安徽某石英石提質(zhì)除鐵選礦試驗(yàn)

王 寬 彭小敏 靳恒洋

(1.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司)

安徽某石英石提質(zhì)除鐵選礦試驗(yàn)

王 寬1，2彭小敏1，2靳恒洋1，2

(1.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司)

安徽某石英石SiO2含量為97.5%、含鐵0.51%，鐵主要以弱磁性礦物的形式存在，僅通過磁選除鐵難以使鐵含量降低到0.07%以下。為最大限度除鐵、提高石英純度，在分析礦石性質(zhì)的基礎(chǔ)上，選擇弱磁選—脫泥—反浮選—分級—強(qiáng)磁選工藝流程對該石英石進(jìn)行選別除鐵試驗(yàn)。在條件試驗(yàn)確定的最佳條件下，最終獲得石英精礦產(chǎn)率為85.86%，其中+0.10 mm粒級石英精礦SiO2品位為99.50%、含鐵0.047%，-0.10 mm粒級SiO2品位為99.10%、含鐵0.062%。試驗(yàn)結(jié)果較為滿意，可為該石英石的提質(zhì)除鐵工藝流程提供技術(shù)依據(jù)。

石英石 除鐵 反浮選 MD捕收劑

石英是花崗巖、片麻巖和砂巖等各種巖石的重要組成部分，在大陸地殼中含量僅次于長石，資源量豐富。石英化學(xué)式為SiO2，三方晶系，多呈透明或半透明狀，所含雜質(zhì)不同顏色也有差異。因石英材質(zhì)具有無污染、刮不花、燃不著等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在室內(nèi)裝飾材料方面。石英石的開發(fā)利用在我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程中具有廣闊的應(yīng)用前景，加強(qiáng)對其除雜提純具有重要意義。

安徽某礦業(yè)公司石英石原礦SiO2含量偏低，而鐵含量遠(yuǎn)超國家標(biāo)準(zhǔn)，限制了其市場銷售。公司曾委托某單位進(jìn)行磁選除鐵試驗(yàn)，最終石英精礦鐵含量難以降低到0.07%以下，效果不理想。應(yīng)該礦業(yè)公司要求，華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司對該石英石進(jìn)行選別除鐵試驗(yàn)，并取得滿意的試驗(yàn)結(jié)果。

1 礦石性質(zhì)

安徽某石英石屬風(fēng)化花崗巖型礦床，呈白色略帶灰色，巖石斷面可明顯觀察到黃褐色風(fēng)化赤褐鐵表層，體中裂隙中可見到赤褐鐵層及周邊被赤褐鐵浸染的石英石，夾雜少量片狀黑云母及粒狀黑色含鐵礦物等。對該石英石進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

成分SiO2FeAl2O3TiO2K2ONa2O其他含量97.500.510.390.140.470.0321.309

表1表明，石英石中SiO2品位為97.50%，有害物質(zhì)主要為Fe及Al2O3，含量分別為0.51%、0.39%。因此，該石英石選別的目的主要是除去其中的鐵，提高SiO2品位。

為查明礦石中鐵的分布特征，通過制備試驗(yàn)礦樣進(jìn)行粒度篩析，分析鐵在各粒級的分布，篩析結(jié)果見表2。

表2 粒度篩析結(jié)果

表2表明，石英石中的鐵在各粒級的分布表現(xiàn)為粒度越細(xì)，含量越高。石英石硬度較高，莫氏硬度可達(dá)7.8，鐵礦物硬度較低。礦石在破碎過程中，礦物相互擠壓，鐵礦物較先脫落解離，表現(xiàn)為-0.076 mm粒級中鐵含量最高。+0.125 mm粒級中可明顯觀察到黑色片狀及粒狀雜質(zhì)，以及被鐵礦物浸染程度不同的黃褐色石英。盡量減少石英精礦中含鐵連生體含量是降低精礦鐵品位的關(guān)鍵因素，因此有必要在選別前進(jìn)行適度的磨礦。

2 試驗(yàn)工藝流程的確定

目前，獲得低鐵石英精礦的選礦工藝主要有：①手選—焙燒—水淬碎解—篩分—細(xì)粒酸浸—粗粒再焙燒—碎解—酸浸工藝，存在能耗高、環(huán)境污染大、產(chǎn)量小的缺點(diǎn)；②破碎—洗礦—篩分拋細(xì)?！サV—弱磁選—強(qiáng)磁選工藝，產(chǎn)品SiO2含量低，雜質(zhì)多，洗礦篩分拋細(xì)粒去鐵時，石英損失大；③破碎—磨礦—弱磁選—強(qiáng)磁選—浮選—酸浸工藝。

結(jié)合礦石性質(zhì)和工藝，確定采用弱磁選—反浮選—篩分—粗粒強(qiáng)磁選工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)。該工藝流程特點(diǎn)有：

(1)若浮選前進(jìn)行強(qiáng)磁選，需處理全部給礦。不僅需處理量較大的強(qiáng)磁選機(jī)，還要在浮選前設(shè)置較大體積的濃縮設(shè)備。在探索試驗(yàn)中，分級后 -0.10 mm粒級浮選后精礦中鐵品位低于0.1%， +0.10 mm粒級占原礦量的40%～50%，減少了強(qiáng)磁選機(jī)的處理量，且強(qiáng)磁選對粗粒級除鐵效果更好。

(2)對分級后+0.10 mm和-0.10 mm粒級分別浮選，需要2個系列浮選設(shè)備，而先浮選后分級只需1個系列浮選設(shè)備，簡化了浮選作業(yè)。

(3)該工藝相比其他工藝，流程短，減少了處理時間，降低了生產(chǎn)周期。

磨礦細(xì)度、浮選捕收劑種類和用量以及浮選次數(shù)等是影響石英石精礦選礦指標(biāo)的因素，分別對其進(jìn)行條件試驗(yàn)，以確定工藝流程的最佳條件。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

磨礦細(xì)度是精礦中鐵含量能否達(dá)到要求的決定性因素。磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)采用弱磁選—反浮選流程進(jìn)行，捕收劑選擇我中心研發(fā)的MD混合捕收劑，試驗(yàn)流程見圖1，結(jié)果見表3。。

圖1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程

表3 磨礦細(xì)度對石英精礦指標(biāo)的影響 %

表3表明，隨著磨礦細(xì)度的增加，石英精礦鐵含量和鐵回收率均呈先快后慢的下降趨勢，并在磨礦細(xì)度為-0.076 mm含量大于55%時，鐵含量和回收率趨于穩(wěn)定，分別在0.15%、30%以下，指標(biāo)較好，此時精礦產(chǎn)率變化幅度不大，在90%左右。因此選擇適宜的磨礦細(xì)度為-0.076 mm占 55%。

3.2 弱磁選試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.076 mm占55%的條件下進(jìn)行弱磁選條件探索試驗(yàn)。結(jié)果表明最佳磁場強(qiáng)度為200 kA/m，此時試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 弱磁選試驗(yàn)石英精礦指標(biāo) %

產(chǎn)率鐵品位鐵回收率99.500.39077.46

表4表明，弱磁選在最佳磁場強(qiáng)度為200 kA/m時，可得到鐵含量為0.38%、鐵回收率為77%的石英精礦，說明該石英石中鐵主要以弱磁性礦物為主，強(qiáng)磁性礦物少量。

3.3 脫泥試驗(yàn)

為降低入浮鐵含量、減少浮選藥劑用量，采用虹吸脫泥法對弱磁選石英精礦進(jìn)行脫泥試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。磨礦—弱磁選—脫泥數(shù)質(zhì)量流程見圖2。

表5 脫泥試驗(yàn)石英精礦指標(biāo) %

脫泥條件編號產(chǎn)率鐵品位鐵回收率198.000.34586.69295.500.27969.39394.390.25461.63492.790.25261.37

表5表明，脫泥試驗(yàn)最大脫泥產(chǎn)率為5%，此時可脫除弱磁選石英精礦中約40%的鐵。

圖2 原礦弱磁選—脫泥試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

圖2表明，通過弱磁選—脫泥可除去原礦中超過50%的鐵，效果明顯。以該流程的石英精礦作為給礦，進(jìn)行反浮選試驗(yàn)。

3.4 反浮選試驗(yàn)

3.4.1 捕收劑種類篩選試驗(yàn)

我中心研制生產(chǎn)的除鐵捕收劑，廣泛用于多種非金屬的浮選除鐵。固定捕收劑用量為1 000 g/t(對給礦)，以MKY、MD、石油磺酸鈉及氧化石蠟皂為捕收劑進(jìn)行反浮選除鐵試驗(yàn)，工藝流程見圖3，結(jié)果見表6。

圖3 反浮選捕收劑種類篩選試驗(yàn)工藝流程

表6 不同捕收劑對石英精礦指標(biāo)的影響 %

表6表明，在相同用量下，4種捕收劑均可將石英精礦中鐵含量降低至0.12%～0.2%。其中以MD為捕收劑選別所得精礦鐵含量和回收率最低，因此確定MD為浮選試驗(yàn)除鐵捕收劑。

3.4.2 MD用量及1次粗選與1粗1精反浮選對比試驗(yàn)

反浮選粗選前加入少量硫酸以清洗凈化石英表面，增強(qiáng)選別效果。探索試驗(yàn)結(jié)果表明，反浮選次數(shù)1～2為宜，在不同藥劑總用量下對作業(yè)給礦進(jìn)行1次粗選與1粗1精反浮選對比試驗(yàn)，結(jié)果見表7。

表7 不同MD用量及1次粗選與1粗1精反浮選對比石英精礦指標(biāo)

表7表明，隨著捕收劑MD總用量的增加，石英精礦產(chǎn)率減小，鐵含量及回收率明顯降低；藥劑總用量相等時，分段加藥浮選可獲得更好的除鐵指標(biāo)。綜合考慮確定反浮選MD用量為粗選1 000 g/t給礦，精選550 g/t給礦，最終可獲得鐵含量為0.069%的石英石精礦。

3.5 強(qiáng)磁選試驗(yàn)

為確定反浮選石英精礦中殘余鐵礦物主要賦存的粒級，對其進(jìn)行0.10 mm粒度篩析，結(jié)果見表8。

表8 浮選精礦0.10 mm粒度篩析結(jié)果

表8表明，+0.10 mm粒級中鐵含量未能達(dá)到鐵含量≤0.07%要求，可對該粒級產(chǎn)品進(jìn)行強(qiáng)磁選進(jìn)一步除鐵。-0.10 mm粒級產(chǎn)品鐵含量達(dá)標(biāo)。脫泥—反浮選有效除去了石英石中赤褐鐵礦等弱磁性鐵礦物，尤其是細(xì)粒級中的弱磁性鐵。+0.10 mm粒級浮選石英精礦在磁場強(qiáng)度為955 kA/m條件下進(jìn)行了強(qiáng)磁選試驗(yàn)，最終將鐵含量降至0.047%。

4 全流程試驗(yàn)

在上述試驗(yàn)確定的最佳條件下，對石英石原礦進(jìn)行弱磁選—脫泥—1粗1精反浮選—0.10 mm粒級分級—+0.10 mm粒級強(qiáng)磁選全流程試驗(yàn)，最終可獲得產(chǎn)率為45.87%、SiO2品位為99.10%、含鐵0.062%的-0.10 mm石英精礦和產(chǎn)率為39.99%、SiO2品位為99.50%、含鐵0.047%的 +0.10 mm石英精礦。數(shù)質(zhì)量流程見圖4，精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表9。

表9表明，石英石經(jīng)過該工藝流程處理，鐵含量顯著降低，SiO2品位明顯提升，精礦指標(biāo)全面達(dá)到了協(xié)議要求。

圖4 全流程試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

表9 石英精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

5 結(jié) 論

(1)安徽某石英石SiO2品位為97.50%、含鐵0.51%，弱磁選試驗(yàn)表明鐵主要以赤褐鐵等弱磁性礦物形式存在，鐵含量超標(biāo)是限制其工業(yè)應(yīng)用的主要原因。

(2)根據(jù)礦石性質(zhì)和常規(guī)的提質(zhì)除鐵工藝流程，在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，固定磨礦細(xì)度-0.076 mm占55%，弱磁選和強(qiáng)磁選磁場強(qiáng)度分別為200 kA/m、955 kA/m，采用磨礦—弱磁選—脫泥—1粗1精反浮選—0.10 mm粒度篩分—+0.10 mm粒級強(qiáng)磁選工藝流程處理該礦石，最終取得了+0.10 mm粒級石英精礦SiO2品位為99.50%、含鐵 0.047 0%，-0.10 mm粒級石英精礦SiO2品位為99.10%、含鐵0.062%，精礦總產(chǎn)率為85.86%的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了石英石的提質(zhì)降鐵，滿足生產(chǎn)要求。該流程可根據(jù)要求，通過增加精礦酸浸工藝進(jìn)一步降低鐵含量。

(3)1粗1精反浮選捕收劑MD用量為(935+515)g/t，浮選指標(biāo)較好。MD具有良好的選擇性和捕收能力，推薦現(xiàn)場使用。該試驗(yàn)結(jié)果可為該石英石的提質(zhì)除鐵提供技術(shù)依據(jù)。

Beneficiation Experiment of Quality Improving and Iron Removal on a Quartz Ore from Anhui

Wang Kuan1,2Peng Xiaomin1,2Jin Hengyang1,2

(1.National Engineering Research Center of Huawei High Efficiency Cyclic Utilization of Metal Mineral Resources Co.,Ltd.；2.Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Co.，Ltd.)

There is 97.5% SiO2and 0.51% iron in a quartz ore from Anhui. Iron mainly exists in the form of low intensity magnetic mineral, iron content cannot reduced to lower of 0.07% only through magnetic separation. In order to remove iron and increase purity of quartz, experiments on low intensity magnetic separation-desliming-reverse flotation-classification-high intensity magnetic separation was conducted on the basis of ore property. At the optimum condition, quartz concentrate with yield rate of 85.86%, content of SiO2is 99.50% and iron content is 0.047% for +0.10 mm, content of SiO2is 99.10% and iron content is 0.062% for -0.10 mm. Test result is satisfactory, and can provide technical basis for quartz quality improving and iron removal.

Quartz, Iron removal, Reverse flotation, MD collector

2015-08-25)

王 寬(1964—)，男，高級工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號。