釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中硫鈷資源綜合回收研究

董禮輝 師文裕

摘 要：釩鈦磁鐵礦是一種多元共生礦物，有多種化合價(jià)。我國富源遼闊，資產(chǎn)豐富，釩鈦磁鐵礦資源儲(chǔ)量非常大且分布較廣。本文主要分析了在釩鈦磁鐵礦的選鐵尾礦中對硫鈷資源進(jìn)行綜合回收，以避免硫鈷資源在磁鐵礦的選礦過程中大量損失。

關(guān)鍵詞：釩鈦磁鐵礦；選鐵尾礦；硫鈷資源；綜合利用

隨著全球進(jìn)入工業(yè)時(shí)代以來，各個(gè)國家為滿足工業(yè)需求，大量開發(fā)礦產(chǎn)資源從中提煉金屬元素服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)。但是面對地球上有限的資源與人類無限的開發(fā)利用，各種礦產(chǎn)資源日益貧乏，對礦產(chǎn)資源進(jìn)行節(jié)約再利用成為了當(dāng)前實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要有效措施，對尾礦資源的開發(fā)再利用不僅能夠節(jié)約礦產(chǎn)資源，還能夠?yàn)樯鐣?huì)生產(chǎn)增加財(cái)富，同時(shí)也減少了廢棄的礦產(chǎn)資源對環(huán)境的破壞。釩鈦磁鐵礦的選鐵尾礦中硫鈷元素如果不能得到有效的回收利用，會(huì)造成礦產(chǎn)資源的大量浪費(fèi)，也會(huì)使得對尾礦的處理成本更高，本文對釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中硫鈷資源的綜合回收方法進(jìn)行研究分析，對節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有非常重要的意義。

1 釩鈦磁鐵礦

以鐵元素、釩元素、鈦元素三種元素為主要組成部分的釩鈦磁鐵礦是一種多元共生鐵礦。由于鐵元素與鈦元素能夠緊密共生，大部分的釩元素與鐵礦物以類質(zhì)同像的形式存在于鈦磁鐵礦中，所以我們將以這三種元素為主要構(gòu)成部分的礦產(chǎn)資源稱之為釩鈦磁鐵礦。在大自然中，釩鈦磁鐵礦主要存在于基性或超基性的巖體中，同時(shí)還伴隨著金屬氧化物、硅酸鹽礦物、硫化礦、砷化合物，磷酸鹽礦物等多種化合物。

2 實(shí)驗(yàn)樣品和實(shí)驗(yàn)方案

2.1 實(shí)驗(yàn)樣品分析

本文所用到的實(shí)驗(yàn)樣品取自于某選礦廠的選鐵尾礦，該選鐵尾礦中除了含有大量的碳元素以外，同時(shí)還含有鈷鎳銅等少量的有色金屬元素。其中鈷元素占比0.016%，與其他有色金屬元素相比品相略高，是本次選鐵尾礦中的主要回收元素。該選鐵尾礦中還含有大量的硫、二氧化硅、氧化鈣等多種非金屬元素及其化合物，其中硫元素占比0.62%，可以進(jìn)行綜合回收。各元素具體分布情況如下表。

通過對鈷元素的物相分析，其中硫化鈷在選鐵尾礦中的分布率占比為48.86%，氧化鈷在選鐵尾礦的分布與占比為27.84%，還有23.30%硅酸鹽中的鈷分布在選鐵尾礦中。這其中48.86%的硫化鈷中的沽元素是最容易回收，而氧化物和硅酸鹽中的鈷元素則難以回收。為了對選鐵尾礦中礦樣的硫化礦物存在形式進(jìn)行分析，我們借助于光學(xué)顯微鏡和X射線，MLA測試等方法確定了礦樣中各元素的含量。其中選鐵尾礦中的硫化礦物總量僅含1.2%，含量最大的為黃鐵礦和磁黃鐵礦，其占比分別為0.46%和0.75%，另外還分布著硫鈷黃鐵礦、鈦磁鐵礦、鈦鐵礦等，而分布含量最廣的長石和輝石分別占比22.12%和30.2%。對于含鈷元素的礦物進(jìn)行探測，其中硫鈷黃鐵礦中鈷元素達(dá)到41.66%，屬于含量非常高的礦物，但是卻由于硫鈷黃鐵礦物質(zhì)在選鐵尾礦礦物含量分布中只占0.01%，占比非常小，難以作為單獨(dú)的鈷元素回收對象進(jìn)行回收，只能根據(jù)具體情況盡可能的對其進(jìn)行回收。而鈷元素在黃鐵礦和磁黃鐵礦中的占比為0.20%和和0.21%，占比非常接近，但是同樣含量很低，所以想要作為單獨(dú)精礦選出來進(jìn)行硫鈷元素的回收非常困難。但是換個(gè)角度，通過對磁黃鐵礦顆粒中的鈷含量進(jìn)行分析，有將近70%的黃鐵礦顆粒中鈷含量低于0.1%，但是也有，=少量的約7%的黃鐵礦中鈷元素含量可以大于1%，所以為了得到能夠有效回收的硫鈷精礦需要選鐵尾礦的含部黃鐵礦進(jìn)行富集與分離。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

通過以上對釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中的硫鈷元素分布情況與含量多少進(jìn)行分析，要想得到能夠有效回收的合格硫鈷精礦，需要首先對硫化礦物進(jìn)行富集處理，然后再對富集的硫化礦物進(jìn)行分離，從而得到合格的硫鈷精礦產(chǎn)品。而本實(shí)驗(yàn)主要對硫鈷精礦的分離進(jìn)行分析。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

（1）硫鈷粗精礦富集試驗(yàn)。對選鐵尾礦中的硫化物進(jìn)行分析其品位較低，一般的氧化時(shí)間為半個(gè)月，使得硫化礦物的浮性大大降低，然后運(yùn)用硫酸、捕收劑、起泡劑對硫鈷精礦中的硫化礦物進(jìn)行富集挑選，其中硫酸為酸堿調(diào)整濟(jì)兼活化劑，捕收劑采用的是丁基黃藥，起泡劑采用的是松醇油，然后在保證粗精礦中硫的品位的同時(shí)對硫鈷精礦經(jīng)過初選程序、掃選程序，一次提高硫化礦物中的硫回收效率，通過上述操作程序得到的硫鈷精礦中，硫元素和鈷元素得品位分別為6.53%和0.063%。

（2）硫鈷元素分離試驗(yàn)。通過以上的初選和掃選程序，得到的硫鈷精礦中，硫鈷品位仍然相對較低，所以要對硫元素和鈷元素進(jìn)行分離，首先要對含鈷黃鐵礦進(jìn)行分類，經(jīng)過多方研究與經(jīng)驗(yàn)借鑒，我們運(yùn)用浮選和磁選得方法對含鈷黃鐵礦和磁黃鐵礦進(jìn)行分離，以此提高分離效率。在對含鈷黃鐵礦和磁黃鐵礦進(jìn)行浮選分離的時(shí)候，經(jīng)過考察研究運(yùn)用石灰作為分離抑制劑，可以取得良好的分離效果。因?yàn)檫\(yùn)用少量的石灰，可以使硫鈷精礦中的硫品位從以前的6.53%上升到40%左右，這個(gè)數(shù)據(jù)可以表明黃鐵礦通過浮選分離在硫鈷精礦中富集。

接下來為了進(jìn)一步對富集的硫鈷精礦進(jìn)行硫鈷分離，運(yùn)用磁選分離法，運(yùn)用不同的磁場強(qiáng)度對礦物的分選效率影響，最終得出帶有磁性的產(chǎn)品為硫精礦，不帶磁性的產(chǎn)品為硫鈷精礦，而通過運(yùn)用不同的詞性對硫鈷分離的影響，磁場越強(qiáng)流過精礦中的硫品位越高，在磁場強(qiáng)度為0.8T時(shí)，硫鈷精礦中的硫品位能夠達(dá)到46.16%。但是磁場強(qiáng)度對鈷的品位影響較低，不同的磁場強(qiáng)度，鈷的品位一直維持在穩(wěn)定狀態(tài)。

最后運(yùn)用MLA探測程序?qū)Ω∵x分離，磁選分離之后的硫精礦和硫鈷精礦中的礦物成分進(jìn)行探測分析，得出硫化礦物在經(jīng)過磁選之后的產(chǎn)品中占比非常大，能夠達(dá)到礦物含量的70%以上，這個(gè)結(jié)果說明，浮選磁選程序?qū)τ邳S鐵礦和磁黃鐵礦分離效率非常高。但是這一步程序中主要是提高了硫品位，而鈷品位沒有多大變化。繼續(xù)加大磁場達(dá)到1.5T，進(jìn)行高磁場強(qiáng)分選以后，硫鈷精礦中的鈷品位提升到了0.4%，硫的品位為50.45%，這個(gè)結(jié)果已經(jīng)完全達(dá)到了鈷硫精礦的質(zhì)量要求。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將以上通過精選分離得到的鈷硫精礦，硫精礦和尾礦進(jìn)行礦物組成分析，精礦產(chǎn)品中硫化物含量非常高，有效的對黃鐵礦和磁黃鐵礦進(jìn)行了分離，而且經(jīng)過浮選，尾礦中的硫化礦物含量低，運(yùn)用浮選磁選工藝實(shí)現(xiàn)了硫鈷的高效分離，最后在1.5T的高強(qiáng)度磁場下，有效的提高鈷的品位，總體結(jié)果說明，運(yùn)用以上工藝，能夠?qū)崿F(xiàn)選鐵尾礦中硫鈷資源的綜合回收利用。

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