高品位硫精矿的浮选技术及浓缩脱水性能研究.pdf

西安建筑科技大学 硕士学位论文 高品位硫精矿的浮选技术及浓缩脱水性能研究 姓名洪养军 申请学位级别硕士 专业矿业工程 指导教师何廷树;柳晓峰 20060601 西安建筑科技大学硕士学位论文 高品位硫精矿的浮选技术及浓缩脱水性能研究 专业矿业工程 硕士生洪养军 指导老师何廷树教授 摘要 硫精矿是化学工业1 0 0 种重要化工产品之一，其用途主要是制造硫酸，部分用 于农药、医药、炸药、冶金及石油部门。本文以金堆城钼业公司大厂的硫精矿 硫 品位4 6 ％ 及华光公司的硫精矿 硫品位4 8 ％ 为原料，进行了工艺矿物研究， 在此基础上，系统研究了以其为原料生产高品位硫精矿 硫品位兰5 0 ％、铁品位 至4 5 ％ 的浮选工艺，药剂制度及高品位硫精矿的脱水性能。 X R D 分析结果与光学显微分析结果表明大厂及华光硫精矿的矿物组成基本 相同，主要矿物是黄铁矿；次要矿物是黄铜矿、辉钼矿、磁铁矿、赤铁矿、闪锌 矿、方铅矿及石英等；粒度分析结果表明大厂硫精矿 3 2 5 目粗粒部分的硫、铁 品位高‘但均未达到高品位硫精矿的要求，物相及单解离度分析结果表明硫精 矿各粒级黄铁矿连生很少，但共生复杂，由于高品位硫精矿中黄铁矿的纯度要达 到9 64 唬以上，故连生体的存在将会影响高品位硫精矿的生产。 大 序 4 5 局 铅 度．3 2 5 旧达9 5 ％，经过一粗、二精开路浮选工艺流程，最终精矿中的铁品位仍达 不到4 5 啪，因此无法生产合格的高品位硫精矿。 本粥对所获得的高品位硫精矿进行了脱水试验研究，结果表明虽然高品位硫 精矿粒度缅、0 3 2 5 目达9 0 ％以上 ，且精矿中含有部分药剂，但其沉降速度仍较快， 容易沉降。因此，沉降设备选用一般的浓密机或浓密池即可。同时，高品位硫精 矿容易过滤，选用一皮嚣童滤机或沉降后自然空干即可。高品位硫精矿干燥脱水性 能研究结果表明高品位硫精矿虽然粒度细，但由于纯度高，基本上不含泥性矿 西安建筑科技大学硕士学位论文 物，故干燥速度快，容易获得含水率低于O ．2 ％的高品位硫精矿。 高品位硫精矿生产技术的成功开发，拓宽了硫精矿产品的用途，同时增强了金 堆城钼业公司在国际、国内市场的竞争力，具有广阔发展前景。 关键词金堆城；高品位硫精矿；浮选工艺；药剂制度；浓缩过滤；干燥 西安建筑科技大学硕士学位论文 S t u d yo nF l o t a t i o nT e c h n i q u ea n dT h i c k e n i n ga n dD e w a t e r i n g o fH i g hG r a d eP y r i t eC o n c e n t r a t e S p e c i a l i t y M i n e r a le n g i n e e f i n g N a m e H a n gY a n g j u n I n s t r u c t o r P r o f e s s o rH eT i n g s h u A b s t r a c t e ／r i t ec o n c e n t r a t ei so n eo f1 0 0c a t e g o r i e so fi m p o r t a n tc h e m i c a lp r o d u c t s ，w h i c h i sm a i n l yu s e dt op r o d u c es u l f u r i ca c i d ，a n dp a r t l yu s e di na g r o c h e m i c a l ，m e d i c i n e ， e x p l o s i v e ，m e t a l l u r g ya n do i li n d u s t r i e s ．I nt h i sp a p e r b a s e do nm i n e r a l o g y , t h ef l o t a t i o n t e c h n o l o g ya n dr e a g e n ts y s t e mf o rp r o d u c i n gh i g hg r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t e ．b yu s i n gt h e p y r i t ec o n c e n t r a t e sw i t ht h eg r a d e so fa b o u t4 6 ％Sa n d4 8 ％Sf r o mD aP l a n ta n d H u a g u a n gC o m p a n yr e s p e c t i v e l yi nJ i n d u i c h e n gM o l y b d e n u mi n d u s t r yC o ．L t d ．，w e r e i n v e s t i g a t e d ，a n dt h ed e w a t e r i n gp r o p e r t i e so fh i g hg r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t eo b t a i n e d w a sa l s os t u d i e d ． X R Da n dS E M a n a l y s i ss h o w e dt h a tt h em i n e r a lc o n s t i t u e n t si np y r i t ec o n c e n t r a t e s f r o mD aP l a n ta n dH u a g u a n gC o m p a n yw e r eb a s i c a l l ys a m e ，t h em a i nm i n e r a lW a s p y r i t e ，w h i l es e c o n d a r ym i n e r a l sw e r ec h a l c o p y r i t e ，m o l y b d e n i t e ，h a m e t i t e ，s p h a l e r i t e a n dg a l e n ae t c ．．T h es i z ea n a l y s i ss h o w e dt h a tt h eg r a d e so fs u l f u ra n di r o ni n 3 2 5 m e s ho f t h ep y r i t ec o n c e n t r a t e sf r o mD aP l a n ta n dH u a g u a n gC o m p a n yw e r eh i g h e r , b u t d i d n ’tr e a c hu pt ot h er e q u i r e m e n t so fh J 曲g r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t e ．M i n e r a l o g y i n d i c a t e dt h a t t h ei n t e r g r o w t hp y r i t e si ne v e r ys i e v ei n t e r n a l sw e r el i t t l e ，b u tt h e i n t e r g r o w t hr e l a t i o n s h i pi sc o m p l i c a t e d ．T h ep u r i t yo fh i g hg r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t e s h o u l db em o r et h a n9 6 ％，S Ot h ee x i s t e n c eo fi n t e r g r o w t hm i n e r a l sw i t hp y r i t ec o u l d a f f e c tt h ep r o d u c t i o no f h i g hg r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t e ． B a s e do nt h ea b o v ei n v e s t i g a t i o n ，t h r o u g ho p t i m i z i n gt h ef l o t a t i o nt e c h n o l o g ya n d r e a g e n ts y s t e m ，t h eb a t c hl a b o r a t o r yt e s t ss h o w e dt h a tw h e nt h ec o n t e n to f - - 3 2 5m e s h a c c o u n t e df o r9 5 ％a f t e rr e g r i n d i n gt h ep y r i t ec o n c e n t r a t ef r o mD aP l a n t ，t h eq u a l i f i e d l l i g hg r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t e 、v i t l lt h ey i e l do f5 4 ．2 1 ％．t h eg r a d e so f5 0 ．6 2 ％Sa n d r e c o v e r yo f6 0 ．2 7 ％，4 5 ．8 1 ％F ea n dr e c o v e r yo f6 0 ．2 7 ％，c o u l db eo b t a i n e db yu s i n g 西安建筑科技大学硕士学位论文 t h ef l o t a t i o nf l o w s h e e tw i t ho n er o u g l M n gs t a g e ，t h r e ec l e a n i n gs t a g e sa n dm i d d l i n g s b a c k i n go u ti nt u r n ． T h em i n e r a l o g yo fp y r i t ec o n c e n t r a t ef r o mH u a g u a n gC o m p a n yW a Sa l s os t u d i e d ． B a s e do nt h em i n e r a l o g yr e s u l t s ，t h ef l o t a t i o nt e c h n o l o g ya n dr e a g e n ts y s t e mw e r e i n v e s t i g a t e df o rp r o d u c i n gh i 曲g r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t eb yu s i n gt h ep y r i t ec o n c e n t r a t e f r o mH u a g u a n gC o m p a n ya sr a wm a t e r i a l ．T h eo b t a i n e dr e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h e c o n t e n t so f g a l e n a , c h a l c o p y r i t e ，s p h a l e r i t ea n dm o l y b d e n i t ew e r er e l a t i v e l yh i g h e r , e v e n i f t h ec o n t e n to f - - 3 2 5m e s ha c c o u n t e df o r9 5 ％a f t e rr e g r i n d i n gt h ep y r i t ec o n c e n t r a t e f r o mH u a g u a n gC o m p a n y ，t h ef m a lh i 出g r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t ew i t ht h eg r a d eo f m o r et h a n4 5 ％c o u l dn o to b t a i n e dt h r o u g ht h eo p e nf l o t a t i o nf l o w s h e e tw i t l lo n e r o u g h i n gs t a g ea n d t w oc l e a n i n gs t a g e s ．T h eq u a l i f i e dh i g hg r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t eC a n n o tb ep r o d u c e db yu s i n gt h ep y r i t ec o n c e n t r a t ea sr a wm a t e r i a l ． T h ed e w a t e r i n gt e s to ft h eh i 曲g r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t eo b t a i n e dW a Sc a r r i e do u t ． T h er e s u l t ss h o w e dt h a ta l t h o u g ht h es i z eW a sv e r ys m a l l m o r et h a n9 0 ％一3 2 5m e s h ， a n dt h e r ew a ss o m er e a g e n ti nh i g hg r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t e ，i t ss e d i m e n t a t i o nv e l o c i t y W a Sf a S t , a n dt h es e d i m e n t a t i o nW a sv e r ye a s y ．T h e r e f o r e ，t h eo r d i n a r yt h i c k e n e ro r t h i c k e n i n gp o o lC a l lb eu s e d ．T h er e s e a r c h e so fd r y i n gp r o p e r t i e so fh i 曲g r a d ep y r i t e c o n c e n t r a t es h o w e dt h a tt h es i z eW a Sv e r ys m a l l ，b u ti t sp u r i t yW a sv e r yh i 曲，a n dt h e r e W a Sb a S i c a l l yn oc l a ym i n e r a l s ，S Ot h ed r y i n gv e l o c i t yw a sf a S t ，a n dt h eh i 曲g r a d ep y r i t e c o n c e n t r a t e 、Ⅳi mm o i s tc o n t e n to f l e s st h a nO ．2 ％W a se a s yt oo b t a i n e d ． T h ea c h i e v e m e n to fp r o d u c i n gt e c h n o l o g yo fh i g hg r a d ep y r i t ec o n c e n t r a t e e x p a n d st h eu s eo f p y r i t ec o n c e n t r a t ep r o d u c t ，i m p r o v e st h em a r k e tc o m p e t i n ga b i l i t yo f p r o d u c t s i n J i n d u i c h e n gM o l y b d e n u mi n d u s t r y C o ．L t d t h eh i 曲g r a d ep y r i t e c o n c e n t r a t eh a Sa m p l i t u d ed e v e l o p i n gp r o s p e c t ． K e yw o r d s J i n d u i c h e n g ；h i 曲g r a d ep y r i t e c o n c e n t r a t eP y r i t e ；F l o t a t i o n t e c h n o l o g y ；R e a g e n ts y s t e m ；T h i c k e n i n g ；F i l t r a t i o n ；d r y i n g 声明 本人郑重声明我所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人或其他 人在其它单位已申请学位或为其它用途使用过的成果。与我一同工作的同 志对本研究所做的所有贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名谚添晷 关于论文使用授权的说明 日期2 9 “驰洱≥D B 本人完全了解西安建筑科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即 学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或者其它复制手段保存论文。 保密的论文在论文解密后应遵守此规定 论文作者签名瓣导师签名1 『豸≥彳叼日期∥6 、5 。；V 注请将此页附在论文首页。 西安建筑科技大学硕士学位论文 第一章绪论 1 ．1 引言 硫精矿主要组分为黄铁矿，化学分子式为F e S 2 ，分子量为1 2 0 ，是分布最广泛 的一种硫化物，是化学工业1 0 0 种重要化工产品之一【1 】，也是重要的化工原料，其 用途主要是制造硫酸、硫磺、亚硫酸盐，部分用于农药、医药、炸药、冶金、石 油和L i F e S 2 热电池等工业部门阻5 1 ，近半个世纪以来，随着现代工业、农业及科 技的飞速发展，硫的消耗量逐年上升，硫精矿资源的开发利用正在引起世界各国 的重视。 我国自然硫和其他形态硫储量不多【雠】，硫酸生产原料以硫精矿为主，其占 7 2 ．8 ％。世界平均水平为2 1 ％。2 7 ．2 ％为硫磺。内地特别是云、贵、川、鄂等地制 酸以硫精矿为主，而沿海地区江、浙、鲁以硫磺为主，硫磺我国主要依赖进口， 价格呈上升趋势。我国是硫酸生产大国，早在1 9 8 3 年硫酸产量就居世界第三位， 仅在美国之后，2 0 0 5 年硫酸产量达3 0 m t 。 虽然我国硫铁矿资源种类齐全【9 】 见表1 ．1 ，有黄铁矿、磁黄铁矿、煤系硫铁 矿和多金属硫化矿等[ 1 0 - d 2 1 ，但硫铁矿资源丰而不富，大部分矿硫铁矿品位较低， 有效硫含量一般为1 8 ％- 一2 8 ％，尤其是煤系硫铁矿有效硫含量大多在2 2 ％以下。如 表1 ．2 所示，与国外硫精矿质量相比，我国硫精矿质量偏低，众多生产厂家中硫 精矿品位多在4 5 ％以下，国内仅有金堆城钼业公司等厂家能生产品位4 5 ％以上的 硫精矿。含硫4 5 ％的硫精矿与3 2 ％相比，精矿量减少3 0 ％，全国将减少9 0 0 多万 吨运输量，运输费用节约在3 亿元以上，更长远的损失是每年倾倒大量的难于利 用的固体垃圾，给环境造成严重危害，因此提高硫精矿质量是摆在科技工作者和 生产厂家的核心问题。 1 ．2 硫精矿选别方法 硫精矿选别方法以浮选为主[ 1 3 - 1 5 】，重选为辅。选别药剂以黄药为主，有乙基 黄药、丁基黄药、异丁基黄药。有的选厂使用新开发的药剂，如广东云浮硫铁矿 企业集团公司用H H ．1 药剂为捕收剂【1 6 1 ，其捕收入能力强于丁基黄药。有的选厂将 不同类黄药组合使用，如金山店铁矿采用乙黄药异丁基黄药二4 1 组合【1 他”， 做为捕收入剂，抑制剂用水玻璃，主要抑制石英，用玉米淀粉和氢氧化钠抑制 M g O 【l ⋯。起泡剂用2 拌油。硫精矿选别工艺一般为一粗、二精及可达到要求。但入 选料来源广泛，有矿石、选铜尾矿、选磁尾矿、选铅尾矿、选钼尾矿等等。现根 据入选的来源不同及选矿方法的不同将其工艺分为如下几类 西安建筑科技大学硕士学位论文 表1 ．1 我国硫铁矿床类型 矿床类型 围岩种类 主要金属矿物及脉石矿物实例 沉积变质黄 变质砂岩、千枚 金属矿物以黄铁矿为主，其次为磁 岩、泥制结晶石灰 黄铁矿、方铅矿、闪锌矿。脉石矿大降坪、杏树台等硫 铁矿床物以石英为主，有少量云母、碳质、铁矿 岩、片麻岩等 方解石等 变质火山岩 细碧角斑岩、石英 金属矿物以黄铁矿为主、其次为黄 白银厂、香子沟等硫 系中的含铜 角斑质凝灰岩等 铜矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿。 铁矿。 黄铁矿脉石矿物以石英为主。 金属矿物以黄铁矿为主，尚有少量 产于陆相火 磁铁矿、赤铁矿和微量黄铜矿。脉 向山、马山、何家小 山岩系中的 安山岩、粗面岩、 石矿物以石英、绢云母为主，尚有 凝灰岩、闪长岩等岭、龙游等硫铁矿。 黄铁矿床少量绿泥石、长石、碳酸盐矿物。 有害杂质氟含量较高。 金属矿物以黄铁矿为主，其次为磁 产于碳酸盐铁矿及微量铅锌矿，有时有少量白 类岩石和砂石灰岩、砂岩、泥铁矿和磁铁矿。脉石矿物多为方解云台山、雁门坝、打 页岩中的黄质石灰岩、页岩等石、白云石和少量石英、绢云母、字堂等硫铁矿 铁矿床石榴石、重晶石等。有害杂质砷、 氟、铅、锌等均超过允许含量 金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿和少 砂卡岩型黄 石灰岩、白云岩、 量磁铁矿、赤铁矿、毒砂、黄铜矿、 砂岩、页岩、闪长 方铅矿、闪锌矿、辉铜矿、斑铜矿、黑石岗、大田、青矿 铁矿床辉铋矿、白钨矿。脉石矿物有透辉等硫铁矿 岩、花岗岩等 石、石榴石、绿帘石、绿泥石、蛇 纹石、方解石等 金属矿物以黄铁矿为主，尚有少量 方铅矿、闪锌矿、黄铜矿。脉石矿 物以石英为主，其次为长石、绢云锦潭、牛角弯等硫铁 脉状黄铁矿各类岩石 母、高岭土，偶尔有方解石、白云 矿 石、石墨等。常见氟超过一般工业 要求 主要产于石炭、二金属矿物为黄铁矿和少量白铁矿， 煤系沉积黄 迭系得煤系地层有时有黄铜矿、铝土矿，多呈结核大树、柏山、阳泉、 中，以粘土岩为状，含炭量较高。脉石矿物有粘土、松滋、刘家山等硫铁 铁矿床 主，其次为粉砂石英，偶尔有水云母、绿泥石。有 矿 岩、凝灰岩害杂质氟超过0 ．0 5 ％，碳超过8 ％ 产于碳酸盐 洁净石灰岩、白云金属矿物以磁铁矿为主，有少量黄 中的磁黄铁 质大理岩铁矿，其次为毒砂、方铅矿、闪锌张家沟、马房子、三 矿。脉石矿物有石英、长石、透辉王村等硫铁矿 矿床 石、石榴石、磷灰石、石墨等 2 西安建筑科技大学硕士学位论文 表2 国内外硫铁矿选矿指标 序选矿厂规模 矿床类型及矿物组分 工艺流程简介 产品选矿指标 号名称万t I a名称 B 丫 ￡ 产于陆相火山岩系的黄铁矿 床。矿物组分以黄铁矿为主，硫 含少量磁铁矿、赤铁矿、局部碎矿三段一闭路 向山硫有微量黄铜矿。硫主要产于硫磨矿一段闭路 l铁矿选8 0铁矿中，少量含于明矾石、石浮选一次粗选，精 1 0 ．5 62 8 ．2 2 3 2 ．4 28 6 ．6 3 矿厂 膏等硫酸盐矿物中 含量占全 矿浆P H 8 ～9 硫的3 7 ％ 。有害元素铅、 脱水两段 锌、砷含量较低，氟含量较高。 矿 氟矿物主要为萤石。 产于陆相火岩系中的黄铁矿 碎矿两段开路 龙游硫 床。矿物组分主要有黄铁矿，磨矿一段闭路 硫 2 铁矿选 1 0 含少量闪锌矿、方铅矿、褐铁浮选一次粗选 浮 矿、石英、长石、绢云母、滑选柱精 1 2 ．7 13 0 ．8 7 3 7 ．0 79 0 ．0 3 矿厂 石、高岭土、绿泥石等。矿浆P H 8 ．- 9 脱水两段矿 产于碳酸盐类岩石和砂页岩 碎矿三段开路 硫雁门硫中的黄铁矿床。矿物组分以黄 磨矿一段闭路 精1 2 ．5 93 0 ．7 03 7 ．6 89 1 ．8 83铁矿选1 5 铁矿为主，含少量白铁矿，微 浮选一粗、二扫 矿矿厂 量闪锌矿、白云石和少量有机 矿浆P H 6 ．8 ～7 ．4 岩、石英。 五莲县 产于碳酸盐类岩石和砂页岩碎矿两段开路硫 七宝山 中的黄铁矿床。矿物组分以黄 磨矿一段闭路 41 5 铁矿、碳酸盐、绢云母、石英，浮选一粗、二扫精 5 ．0 51 3 ．2 93 3 ．6 88 8 ．6 6 硫铁矿 少量磁黄铁矿、磁铁矿、磷灰矿浆P H 7 ～8 选矿厂 石等和和少量金、银。脱水沉淀池 矿 碎矿一段闭，路磨硫 大田硫 矽卡岩型黄铁矿床。矿物组分 矿一段闭路浮选精1 7 3 44 9 ．2 73 2 ．6 59 2 ．7 7 5 铁矿选 岳0 为黄铜矿、闪锌矿、铁矿、石 铜硫混合浮选，混 矿 榴石、透辉石、绿泥石、透闪 合精矿加石灰抑硫 矿厂浮铜，其尾矿加活铜 石、方解石、石英等。 化剂c ．s 0 4 浮硫。 精 脱水两段矿0 ．2 70 ．7 3 1 5 ．1 l4 0 ．8 5 硫 碎矿两段闭路， 精 1 6 ．6 44 0 ．1 l3 1 ．6 2 7 6 ．2 2 潭山硫 矽卡岩型黄铁矿床。矿物组分 磨矿一段闭路 矿 6 铁矿选 1 6 ．5 为方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、 浮选铅、锌、硫铅 菱铁矿、石英、石榴石、透辉 混合浮选，铅锌与 精 矿厂硫分离得铅锌混合 矿 2 ．6 91 1 ．2 01 7 ．3 97 2 ．4 2 石、绿泥石、方解石、粘土等。 精矿。 锌 脱水两段 精 矿 5 ，7 91 1 ．2 03 4 ．0 86 5 ．9 2 西安建筑科技大学硕士学位论文 续表2 碎矿碎至 松滋硫煤系沉积黄铁矿床。矿物组分 3 5 - - 4 0 m m硫 7铁矿选1 2 以黄铁矿为主，尚有少量白铁 磨矿一段棒磨精 重选粗选用螺旋 矿 1 2 ．9 43 0 ．6 63 6 ．2 18 5 ．7 9 矿厂 矿、粘土、炭质、石英等 溜槽，粗选中矿用 摇床扫选 碎矿两段开路加 棒磨 7 0 0 , ～7石灰岩型、石灰岩．粘土型、磨矿一段闭路 硫 【苏】罗兹 5 0 粘土型三种类型硫矿床。矿物浮选一粗、三精 8磺2 1 ．7 02 6 ．2 66 8 ．5 98 3 ．0 0 多尔 1 9 7组分为自然硫、方解石、石英、 得第一精矿，粗选 精 4 年 石膏、白云石、天青石等尾矿分级再磨，经 矿 四次精选得第二精 矿。 1 ．2 ．1 硫精矿为主要产品选别工艺 以硫精矿为主产品的选矿厂国内主要由有向山硫铁矿选矿厂、广东云浮硫铁矿 企业集团公司、龙游硫铁矿选矿厂、雁门硫铁矿选矿厂等[ 1 9 - 2 1 】，国外有前苏联罗 兹多尔选矿厂，云浮硫铁矿选矿厂具体情况如下云浮硫铁矿位于广东省肇庆地 区云浮县【2 2 】。为一大型露天采、选联合企业。设计规模为年产原矿石3 0 0 万吨， 其中贫矿约1 5 0 万吨，并建有相应规模的贫矿选矿厂，可年产含硫品位4 0 ％的硫 精矿粉6 9 ．4 万吨；另为含硫品位3 6 ．7 5 ％的富矿1 5 0 万吨，经富矿破碎厂加工，得 粒度小于3 m m 的产品。两者总计折合含硫3 5 ％的标准矿石为每年2 3 6 ．8 万吨。 该矿为一巨大型沉淀变质热液富集矿床，由于含有炭质，颜色呈灰黑色、黑 色。矿石构造以条带状为主，块状、浸染状次之。有用矿物主要是黄铁矿，其次 为白铁矿、磁黄铁矿、褐铁矿以及少量闪锌矿、黄铜矿等。脉石矿物以石英、方 解石、绢云母、炭质为主，尚有少量的粘土、石、萤石和锆石等，在中国已探明 的硫铁矿床中储量最大、含硫品位最高。矿体埋藏较浅、且比较集中，具有较好 的开采条件。设计范围内开采服务年限可达4 5 年。 1 ．2 ．2 硫精矿为副产品的工艺流程 以硫精矿为副产品的矿山较多【2 3 州】，在选别主产品为矿中进行硫精矿综合回 收，如金堆城钼业公司三十亩地选矿厂【2 5 l ，该厂矿石来源于金堆城露天矿采矿场， 矿床位于中朝准地台南缘之金堆城台凹与华台拱接壤地带，矿床由一个巨大的近 于水平产出的规则透镜状矿体构成，长2 2 0 0 m ，宽6 0 0 ～8 0 0 m ，厚5 0 0 ～7 0 0 m ，矿 床属高中温热液细脉浸染状结构，成矿母岩为花岗斑岩，矿石按其岩石性质分为 花岗斑岩和安山玢岩，金堆城钼矿床中不仅含有丰富的钼资源，还伴生有大量的 硫，以黄铁矿形态存于矿石中，平均硫原矿品位2 ．8 ％，黄铁矿在花岗斑岩中呈浸 染状嵌布，在安山玢岩中呈细脉浸染状或分散浸染状，局部集中呈晶型粒状结构， 西安建筑科技大学硕士学位论文 其次可见到立方体自形晶，粒度在O ．0 2 - - 0 ．5 m m ，矿石节理发育具有硬、脆的性质。 该厂碎矿工艺采用三段开路破碎流程，碎矿最终产品 - 2 0 m m 占8 2 ％左右 ，进入 磨浮车间经一段闭路磨矿、一粗、一扫、两次精选，扫选尾矿进入选硫车间进行 选硫，流程图如图1 ．1 所示经过一粗、一扫、二精可得到4 7 ％左右的硫精矿，年 产3 5 ％硫精矿1 4 万t ，用2 4 油做起泡剂，单耗3 ～5 鲈矿石；黄药做捕收剂，单耗 2 5 - - 4 0 9 ／t 矿石。 硫厦矿 弦 图1 ．1 选硫流程图 1 ．2 ．3 精选尾矿做为硫精矿 主产品精尾不用选别，直接作为硫精矿产品，如安庆铜矿【2 “，该厂硫精矿品 位2 5 0 ／ 0 - - 4 0 ％。 1 ．2 ．4 采用水力旋流器选别尾矿中的硫精矿 德兴铜矿体中硫原矿品位约为3 ％左右[ 2 7 1 ，在进行磨矿和选别过程中，硫向尾 矿富集，可达到1 5 ％- - 3 0 ％，具有很高回收价值。 德兴铜矿体中黄铁矿的嵌布粒度较粗，在精选段铜硫分离后的尾矿中，黄铁 矿呈粗颗粒存在，密度为4 ．8 ～5 ．O g ／c m 3 ，而脉石矿物密度为2 ．8 9 ／e m 3 左右，经试验 可采用砂泵和水力旋流器进行精选段尾矿分选作业。 砂泵输送矿浆到水力旋流器保证了一定的压力，由于矿石之间的密度不同，较 粗颗粒和密度较大的矿物由于离心力作用抛向器壁，做圆锥形螺旋运动，由沉砂 嘴排出，沉砂即可直接做硫精矿，而溢流则作为硫尾矿输向尾矿坝，精矿品位可 达3 1 ．2 2 - - 4 0 ．3 6 ％，回收率为4 4 ．8 l 6 5 ．4 3 ％。 水力旋流器工作参数直径0 3 5 0 m m ，锥角2 0 0 ，溢流管直径为l l O m m ，排砂 管径为2 5 ～3 0 m m ，给矿口截面积8 0 6 5 咖2 ，溢流管插深度3 0 4 m m ，排矿1 3 进气 压力4 0 0 q S O O k p a ，给矿浓度2 0 ～2 6 ％，沉砂浓度6 0 ～7 0 ％，溢流浓度2 0 ～2 2 ％，分 西安建筑科技大学硕士学位论文 级效率6 3 “5 ％。 另外硫精矿选别方法还有回收反浮选泡沫中硫【2 8 】 如福建省潘洛铁矿，2 0 0 3 年4 月改造后，反浮选泡沫产品经过4 A 浮选后，硫精矿品位可达4 2 ％，年产硫精 矿3 5 0 0 t ；尾矿中选硫、精尾直接作为硫精矿产品 如永平铜矿采取等可浮选工 艺[ 2 9 1 ，硫精矿品位可达4 2 “％，回收率达8 1 ．5 ％左右 ；磁选尾矿中综合回收硫 精矿 如湖北省大冶县金山店选矿厂1 3 0 ] ，采用先磁后浮生产工艺，磁选尾矿经过 I 5 3 m 浓缩机浓缩，经一粗、一精得到硫精矿品位可达3 8 ．5 7 ％ 。 1 ．3 精矿脱水 精矿脱水 包括浓缩、过滤、干燥等过程 虽然不是矿山和选厂的主要作业， 但却是绝对不能缺少的一道工序，高品质硫精矿由于比重大，沉淀速度快，堵塞 严重，采取什么样的脱水方式和设备就成为脱水工序关键。 1 ．3 ．1 精矿浓缩 浓缩是将较细的矿浆浓集为较稠的过程，同时分出几乎不含固体物质或含有 少量固体物质的液体，根据矿浆中固体颗粒所受的主要作用力的性质，分为重力 沉降浓缩、离心沉降浓缩、磁力浓缩等。 1 ．3 ．2 重力沉淀的基本原理及沉淀速度计算阻J 1 埘l 颗粒的单体 自由 沉淀或集合 干扰 沉降不仅受本身的特性，例如颗粒 形状、密度、粒度组成以及成分等因素所支配，还受到温度、磁团聚、胶体效应、 异重流、横向脉动流速、水力挟带、机械搅拌、药剂含量等诸因素的影响。许多 试验研究都证实了沉降浓缩过程包含着复杂的物理与化学的综合作用。目前，对 于浓缩理论的研究仅限于重力沉降作用的范围，即以液体中悬浮的固体颗粒的沉 降作用为基础。 最初，人们研究了在不同浓度的悬浮液中球形颗粒自由沉降的行为，颗粒在 浆体中下沉所受到的作用力主要有三种，即重力、浮力和阻力。对于一定的颗粒 与一定的浆体，重力和浮力都是恒定的，而阻力却随颗粒与矿浆间的相对运动速 度变化而改变。小颗粒有被沉降较快的大颗粒向下托曳的趋势。在均匀颗粒的沉 降过程中，拖曳力的增大主要是由速度梯度的增加造成的，而固体浓度增高引起 的粘度变化对其影响较小。 作用于颗粒上诸力的代数和应等于颗粒质量与其加速度的乘积 符合牛顿第 二运动定律 。颗粒的沉降过程分为两个阶段，即加速阶段和等速阶段。在等速沉 降阶段里，颗粒相对于浆体的运动速度称为“沉降速度”。因为沉降速度就是加速阶 段终了时颗粒相对于流体的速度，因此亦称为沉降末速度或“终端速度”。由于工业 上的沉降作业所处理的颗粒往往很小，颗粒与浆体间接触表面相对甚大，因此， 在重力沉降过程中，加速阶段的时间很短，常常忽略不计。 6 西安建筑科技大学硕士学位论文 将重力沉降过程中颗粒所受诸力与沉降速度的关系，用牛顿第二定律为基础 建立表达式，经整理和因次分析，影响重力沉降速度的阻力系数应是颗粒与流体 相对运动时的雷诺准数R e 的函数。综合试验便可得到球形颗粒的阻力系数与雷诺 准数R e 的函数关系曲线。该曲线按R e 值大致可分为三个区，即滞流区、过度区、 湍流区。各区内的曲线分别用相应的关系式表达，并将等速沉降阶段相应的雷诺 准数也换成一沉降速度V t 来计算，即可得到表面光滑的球体在流体中自由沉降时 各个区内的沉降公式 滞流区 1 0 ‘4 R e l ，E 2 4 ／R e 时 v t [ d 2 f i - p ’g ] ／18 肛 5 - 1 过渡区l R e 1 0 8 ，芒_ 1 8 ．5 ／R e 0 6 时 V t 0 ．2 7 [ d { i ．p g R e t o6 ／p 】0 5 5 2 湍流区1 0 3 R e 2x1 0 5 ，葺 O ．4 5 时 V t 1 ．7 4 [ d 6 一p g ／p 】u 5 5 - 3 式中v t ⋯⋯一．球形颗粒的自由沉降速度，m ／s ； d ⋯⋯⋯．颗粒直径，m 6 ⋯⋯一颗粒密度，K g ／m 3 ； p ⋯⋯一流体密度K g ／m 3 ； g