黑色岩系钒矿的机械选矿抛尾工艺研究.pdf

2 0 1 0 年第4 期有色金属 选矿部分 2 5 黑色岩系钒矿的机械选矿抛尾工艺研究 李洁，马晶 西北有色地质研究院选冶中心，西安7 1 0 0 5 4 摘要通过对黑色岩系钒矿石中主要矿物的性质分析和化学键的计算，确定了其差异性，并根据该性质采用螺 旋选矿机重选一浮选联合流程成功抛尾，工艺经优化后可抛弃产率4 6 ．9 7 ％、品位0 ．3 0 ％、金属损失率1 4 ．9 6 ％的尾矿， 使进入化学提钒的品位提高到1 ．4 9 ％，所富集的精矿化学提钒不受影响，成本下降。 关键词云母类矿物；石英；螺旋选矿机重选；浮选 中图分类号T D 9 5 4文献标识码A文章编号1 6 7 1 ～9 4 9 2 2 0 1 0 0 4 - - 0 0 2 5 - - 0 4 我国黑色岩系钒矿资源非常丰富，包括遍布全 国多个省份的石煤型钒矿，这种钒大多没有独立矿 物，多以吸附态或类质同相存在于其他矿物中；且 含钒品位低，多在1 ％甚至更低。目前提钒工艺基 本针对低品位的未经机械选矿富集的原矿石，将其 全部进入化学法的焙烧或溶出过程，生产成本高， 加之近年来钒价不稳，给钒业投资和生产造成很大 表1 T a b l e1 困惑，因此进行此项工作对钒资源开发利用意义重大。 试验样品选自此类型的为湖北某地较大型钒 矿石。 1矿石性质 1 ．1 原矿多元素分析 原矿多元素分析结果见表l 。 原矿多元素分析结果 M u h i e l e m e n ta n a l y s i so ft h es a m p l e ％ 元素 墨 皇些型 堡型 旦竺受 墅兰里 兰塑 兰 O ．9 52 ．118 2 ．5 73 ．6 70 ．11 31 ．0 90 ．0 2 00 ．7 l0 ．0 3 81 ．5 40 ．8 4 00 ．2 4 质量分数 1 ．2 矿物X 前射半定量分析 矿样x 一衍射半定量分析结果见表2 。 表2 矿样X 一衍射半定量分析结果 T a b l e2 X - r a yd i f f r a c t i o nh a l fq u a n t i m t i v ea n a l y s i s o ft h es a m p l e％ 矿物石英 磷灰石 伊利石及含钒云母 末枪出 含量 9 1 44 1 2 机械选矿理论分析 该矿石中含有4 ％的伊利石及含钒云母和9 1 ％ 的石英。 石英是由 S i 0 4 四面体共用顶点连接而成的 三维骨架，沿各个面的破裂均有可能但均较困难。 伊利石是云母类的风化产物，它们的结构⋯ 收稿日期2 0 1 0 - 0 3 1 7 作者简介李洁 1 9 6 5 一 ，女，山西稷山人，高级工程师。 单元属三层型，即由S i O 。四面体连接的硅一氧层 S i 2 0 ， P 一，这种层本身具有六方对称性，正离子 A l ， 由于大小和S i 4 相近，可以无序或有序地置换 S p ，将结构单元层之间双层胶合起来的是电价较 小、半径较大的离子K 和N a ；层内S i O 键要比 层间的结合力强得多，矿物破碎磨矿时主要沿 0 0 1 面层间断裂，而 1 1 0 和 O L O 面也是常 见的断裂面。有资料报道[ 2 ] ，钒云母中钒取代位 于云母结构层间的A 1 3 。 矿石在破、磨矿过程中，各矿物的结构必然会 遭到破坏，并因此使其表面电性发生变化，对于石 英和云母类矿物而言，在性质上的区别主要有两 类，第一是矿物硬度，石英的莫氏硬度较大为7 ， 云母类矿物为2 ～3 ；第二是矿物的表面性质；石英 内部的键基本全是S i o 。而云母类矿物有A l O 万方数据 2 6 有色金属 选矿部分2 0 1 0 年第4 期 和s i O 键，在此类矿物的层间由于S i 4 被A l ， 或 V 3 诹代，导致晶格中正电荷不足[ 3 】，在破碎磨矿 解离后，表面应带有负电荷。对层内而言，现分析 两种矿物的A l 0 和S i O 的断裂以及对浮选可能 造成的影响。A l 0 和S i O 键均含有离子键和共 价键的成分，离子键的成分越多，键的极性就越 大，键就越容易破裂，矿物表面的性质发生变化， 使矿物的可浮性改变，对于由A 、B 两原子形成的 极性共价键中的离子键的成分，P a u l i n g 提出经验 的估算公式[ 4 ] 离子型的数量 1 一e x p [ 寺 X a x b 刁 式中X a 和X b 分别为A 、B 两原子的电负性， 经查阅相关资料，O 的电负性为3 ．4 4 ，A l 的电负 性为1 ．8 3 ，S i 的电负性为1 ．5 4 ，由此可知A 卜旬离 子键的成分多于S i O ，因此在机械加工过程中 A l 0 更易破裂。 综上所述，认为云母类矿物比石英的表面有更 多的电荷，在矿浆中更易于药剂形成化学吸附，而 石英的物理吸附更多一些，因为两种吸附的强度有 较大的差异E s ] ，从而使在适宜的药剂条件下，表 面性质存在差异，使其分离成为可能。 3 试验结果及讨论 3 ．1 分级试验 原矿中含有9 1 ％的石英，石英硬度较大，在破 碎或磨矿过程中可能会与其他矿物形成粒度的差 异，对一2 m m 原矿以及一7 4 1 乩m 6 0 ％磨矿细度的产品 用不同粒级的筛子进行筛分，一2 m m 原矿筛分结果 见表3 ，磨矿后的产品筛分结果列于表4 。 表3 2 m m 原矿分级试验结果 T a b l e3C l a s s i f i c a t i o nt e s tr e s u l t so f - - 2 m ms a m p l e ％ 表4磨矿至一7 4um 6 0 ％时分级试验结果 T a b l e4C l a s s i f i c a t i o nt e s tr e s u l t so f0 4 肛m6 0 ％o f t h es a m p l e％ 由表4 试验结果可知，不磨矿直接筛分难以达 到抛尾的目的；但直接分级后，一7 4 1 山m 粒级钒品 位有所富集， 7 4 1 上m 粒级产率接近8 0 ％，有抛尾 的趋势。分析认为，由于石英硬度大，在破碎磨矿 过程中它会在粗粒级富集，而矿石中有层状硅酸盐 矿物云母等存在，这类矿物在磨矿过程中在不同的 解理面的粒度不一致，因此仅靠分级实现抛尾局限 性非常大。 3 ．2 浮选试验 综上所述，矿石中的矿物存在表面性质的差 异，采用浮选有可能进行分离，为此采用分段加药 分段选别的流程进行浮选试验，试验结果见表5 。 表5 T a b l e5 单一浮选试验结果 R e s u l t so fs i n g l ef l o t a t i o n ％ 由试验结果可知，浮选尾矿V 2 0 ，含量0 ．3 2 ％， 具有一定的分离效果，但产率仅为2 5 ．1 0 ％，分析原 因为因矿石中含有易泥化的云母类矿物。由表4 筛 析结果可知，一3 8 1 x m 产率达4 4 ．9 7 ％，且含钒品位 高，是浮选的目的矿物，因上浮量大粒度又细，会 夹杂部分非目的矿物上浮，造成精矿产率大和品位 低的结果。因此，单一浮选抛尾方案也不适宜，必 须考虑与其他工艺联合进行抛尾。 3 ．3 联合流程试验 前文中提到该矿石靠分级实现抛尾的局限性非 常大，而片状解离矿物在重选过程中会随轻矿物 走，采用螺旋选矿机这类设备，能将磨矿中细粒矿 物、轻矿物和片状矿物集中在一个产品中，当与浮 选联合时，也将对浮选有干扰的矿泥富集于此矿物 中，有降低浮选药剂用量的优点。因此认为经过螺 旋选矿将干扰的矿泥提前选走，会使浮选效果得以 改善。 考虑到矿石性质的特点，以及分级试验和浮选 试验的结果，选择“分级一浮选”联合流程、“螺 旋选矿一浮选”联合流程、“分级一螺旋选矿一浮 选”联合流程进行试验。试验中有分级作业的流程 是直接对- 2 m m 原矿，用7 4 1 x m 筛进行分级， 7 4 斗m 万方数据 2 0 1 0 年第4 期李洁等黑色岩系钒矿的机械选矿抛尾工艺研究 2 7 产品进行磨矿，磨矿细度为一7 4 1 山m 6 0 ％，螺旋选 矿一浮选联合流程试验直接对一2 m m 原矿进行磨 矿，磨矿细度为一7 4 1 x m 7 0 ％，试验结果见表6 。 表6联合流程试验结果 T a b l e6R e s u l t so ft h ec o m b i n e dp r o c e s s％ 三种流程相比较，分级一浮选联合流程尾矿钒 品位偏高，不宜采用；分级一螺旋选矿一浮选联合 流程与螺旋选矿一浮选联合流程工艺较复杂，指标 相近。因此，确定采用“螺旋选矿一浮选”联合流 程进行抛尾。 3 ．4 综合条件试验 按“螺旋选矿一浮选”联合流程进行抛尾试 验，并生产化学提钒的原料，试验结果见表7 。 表7 螺旋选矿机重选一浮选流程物料富集结果 T a b l e7E n r i c h m e n tr e s u l t so f g r a v i t y w i t h s p i r a l c o n c e n t r a t o rc o m b i n e dw i t hf l o t a t i o no ft h e s a m p l e ％ 由试验结果可知，螺旋选矿一浮选流程可抛弃 产率4 6 ．9 7 ％、品位0 ．3 0 ％、金属损失率1 4 ．9 6 ％的 尾矿，使进入化学提取的钒品位提高到1 ．4 9 ％，增 加的选矿成本每吨原矿不超过2 0 元。 3 ．5 化学提钒试验 因考虑浮选药剂可能对化学提钒影响，对原矿 直接提钒和富集精矿提钒进行对比试验。试验结果 见表8 和9 。 试验结果表明，浮选药剂的添加对提钒指标基 表8原矿直接提钒试验结果 T a b l e8D i r e c tv a n a d i u me x t r a c t i o nr e s u l t so ft h e s a m p l e ％ 工艺及条件 原含量v 0 5 浸含量V 7 0 5 浸出率 表9富集物料的提钒试验结果 T a b l e9V a n a d i u me x t r a c t i o nr e s u l t s o f t h ee n r i c h m e n t s a m p l e ％ 工艺及条件 原薯圣0 5 浸含量V 2 0 5 浸出率 本没有影响。由此得出经机械选矿后的物料进入化 学提钒可明显降低生产成本。 4 结论 1 通过对石英和云母类层状硅酸盐矿物的矿 物性质和晶体结构的分析以及A l o 和S i O 键中 更易造成表面性质改变的离子键成分的计算认为， 云母类矿物与石英相比有硬度和表面性质两项差异 可导致在机械选矿中使其分离。 2 通过原矿直接分级，单一浮选以及联合流 程的对比试验数据和矿石特性分析得出，重选一浮 选联合流程较适合该矿石抛尾，工艺经优化后可抛 弃产率4 6 ．9 7 ％、品位0 ．3 0 ％、金属损失率1 4 ．9 6 ％ 的尾矿，使进入化学提钒的品位提高到1 ．4 9 ％。 3 经机械选矿富集的物料与原矿直接化学提 钒相比，试验指标接近，表明选矿药剂对化学提钒 的影响很小；且抛弃接近5 0 ％的尾矿，使进入化学 提钒的矿量减少一半，入炉钒品位提高，选矿工艺 简单易行，可显著降低提钒生产成本。 万方数据 2 8 有色金属 选矿部分2 0 1 0 年第4 期 参考文献 [ 1 ] 唐有祺编著．结晶化学[ M ] ．北京人民教育出版社，1 9 5 7 ． [ 2 ] JM a ．s t u d yo fV a n a d i u mO c c u r r e n c eI n v a n a d i u mO r e C o n t a i n e di nB l a c kR o c kS e r i e sa n dT e c h n o l o g yo f V a n a d i u mE x t r a c t i o n [ C ] ．P r o c e e d i n go fX X I VI n t e r n a t i o n a l M i n e r a lP r o c e s s i n gC o n g r e s sV o l u m e1 ．2 4 6 2 5 4 ． [ 3 ] 周公度，段连运编著．结构化学基础[ M ] ．北京北京大 学出版社，2 0 0 8 ． [ 4 ] 宋天佑编著．简明无机化学[ M ] ．北京高等教育出版社， 2 0 0 7 ． [ 5 ] 潘公配编著周体化学[ M ] ．南京南京大学出版社，2 0 0 9 ． T E C H N l C A LS T U D Yo FM E C H A N I C A LS E P A R A T I o NT oD I S C A R DT A I L I N G SO F V A N A D I U MO R EC O N T A I N E DI NB L A C KR O C KS E R I E S Ⅱ以E ．M A3 - 1 N G N o r t h w e s tI n s t i t u t eo fN o n f e r r a u sa n dG e o l o g yR e s e a r c h ，X i ’a n7 10 0 5 4 ，C h i n a A B S T R A C T B ya n a l y z i n gt h ec h a r a c t e ra n dc o u n t i n gt h eb o n do f t h em a i nm i n e r a l si nv a n a d i u mo r ec o n t a i n e di n b l a c kr o c ks e r i e s ，t h ed i f f e r e n c e si sd e t e r m i n e d ．A n da c c o r d i n gt h ed i f f e r e n c e s ，t a i l i n g si sd i s c a r d e d s u c c e s s f u lb yc o m b i n e dp r o c e s so fg r a v i t yo fs p i r a ls e p a r a t o ra n df l o a t a t i o n ．T h ec o n c e n t r a t ef r o m t h e c o m b i n e dp r o c e s sn o to n l yd i dn o ta f f e c tt h ec h e m i c a lv a n a d i u me x t r a c t i o nb u ta l s od e c r e a s e dt h ec o s t ． K e yw o r d s m i c a c e o u sm i n e r a l ；q u a r t z ；g r a v i t yo fs p i r a ls e p a r a t o r ；f l o a t a t i o n ， ／≯ ／夺 ，≯ ／奢 ／仝 ／≯ ／≯ ／；、 ／佘 ／乱 ／佘 ／n ／佘 ／佘 石、 ‘、 石＼ ‘、 石、 石N I ／乱 石、 石、 ／ 阶 ／；＼ ／；、 石吧石飞I ／乱乡9 0 乍吧石、乡分 上接第1 9 页 B E N E F I C L ～T I O NE X P E R I M E N T A LR E S E A R C HA N DP R O D U C T I O NP R A C T I C EF O R I M P R O ⅧGR E C O V E R YO FG O L DD iL E A D C O N C E N T R A T E S M E IX i a n g y a n g E u j i a nX i n y a n gM i n i n gL i m i t e dC o m p a n y ，D e h u aF u j i a n3 6 2 5 0 0 ，C h i n a A B S 。I ’l 己A C ’I ’ T h eg o l dr e c o v e r yi nl e a d z i n cm i n ei so n l ya b o u t5 0 ％i nac o n c e n t r a t o r ．I no r d e rt oi m p r o v et h e r e c o v e r yr a t eo fg o l di nl e a dc o n c e n t r a t et oc o n d u c tb e n e f i c i a t i o ne x p e r i m e n t a lr e s e a r c h ，e x p e r i m e n to b t a i n e d t o g o l dg r a d eo f11 ．2 8 9 ／ti n l e a dc o n c e n t r a t e s ，a n dg o l dr e c o v e r yb y7 4 ．9 5 ％．C a r r yo u tp r o d u c t i o np r a c t i c e w i t han e wp h a r m a c yi n s t i t u t i o na c c o r d i n gt oe x p e r i m e n t a lr e s u l t s ，m a k eg o l dr e c o v e r yi n c r e a s e db y2 0 0 ／0o r m o r ei nl e a d - z i n cm i n e ． K e yw o r d s l e a d - z i n cm i n e ；f l o t a t i o n ；g o l d ；r e c o v e r y 万方数据