],应用领域涵盖新能源、新材料、国防、光学、冶金、化工等行业,对国家安全、国民经济和社会发展有重要影响,是宝贵的战略资源[2]。

近年来,各行业对萤石的需求大幅度增加,而且对高质量萤石精矿产品的需求量也呈上升趋势,萤石价格快速上涨,从尾矿中回收萤石的工艺及设备也备受关注[3]。

1 尾矿性质简介

内蒙古某多金属矿是以铁为主,伴生锡、钨、锌、铜、砷和萤石等有价组分的矿床,该矿采用铁磁选—硫化矿浮选—钨锡重选—锡浮选工艺流程回收其中的铁、锡、钨、锌、铜和砷,萤石未进行综合回收。

萤石回收的原料为该矿的锡浮选尾矿,锡浮选尾矿多组分分析结果和筛析试验结果分别如表1、表2 所示,矿物组成如表3 所示。

表1 锡浮选尾矿多组分分析结果 %

由表1 可知,锡浮选尾矿主要有价组分CaF2含量为18.32%,杂质成分主要为SiO2、CaO 和Fe 等组分。

由表2 可知,萤石的粒度相对较粗,主要分布于-0.075 mm～0.025 mm 的粒级范围内,属于适宜浮选回收的粒级范围。

表2 锡浮选尾矿筛析结果 %

由表3 可知,锡浮选尾矿中主要可回收的矿物是萤石,脉石矿物种类复杂,主要有石榴石、符山石、方解石、角闪石、石英、透辉石、长石、黑云母和白云母等。

表3 锡浮选尾矿矿物组成 %

2 选矿试验

2.1 全浮工艺

为了回收锡浮选尾矿中的萤石,研究单位开展了全浮工艺回收萤石的试验研究,全浮工艺试验流程如图1 所示,试验结果如表4 所示。

表4 全浮工艺试验结果 %

图1 全浮工艺试验流程图

由于该矿矿石性质复杂、选别流程长、药剂种类繁多、弱磁性脉石干扰,全浮工艺回收萤石的选别指标不理想,两种萤石精矿的品位分别为95.13%和82.14%,总回收率仅45.49%,因此,迫切需要研究和应用新工艺以进一步提高萤石的选别指标。

2.2 磁浮联合工艺

由表3 可知,锡浮选尾矿中钙铝榴石、钙铁榴石、绿帘石、绿泥石矿物量合计27.16%,它们的平均比磁化系数为19.96～63.0(10-6cm3/g);而萤石、石英、方解石、长石的比磁化系数在-0.50～0.51(10-6cm3/g),这两组矿物的平均比磁化系数差异较大,可以通过强磁选预先脱除钙铝榴石、钙铁榴石、绿帘石、绿泥石等弱磁性矿物[4-5]。

锡浮选尾矿中的萤石主要以单体形式嵌布,赋存在磁性脉石中的萤石含量不高,因此可采用强磁选进行抛尾,磁性产品进入尾矿,非磁产品进行萤石浮选。磁浮联合工艺选矿试验流程如图2 所示,试验结果如表5 所示。

图2 磁浮联合工艺试验流程图

表5 磁浮联合工艺试验结果 %

采用磁浮联合工艺,试验可获得CaF2品位为97.15%、回收率为51.94%的萤石精矿,实现了萤石资源的有效回收。

3 工艺设计方案

根据矿物组成、矿石性质及选矿试验结果,从锡浮选尾矿中回收萤石的设计,采用了“强磁抛尾+浓缩换水+萤石浮选”的磁浮联合工艺流程。设计流程图如图3 所示,设计指标如表6 所示。

图3 磁浮联合工艺设计流程图

表6 磁浮联合工艺设计指标 %

采用强磁选预先抛尾,一是可以消除弱磁性脉石矿物对萤石浮选的干扰,为萤石回收提供良好的浮选环境;二是可以减少后续萤石浮选的给矿量,减少药剂消耗和设备投资;三是可以提高后续萤石浮选的入选品位,有利于萤石的浮选。

锡浮选尾矿中含有极少量的强磁性脉石、铁粉和粗粒废渣,会严重影响强磁选机的性能发挥,在强磁选之前应设置弱磁选和隔粗筛进行除铁和除渣。

在硫化矿和锡石浮选过程中,加入了多种选矿药剂,这些残留药剂对萤石浮选污染严重,萤石精选泡沫偶尔会出现絮团,使精选过程无法进行。将非磁产品通过“浓缩+新水稀释+浓缩”的方式进行换水,降低矿浆中的钙离子和残留药剂。

在锡石浮选过程中,萤石作为脉石矿物被强烈抑制,因而在萤石浮选前,需要重新活化萤石矿物,设计采用了多次调浆的方式强化选矿药剂与萤石的作用,降低锡浮选作业加入的抑制剂对萤石浮选的不利影响。

为了得到萤石品位大于97%的高品质萤石精矿,在萤石浮选作业的设计中,采取了多次精选、中矿单独分选、分段调整pH 浆、浮选机双边刮泡、耐低温捕收剂、高效抑制剂组合等措施。

4 生产实践

萤石回收系统投入生产后,强磁作业和萤石浮选作业都取得了良好的指标,工业生产指标如表7所示。

表7 锡浮选尾矿回收萤石的技术指标对比 %

强磁作业可以预先抛除产率为37.09%的磁性尾矿,磁性尾矿萤石品位为7.99%,萤石损失率仅15.94%,强磁抛尾效果较好,为后续萤石浮选创造了良好的给矿条件,大幅减少了进入萤石浮选作业的给矿量,生产成本明显降低。

从指标对比结果可以看出,萤石精矿平均品位为97.58%,回收率为59.61%,均优于磁浮联合工艺试验和设计指标,也明显优于全浮工艺试验指标,是非常理想的生产指标。

5 结论

(1)内蒙古某多金属矿经铁磁选—硫化矿浮选—钨锡重选—锡浮选后产出尾矿,该尾矿的矿物组成极其复杂,主要目的矿物为萤石,脉石矿物主要有石榴石、符山石、方解石、角闪石、石英、透辉石、长石、黑云母和白云母等。萤石主要以单体形式嵌布,赋存在磁性脉石中的萤石含量不高。

(2)该尾矿中的钙铝榴石、钙铁榴石、绿帘石、绿泥石等弱磁性矿物量合计27.16%,比磁化系数较高;而萤石、石英、方解石、长石的比磁化系数很低,这两组矿物的平均比磁化系数差异较大,可以通过强磁选预先脱除弱磁性矿物。

(3)采用强磁选预先抛尾,磁性产品进入尾矿,非磁产品经浓缩换水后作为萤石浮选给矿。工业生产中采用LGS 系列立式转环感应式强磁选机进行强磁抛尾,可获得非磁产品萤石品位为24.14%和回收率为84.04%的生产指标。

(4)生产中采用“强磁抛尾+浓缩换水+萤石浮选”的工艺流程,可得到萤石品位为97.58%、回收率为59.61%的萤石精矿,指标非常理想,从多金属尾矿中回收萤石的磁浮联合工艺,应用前景十分广阔。