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    柏泉鐵礦石鐵、磷選礦工藝優(yōu)化研究

    2018-11-30 01:53:44郭文達(dá)韓躍新張力民朱一民李艷軍范志國(guó)
    金屬礦山 2018年11期
    關(guān)鍵詞:水玻璃磁選磨礦

    郭文達(dá) 韓躍新 張力民 朱一民 李艷軍 范志國(guó)

    (1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)110819;2.朝陽(yáng)東大礦冶研究院,遼寧朝陽(yáng)122606;3.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司承德柏泉鐵礦,河北承德067500)

    我國(guó)磷礦資源儲(chǔ)量豐富,居世界第二位,但商業(yè)資源儲(chǔ)量?jī)H為40億t[1-2],主要分布在云、貴、川等南方省市,占全國(guó)儲(chǔ)量的77%[3]。我國(guó)富磷礦(P2O5含量>30%)儲(chǔ)量為17億t,約占總儲(chǔ)量的9%,按目前的開(kāi)采速度僅能開(kāi)采約10 a[4];我國(guó)磷礦石平均P2O5品位為17%[5],南方磷礦石原礦品位較高,但約70%為難選膠磷礦石[3]。華北與東北地區(qū)有約占總儲(chǔ)量7%的巖漿巖型磷礦石,P2O5品位低至2%~5%,常含有 Fe、Ti、V 及稀土等礦物[6-7],通常優(yōu)先磁選鐵、鈦等礦物,再對(duì)P2O5品位為3%~6%的鐵尾礦進(jìn)行浮選選磷[8]。南磷北運(yùn)的高額運(yùn)費(fèi)壓力,使此類(lèi)巖漿巖型磷礦石資源具有了巨大潛在價(jià)值[2]。

    位于承德市平泉縣的柏泉鐵礦石就屬于巖漿巖型磷鐵礦石,原礦P2O5品位為2.2%左右,TFe品位為10%左右,選廠規(guī)模為600萬(wàn)t/a,采取兩階段磨礦磁選選鐵、磁選尾礦浮選選磷的工藝回收鐵、磷[4],年產(chǎn)鐵精粉43 萬(wàn)t,磷精礦13萬(wàn)t[8-9]?,F(xiàn)場(chǎng)在浮選選磷前增設(shè)了脫泥濃縮作業(yè),以保證浮選礦漿濃度,這造成了磷的損失,導(dǎo)致磷回收率較低(<50%);同時(shí),二段磨礦后的磁選尾礦存在過(guò)磨、泥化現(xiàn)象,其與1段選鐵尾礦合并浮選,增大了選磷難度。

    針對(duì)柏泉鐵礦生產(chǎn)中存在的實(shí)際問(wèn)題,提出了“先磷后鐵”的工藝優(yōu)化思路,即一段磨礦粗粒選磷,避免泥化,保證磷的回收率;浮選尾礦二段磨礦后選鐵,確保較高的鐵精礦質(zhì)量指標(biāo)。該工藝的實(shí)現(xiàn)有利于避免原浮選工藝泥化嚴(yán)重的問(wèn)題,且可省去脫泥濃縮作業(yè),減少磷的損失,縮短生產(chǎn)流程,此外,還可省去原工藝礦漿調(diào)整劑碳酸鈉的使用。

    1 試樣、試劑及試驗(yàn)設(shè)備

    1.1 試 樣

    試樣為河北鋼鐵集團(tuán)柏泉鐵礦含磷鐵礦石,主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1,XRD分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

    ?

    表1表明,試樣中的有價(jià)元素P2O5品位為2.22%、Fe品位為10.51%。

    圖1表明,試樣中的主要礦物為鉀(鈉)長(zhǎng)石、云母、綠泥石、透閃石等硅酸鹽礦物及少量的磁鐵礦,磷灰石含量較低,未見(jiàn)其衍射峰。

    1.2 試 劑

    捕收劑為柏泉鐵礦現(xiàn)場(chǎng)選磷用捕收劑BQ-2,是一種以氧化石蠟皂、油酸鈉和MES按一定比例復(fù)配而成的高效選磷捕收劑,配制成濃度為5%的溶液使用;水玻璃作為礦泥分散劑及硅酸鹽脈石礦物的抑制劑,也配制成濃度為5%的溶液使用。

    1.3 試驗(yàn)設(shè)備

    磨礦采用XMB-?200×150型棒磨機(jī),浮選粗選采用XFD-1.5L型浮選機(jī)、精選采用XFD-0.5L型浮選機(jī),選鐵采用RK/CRS?400×300型弱磁選機(jī)。

    2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

    2.1 浮選選磷試驗(yàn)

    2.1.1 條件試驗(yàn)

    浮選條件試驗(yàn)采用1次粗選流程(圖2),試驗(yàn)內(nèi)容包括一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)、BQ-2及水玻璃用量試驗(yàn)。

    2.1.1.1 一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

    一段磨礦細(xì)度試驗(yàn)固定BQ-2用量為800 g/t,水玻璃用量為400 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

    圖3表明,當(dāng)磨礦細(xì)度從-0.074 mm占30%提高至40%,浮選磷粗精礦P2O5品位從23.36%降至20.34%,回收率從68.21%升至80.28%;磨礦細(xì)度進(jìn)一步提高至-0.074 mm占70%,磷粗精礦P2O5品位繼續(xù)下降至17.06%,回收率上升至85.80%。綜合考慮,確定一段磨礦細(xì)度為-0.074 mm占40%。

    2.1.1.2 BQ-2用量試驗(yàn)

    BQ-2用量試驗(yàn)固定一段磨礦細(xì)度為-0.074 mm占40%、水玻璃用量為400 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

    圖4表明,BQ-2用量從400 g/t增大至1 200 g/t,磷粗精礦P2O5品位先小幅上升后小幅下降,高點(diǎn)在BQ-2用量為600 g/t時(shí),對(duì)應(yīng)的P2O5品位為21.57%;隨著B(niǎo)Q-2用量的增大,磷粗精礦P2O5回收率呈先快后慢的上升趨勢(shì)。綜合考慮,確定磷粗選的BQ-2用量為1 000 g/t。

    2.1.1.3 水玻璃用量試驗(yàn)

    水玻璃用量試驗(yàn)固定一段磨礦細(xì)度為-0.074 mm占40%、BQ-2用量為1 000 g/t,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

    圖5表明,水玻璃用量從100 g/t增至400 g/t,磷粗精礦P2O5回收率從75.36%提高至85.37%,P2O5品位變化較小;繼續(xù)增大水玻璃用量至600 g/t,磷粗精礦P2O5品位下降,而P2O5回收率升幅很小。因此,確定水玻璃的用量為400 g/t。

    2.1.2 閉路試驗(yàn)

    在條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表2,試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6。

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    由表2可知,采用圖6所示的流程浮選選磷,可獲得P2O5品位為31.58%、回收率為77.97%的磷精礦,選磷尾礦鐵品位為10.88%、回收率達(dá)99.40%,浮選選磷使鐵富集在尾礦中,有利于后續(xù)磁選選鐵,并控制鐵精礦含磷。

    2.2 磁選選鐵試驗(yàn)

    2.2.1 一段弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

    一段弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)采用1次粗選流程,給礦為1粗2掃開(kāi)路浮選選磷試驗(yàn)尾礦,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

    圖7表明,隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高,鐵粗精礦Fe品位呈先快后慢的下降趨勢(shì),F(xiàn)e回收率呈先快后慢的上升趨勢(shì)。綜合考慮,確定弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為84 kA/m。

    2.2.2 二段磨礦細(xì)度試驗(yàn)

    二段磨礦細(xì)度試驗(yàn)采用2次弱磁精選流程,給礦為弱磁粗選精礦,2次弱磁精選磁場(chǎng)強(qiáng)度均為84 kA/m,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

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    表3表明,隨著二段磨礦細(xì)度的提高,鐵精礦Fe品位上升,F(xiàn)e回收率變化不大。綜合考慮,確定二段磨礦細(xì)度為-0.045 mm占84%,對(duì)應(yīng)的精礦Fe品位為66.21%、鐵回收率為47.03%。

    2.3 全流程試驗(yàn)

    在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了全流程試驗(yàn),試驗(yàn)流程見(jiàn)圖8,結(jié)果見(jiàn)表4。

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    表4表明,采用圖9所示的流程處理礦石,可獲得P2O5品位為31.58%、回收率為77.97%的磷精礦和Fe品位為66.21%、回收率為47.03%的鐵精礦。

    3 結(jié)論

    (1)柏泉巖漿巖型磷鐵礦石為含磷低品位鐵礦石,主要可回收的目的礦物為磁鐵礦和磷灰石。

    (2)對(duì)于柏泉鐵礦選礦廠的先選鐵再選磷工藝流程存在的流程復(fù)雜、鐵尾礦泥化較嚴(yán)重、脫泥作業(yè)造成磷流失,以及選磷藥劑制度較復(fù)雜(需添加調(diào)整劑碳酸鈉)等問(wèn)題,試驗(yàn)采用“先磷后鐵、先浮后磁”工藝進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。結(jié)果表明,礦石在一段磨礦細(xì)度為-0.074 mm占40%的情況下,以BQ-2為捕收劑、水玻璃為調(diào)整劑,經(jīng)1粗3精2掃閉路浮選流程選磷,獲得了P2O5品位為31.58%、回收率為77.97%的磷精礦,浮選選磷尾礦經(jīng)1次弱磁粗選拋尾—粗精礦再磨(-0.045 mm占84%)—2次弱磁精選流程選鐵,獲得了Fe品位為66.21%、回收率為47.03%的鐵精礦。

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