金屬礦尾礦資源化利用技術(shù)研究

彭光菊

(桂林礦產(chǎn)地質(zhì)研究院，廣西 桂林 541004)

0 引 言

我國(guó)礦山資源綜合利用率平均不足30%[1],金屬尾礦的資源綜合利用率更是平均不足10%[2].針對(duì)金屬尾礦大量堆存帶來的資源、環(huán)境、土地等方面的影響和問題，工業(yè)和信息化部、科技部、國(guó)土資源部、國(guó)家安全監(jiān)管總局等有關(guān)部門組織編制了《金屬尾礦綜合利用專項(xiàng)規(guī)劃(2010～2015)》.金屬礦山尾礦主要以非金屬礦物為主，在回收有價(jià)金屬的基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考慮非金屬礦物的資源化，才能從根本上使尾礦減量化、無害化.本文探討某金屬礦山尾礦中主要礦物的資源化利用技術(shù).

1 尾礦性質(zhì)

該尾礦為銅礦石經(jīng)浮選銅后的尾礦.尾礦的粒度較細(xì)，-0.074 mm 65%.采用“線測(cè)法”和目估統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方式，對(duì)尾礦的砂薄片的礦物鑒定及含量統(tǒng)計(jì)表明，尾礦中主要礦物為石英，含量占80%，基本為較純凈的解離體；其次是粘土礦物，在15%左右；還含微量的絹云母、綠泥石、金屬礦物.尾礦的主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1.

表1 選銅尾礦多元素化學(xué)成分分析結(jié)果

備注：Au、Ag單位為g/t.

2 尾礦資源化利用的方向與問題

由尾礦礦物組成鑒定與成分分析結(jié)果可知：①尾礦中Cu、Pb、Zn、Mo 、Au等金屬元素含量較低，在目前的技術(shù)條件下，再選金屬礦物的經(jīng)濟(jì)效益不大；②尾礦中SiO2含量高，達(dá)95.69%，其中約80%是以解離的石英形式存在；③尾礦中Al2O3、Fe2O3含量較低，分別為1.13%、0.60%.與我國(guó)平板玻璃用硅質(zhì)原料國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(見表2)對(duì)化學(xué)成分的要求相比，SiO2、Al2O3含量在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)，僅Fe2O3含量偏高，因此考慮進(jìn)行該尾礦作平板玻璃用硅質(zhì)材料的技術(shù)可行性研究.

我國(guó)平板玻璃用硅質(zhì)原料標(biāo)準(zhǔn)除對(duì)原料的SiO2、Al2O3、Fe2O3含量有嚴(yán)格要求外，還對(duì)原料的粒度有嚴(yán)格要求(見表2)[2].按我國(guó)平板玻璃用硅質(zhì)原料標(biāo)準(zhǔn)的要求，本研究涉及的尾礦中Fe2O3偏高，粒度也偏細(xì)，要將該尾礦用作為平板玻璃用硅質(zhì)原料，必須在降低該尾礦中Fe2O3含量的基礎(chǔ)上，合理提高尾礦的粒度.

3 尾礦資源化利用試驗(yàn)

3.1 旋流器-磁選試驗(yàn)

由于尾礦中泥含量較高，F(xiàn)e2O3含量也較高，難以達(dá)到平板玻璃用硅質(zhì)原料標(biāo)準(zhǔn)的成分限量要求，因此必須降低尾礦中的含泥量和鐵含量.試驗(yàn)先采用旋流器預(yù)選脫除-0.038 mm的泥，脫泥后粗粒產(chǎn)品進(jìn)行磁選除鐵.試驗(yàn)流程如圖1所示，磁選后產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果如表3所示.

表2 我國(guó)平板玻璃用硅質(zhì)原料質(zhì)量要求

圖1 旋流器-磁選試驗(yàn)流程圖

表3磁選后產(chǎn)品的檢測(cè)結(jié)果

Table 3 Test results of products after magnetic concentration

磁選強(qiáng)度/(kA/m)產(chǎn)品名稱磁選作業(yè)產(chǎn)率/%w(SiO2)/%w(Fe2O3)/%w(Al2O3)/%1 050精礦12.0294.722.87 0.33尾礦87.9895.720.38 0.58給礦10095.600.68 0.551 150精礦16.0291.802.00 0.36尾礦83.9895.470.27 0.48給礦10094.880.55 0.461 180精礦18.1891.212.10 0.34尾礦81.8295.690.20 0.49給礦10094.880.55 0.46

結(jié)果表明，采用旋流器-強(qiáng)磁選流程可以有效降低磁選尾礦中Fe2O3含量，隨著磁選強(qiáng)度增加，磁選尾礦中Fe2O3含量明顯降低，當(dāng)磁選強(qiáng)度達(dá)到1 180 kA/m時(shí)，磁選尾礦的Fe2O3含量和SiO2含量符合我國(guó)平板玻璃用硅質(zhì)原料國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中三級(jí)硅質(zhì)原料的成分要求.

磁選尾礦粒度分布如表4所示，該磁選尾礦中-0.1 mm占75.9%，粒度分布不能滿足平板玻璃用硅質(zhì)原料質(zhì)量的要求，因此必須進(jìn)行造粒.

表4磁選尾礦粒度分布檢測(cè)結(jié)果

Table 4 Test results of granularity distrbution of tailings

粒級(jí)/mm+0.80-0.8+0.1-0.1+0.074-0.074分布結(jié)果/%0.124.040.435.5

3.2 造粒試驗(yàn)

以磁選尾礦為原料，進(jìn)行造粒試驗(yàn).考慮無機(jī)黏合劑中，水玻璃的成分中鐵、鋁含量極微，且其中的鈉有助于玻璃原料的熔融，故造粒選用水玻璃(Na2O·nSiO2·H2O15%)為黏合劑.試驗(yàn)采用的流程如圖2所示，水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果如表5所示.為防止水玻璃和玻璃起反應(yīng)，試驗(yàn)采用塑料燒杯為均化容器；均化樣品自然風(fēng)干后，全部通過0.80 mm方孔篩；采用電烘箱為干燥設(shè)施，干燥溫度為60 ℃.

圖2 造粒試驗(yàn)流程圖

表5水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

Table 5 Test results of dosage of sodium silicate

Na2O·nSiO2·H2Ow/%粒級(jí)/mm+0.8-0.8+0.5-0.5+0.1-0.10.90.0%0.0%32.8%67.2%1.50.0%10.9%72.7%16.4%3.00.1%37.0%56.7%6.2%4.50.2%54.6%42.3%2.7%

實(shí)驗(yàn)表明，造粒用黏合劑水玻璃(Na2O·nSiO2·H2O)用量以3%～4.5%為宜.造粒產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果如表6所示.

表6造粒產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

Table 6 Test results of product quality of granulation

化學(xué)成分w/%SiO2Al2O3Fe2O3粒級(jí)/mm+0.8-0.8+0.5-0.5+0.1-0.195.660.340.180.20%54.6%42.3%2.7%備注相對(duì)原尾礦,造粒產(chǎn)品的產(chǎn)率為74.74%

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，采用過篩造粒工藝可以有效解決造粒過程中發(fā)生的大顆粒團(tuán)聚問題，因此過篩工藝是必須的.

從試驗(yàn)結(jié)果可知，造粒產(chǎn)品的粒度和化學(xué)成分達(dá)到了我國(guó)平板玻璃用硅質(zhì)原料國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中三級(jí)品的質(zhì)量要求.

4 結(jié) 語

以石英礦物為主的銅尾礦采用旋流器脫泥-磁選除鐵-水玻璃造粒工藝，其中除鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度1 180 kA/m、造粒黏合劑水玻璃Na2O·nSiO2·H2O用量以3%～4.5%為宜，最終產(chǎn)品的產(chǎn)率為74.74%，產(chǎn)品中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量分別為95.66%、0.18%、0.34%，粒度均勻，-0.1 mm部分可以降至2.7%，產(chǎn)品符合我國(guó)平板玻璃用硅質(zhì)原料國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中三級(jí)品的質(zhì)量要求.

參考文獻(xiàn)：

[1] 范繼濤，賈文龍，陳甲斌.關(guān)于尾礦利用現(xiàn)狀的思考[J].中國(guó)礦業(yè)，2009(5)：13.

[2] 工業(yè)和信息化部辦公廳.金屬尾礦綜合利用專項(xiàng)規(guī)劃(2010-2015年)[EB/OL].http://www.cnmn.con.cn/showNews.aspx?id=172463.2010-04-14.

[3] 《礦產(chǎn)資源綜合利用手冊(cè)》編輯委員會(huì).礦產(chǎn)資源綜合利用手冊(cè)[M].北京：科學(xué)出版社，2000：639.