磁浮聯(lián)合工藝在尾礦中回收螢石的工業(yè)化應(yīng)用

夏自發(fā) ,鄧朝安 ,任興民 ,楊曉文 ,張曉剛

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038;2.內(nèi)蒙古黃崗礦業(yè)有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古赤峰 025350)

0 前言

螢石是化學(xué)元素氟的主要來源,由于氟原子非常獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),其用途不具有替代性[1],應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋新能源、新材料、國防、光學(xué)、冶金、化工等行業(yè),對國家安全、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有重要影響,是寶貴的戰(zhàn)略資源[2]。

近年來,各行業(yè)對螢石的需求大幅度增加,而且對高質(zhì)量螢石精礦產(chǎn)品的需求量也呈上升趨勢,螢石價(jià)格快速上漲,從尾礦中回收螢石的工藝及設(shè)備也備受關(guān)注[3]。

1 尾礦性質(zhì)簡介

內(nèi)蒙古某多金屬礦是以鐵為主,伴生錫、鎢、鋅、銅、砷和螢石等有價(jià)組分的礦床,該礦采用鐵磁選—硫化礦浮選—鎢錫重選—錫浮選工藝流程回收其中的鐵、錫、鎢、鋅、銅和砷,螢石未進(jìn)行綜合回收。

螢石回收的原料為該礦的錫浮選尾礦,錫浮選尾礦多組分分析結(jié)果和篩析試驗(yàn)結(jié)果分別如表1、表2 所示,礦物組成如表3 所示。

表1 錫浮選尾礦多組分分析結(jié)果 %

由表1 可知,錫浮選尾礦主要有價(jià)組分CaF2含量為18.32%,雜質(zhì)成分主要為SiO2、CaO 和Fe 等組分。

由表2 可知,螢石的粒度相對較粗,主要分布于-0.075 mm～0.025 mm 的粒級范圍內(nèi),屬于適宜浮選回收的粒級范圍。

表2 錫浮選尾礦篩析結(jié)果 %

由表3 可知,錫浮選尾礦中主要可回收的礦物是螢石,脈石礦物種類復(fù)雜,主要有石榴石、符山石、方解石、角閃石、石英、透輝石、長石、黑云母和白云母等。

表3 錫浮選尾礦礦物組成 %

2 選礦試驗(yàn)

2.1 全浮工藝

為了回收錫浮選尾礦中的螢石,研究單位開展了全浮工藝回收螢石的試驗(yàn)研究,全浮工藝試驗(yàn)流程如圖1 所示,試驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。

表4 全浮工藝試驗(yàn)結(jié)果 %

圖1 全浮工藝試驗(yàn)流程圖

由于該礦礦石性質(zhì)復(fù)雜、選別流程長、藥劑種類繁多、弱磁性脈石干擾,全浮工藝回收螢石的選別指標(biāo)不理想,兩種螢石精礦的品位分別為95.13%和82.14%,總回收率僅45.49%,因此,迫切需要研究和應(yīng)用新工藝以進(jìn)一步提高螢石的選別指標(biāo)。

2.2 磁浮聯(lián)合工藝

由表3 可知,錫浮選尾礦中鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、綠簾石、綠泥石礦物量合計(jì)27.16%,它們的平均比磁化系數(shù)為19.96～63.0(10-6cm3/g);而螢石、石英、方解石、長石的比磁化系數(shù)在-0.50～0.51(10-6cm3/g),這兩組礦物的平均比磁化系數(shù)差異較大,可以通過強(qiáng)磁選預(yù)先脫除鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、綠簾石、綠泥石等弱磁性礦物[4-5]。

錫浮選尾礦中的螢石主要以單體形式嵌布,賦存在磁性脈石中的螢石含量不高,因此可采用強(qiáng)磁選進(jìn)行拋尾,磁性產(chǎn)品進(jìn)入尾礦,非磁產(chǎn)品進(jìn)行螢石浮選。磁浮聯(lián)合工藝選礦試驗(yàn)流程如圖2 所示,試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

圖2 磁浮聯(lián)合工藝試驗(yàn)流程圖

表5 磁浮聯(lián)合工藝試驗(yàn)結(jié)果 %

采用磁浮聯(lián)合工藝,試驗(yàn)可獲得CaF2品位為97.15%、回收率為51.94%的螢石精礦,實(shí)現(xiàn)了螢石資源的有效回收。

3 工藝設(shè)計(jì)方案

根據(jù)礦物組成、礦石性質(zhì)及選礦試驗(yàn)結(jié)果,從錫浮選尾礦中回收螢石的設(shè)計(jì),采用了“強(qiáng)磁拋尾+濃縮換水+螢石浮選”的磁浮聯(lián)合工藝流程。設(shè)計(jì)流程圖如圖3 所示,設(shè)計(jì)指標(biāo)如表6 所示。

圖3 磁浮聯(lián)合工藝設(shè)計(jì)流程圖

表6 磁浮聯(lián)合工藝設(shè)計(jì)指標(biāo) %

采用強(qiáng)磁選預(yù)先拋尾,一是可以消除弱磁性脈石礦物對螢石浮選的干擾,為螢石回收提供良好的浮選環(huán)境;二是可以減少后續(xù)螢石浮選的給礦量,減少藥劑消耗和設(shè)備投資;三是可以提高后續(xù)螢石浮選的入選品位,有利于螢石的浮選。

錫浮選尾礦中含有極少量的強(qiáng)磁性脈石、鐵粉和粗粒廢渣,會嚴(yán)重影響強(qiáng)磁選機(jī)的性能發(fā)揮,在強(qiáng)磁選之前應(yīng)設(shè)置弱磁選和隔粗篩進(jìn)行除鐵和除渣。

在硫化礦和錫石浮選過程中,加入了多種選礦藥劑,這些殘留藥劑對螢石浮選污染嚴(yán)重,螢石精選泡沫偶爾會出現(xiàn)絮團(tuán),使精選過程無法進(jìn)行。將非磁產(chǎn)品通過“濃縮+新水稀釋+濃縮”的方式進(jìn)行換水,降低礦漿中的鈣離子和殘留藥劑。

在錫石浮選過程中,螢石作為脈石礦物被強(qiáng)烈抑制,因而在螢石浮選前,需要重新活化螢石礦物,設(shè)計(jì)采用了多次調(diào)漿的方式強(qiáng)化選礦藥劑與螢石的作用,降低錫浮選作業(yè)加入的抑制劑對螢石浮選的不利影響。

為了得到螢石品位大于97%的高品質(zhì)螢石精礦,在螢石浮選作業(yè)的設(shè)計(jì)中,采取了多次精選、中礦單獨(dú)分選、分段調(diào)整pH 漿、浮選機(jī)雙邊刮泡、耐低溫捕收劑、高效抑制劑組合等措施。

4 生產(chǎn)實(shí)踐

螢石回收系統(tǒng)投入生產(chǎn)后,強(qiáng)磁作業(yè)和螢石浮選作業(yè)都取得了良好的指標(biāo),工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)如表7所示。

表7 錫浮選尾礦回收螢石的技術(shù)指標(biāo)對比 %

強(qiáng)磁作業(yè)可以預(yù)先拋除產(chǎn)率為37.09%的磁性尾礦,磁性尾礦螢石品位為7.99%,螢石損失率僅15.94%,強(qiáng)磁拋尾效果較好,為后續(xù)螢石浮選創(chuàng)造了良好的給礦條件,大幅減少了進(jìn)入螢石浮選作業(yè)的給礦量,生產(chǎn)成本明顯降低。

從指標(biāo)對比結(jié)果可以看出,螢石精礦平均品位為97.58%,回收率為59.61%,均優(yōu)于磁浮聯(lián)合工藝試驗(yàn)和設(shè)計(jì)指標(biāo),也明顯優(yōu)于全浮工藝試驗(yàn)指標(biāo),是非常理想的生產(chǎn)指標(biāo)。

5 結(jié)論

(1)內(nèi)蒙古某多金屬礦經(jīng)鐵磁選—硫化礦浮選—鎢錫重選—錫浮選后產(chǎn)出尾礦,該尾礦的礦物組成極其復(fù)雜,主要目的礦物為螢石,脈石礦物主要有石榴石、符山石、方解石、角閃石、石英、透輝石、長石、黑云母和白云母等。螢石主要以單體形式嵌布,賦存在磁性脈石中的螢石含量不高。

(2)該尾礦中的鈣鋁榴石、鈣鐵榴石、綠簾石、綠泥石等弱磁性礦物量合計(jì)27.16%,比磁化系數(shù)較高;而螢石、石英、方解石、長石的比磁化系數(shù)很低,這兩組礦物的平均比磁化系數(shù)差異較大,可以通過強(qiáng)磁選預(yù)先脫除弱磁性礦物。

(3)采用強(qiáng)磁選預(yù)先拋尾,磁性產(chǎn)品進(jìn)入尾礦,非磁產(chǎn)品經(jīng)濃縮換水后作為螢石浮選給礦。工業(yè)生產(chǎn)中采用LGS 系列立式轉(zhuǎn)環(huán)感應(yīng)式強(qiáng)磁選機(jī)進(jìn)行強(qiáng)磁拋尾,可獲得非磁產(chǎn)品螢石品位為24.14%和回收率為84.04%的生產(chǎn)指標(biāo)。

(4)生產(chǎn)中采用“強(qiáng)磁拋尾+濃縮換水+螢石浮選”的工藝流程,可得到螢石品位為97.58%、回收率為59.61%的螢石精礦,指標(biāo)非常理想,從多金屬尾礦中回收螢石的磁浮聯(lián)合工藝,應(yīng)用前景十分廣闊。