钒钛磁铁矿选铁尾矿中硫钴资源综合回收研究.pdf

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3 0 有色金属 选矿部分 2 0 1 5 年第2 期 d o i 1 0 3 9 6 9 ,j .i s s l l .1 6 7 l 一9 4 9 2 .2 0 1 5 .0 2 .0 0 8 钒钛磁铁矿选铁尾矿中硫钴资源综合回收研究 邓杰1 ,2 一,张渊1 ’2 3 ,刘飞燕1 2 ’3 ,闫武1 ,2 一,邓冰1 ,2 ,3 1 .中国地质科学院矿产综合利用研究所,成都6 1 0 0 4 1 ;2 .国土资源部钒钛磁铁矿综合利用重点 实验室,成都6 1 0 0 4 l ;3 .中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心,成都6 1 0 0 4 1 摘要本文以工艺矿物学为基础,研究从攀西某钒钛磁铁矿选铁尾矿中回收硫钴资源的关键因素和工艺流程。研究 结果表明,含钴黄铁矿、黄铁矿和磁黄铁矿的分离是实现选铁尾矿中硫钴资源综合回收的关键,强磁选是实现含钴黄铁矿分 离的有效措施,采用浮选精矿再磨再选一高场强阶段磁选工艺可以得到含钴O .枷6 、含硫5 0 .4 5 %的钴硫精矿,钴和硫回收 率分别为6 .7 4 %和1 9 .0 7 %,同时得到含硫3 7 .2 3 %、硫回收率2 0 .8 l %的硫精矿,实现选铁尾矿中硫、钴资源的综合回收。 关键词选铁尾矿;含钴黄铁矿;综合利用 中图分类号T D 9 5 2 ;7 兀 9 2 3 .7 ;,m 9 2 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 5 0 2 0 0 3 0 - 0 4 m 宅o v e r yo fC o b a n 锄dS l l l f I l rf r o mt l l eI r o nO r eT a m n go fV 粕a d i 哪一T i t a n i 啪M a g n e t i t e D E 2 、陋沉e J 矗3 ,Z 丑H ⅣGY h 伽1 矗3 ,口UF e 匆锄1 窖”,匕4 ⅣV 阢1 ’8 ’3 ,D E j 、硷B £叼1 ,2 8 I ..m s t z t u 钯。厂M M Z £咖u 伊o s e 矾{ 舷n t £o no 厂 以n e m ZR e S o u r c e s ,a 陀叼d u6 JD 舛I ,C h i ,l n ; 2 .Z ‰砌砌o m t o 阿。厂忱n 砌£H m 一蹴肌主u m 呦n e 抗t ec D m p 陀k n s { t ,e 矾i Z 垃口t £o ,l , C k n g d u 们D 晔I ,C ,t z n n ;3 .R e S e 口陀h 1 e 吼t e ro 厂M u Z £咖u 印o s e 矾z Z 也m £i o no 厂胁t 越施n e m Z R e s o u 九l e SD 厂吼i n nG e o 幻祀n fI s H 九,叫,陇叼d H6 】D 晔j ,饥i 胍 A b s t 髓c t B a s e do np m c e s sm i n e r a l o g ,,t h ek e yf a c t o r sa n dp r o c e s s e so fb e n e f i tc o b a l ta n ds u Ⅱ.u r f r o mi r o no r et a i l i n go fV a n a d i u m t i t a n i u mm a g n e t i t ew a ss t u d i e d .T h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h es e p a r a t i o no f C o b e 撕n gp y r i t e ,p y r i t e a n dp y r r h o t i t ei st h ek e yt o a c h i e v i n gc o m p r e h e n s i v er e c o v e r yo fc o b a J ta n ds u l f u r r e s o u r c e s , h i g hi n t e n s i t ym a g n e t i cs e p a r a t i o n i sa ne f I - e c t i v em e a s u r et ob e n e f i tC o b e a r i n g p y T i t e .B yt h e n o t a t i o nc o n c e n t r a t er e g r i n d i n g n o t a t i o nr e f i n i n gh i g h m a g n e t i cs t a g es e p a r a t i o np r o c e s s , t h ec o b a l ts u H h c o n c e n t r a t ew h i c hc o n t a i n i n g0 .4 0 % C oa n d5 0 .4 5 %Sc a nb eo b t a i n e d , t h er e c o v e r yo fC oa n dSa r e 6 .7 4 %a n d19 .0 7 %,i nt h em e a nt i m e ,as u m l rc o n c e n t r a t ec o n t a i n i n g3 7 .2 3 %Sc a na l s ob eo b t a i n e d , t h er e c o v e r yo fSi s2 0 .8 1 %,w h i c hr e a l i z e dt h ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no f c o b a l ta n ds u l f u rf 而mi m n o r et a i l i n g si nV a n a d i u m t i t a n i u mm a g n e t i t e . K e y 、阳r d s i r o no r et a i l i n g s ; C o b e a r i n gp y r i t e ;c o m p r e h e n s i v er e c o v e r y 中国攀西地区拥有储量巨大的钒钛磁铁矿资 源,其中不仅含有铁、钛、钒资源,还含有大量 钴、镍、铜等有色金属和硫等化工矿物资涮1 1 。据 估计,攀西地区钴、镍、铜资源储量均在百万吨以 上[ 引,具有巨大的综合利用潜力,而攀西地区有色 金属资源综合利用率很低[ 3 ] ,四大矿区中,仅太和 矿区进行回收,其它三大矿区都未加以利用。钒钛 磁铁矿中硫钴资源由于品位低、分布散,导致难以 从原矿中直接利用[ 4 ] 。目前,攀西钒钛磁铁矿选矿 原则流程为原矿上选铁选铁尾矿强磁选一强磁精 矿浮硫钴硫钴尾矿选钛。太和铁矿生产实践和其 基金项目国家重点基础研究发展计划 9 7 3 计划 项目 2 0 1 3 c B 6 3 2 6 0 2 收稿日期2 0 1 4 - 0 2 2 5修回日期2 0 J 5 - 0 1 一1 0 作者简介邓杰 1 9 8 4 一 ,男,重庆渝北人,博士,工程师。 它三矿区研究都针对强磁精矿开展硫钻资源利用研 究[ 5 ,6 | ,这就导致了非磁性和部分磁性较弱的硫钴 矿物在强磁选作业中进入尾矿,降低硫钴资源利用 率。本文研究从选铁尾矿中直接回收硫钴资源,避 免硫钴资源在强磁选作业中的损失,并且可获得符 合产品质量标准的钴硫精矿和硫精矿的工艺流程。 试验样品和试验方案 1 .1 试验样品 试验样品来自于四川攀西地区某选矿厂的选铁 尾矿,样品多元素分析结果如表1 所示。 万方数据 2 0 1 5 年第2 期邓杰等钒钛磁铁矿选铁尾矿中硫钴资源综合回收研究 3 1 表1选铁尾矿化学多元素分析结果表4 T a b l e1M u l t i e l e m e n t sa n a l y s i sr e s u l t so fi m n T a b l e t a i l i n g /% 成分T F eT i 0 2 C uC 0N is S i 0 2A J 籼C a 0M 9 0P 含量1 6 .7 1 1 3 .4 4O .0 1 0 O .0 1 6O .0 0 6O .6 23 2 .1 l8 .6 91 0 .8 l8 .6 70 .0 1 8 从表l 中看出,在选铁尾矿中,除含钛以外, 还含有钴、镍和铜等有色金属元素,其中钴品位略 高,可作为主要回收对象;硫作为硫化矿物的组成 元素,可进行综合回收。 对钴元素在矿样中的分布情况进行了物相分 析,结果如表2 所示。 表2选铁尾矿中钴物相分析 T a b l e2C h e r I l i c a lp h 鹅ea n a l y s i so fc o b a l ti ni r o n t a i l i n g /% 望塑垒整堕丝笪墨垡笪壁墼垫主堕盟 含量 O .0 0 8 6O .0 0 4 9O .0 0 4 l0 .0 1 7 6 分布率 4 8 .8 62 7 .8 42 3 .3 0l o o .O 从表2 物相分析结果可以发现,只有4 8 .8 6 % 的钴元素分布在硫化矿物中,其余均分布于选矿难 以回收的氧化物和硅酸盐矿物中。 为了确定矿样中硫化矿物的主要存在形式,通 过光学显微镜鉴定、x 射线衍射分析和M L A 测试 确定了样品中的矿物含量,结果如表3 所示。 表3选铁尾矿矿物含量分布 T a b l e3M i n e r a ld i s t r i b u t i o no fi m n t a i l i n g /% 从表3 可以看出,选铁尾矿中硫化矿物总量仅 占1 .2 2 %,其中主要为黄铁矿和磁黄铁矿,其它金 属矿物包括钛磁铁矿和钛铁矿,脉石矿物主要为辉 石和长石。 由于硫化物中钴主要以类质同象形式存在,应 用电子探针对3 种可能含钴矿物的主要成分进行了 分析,得到3 种矿物中不同元素平均含量结果如表 4 所示。 从表4 可知,三种矿物中钴镍黄铁矿中含钴最 高,但是由于其含量太低,难以单独作为回收对 选铁尾矿中主要矿物化学组成 4 C h e m i c a lc o m p o s i t i o no fm a i nI I l i n e r a li n i m nt a i l i n g ,% 象,只能在选矿过程中尽量回收。黄铁矿和磁黄铁 矿中钴含量接近,但均较低,即使作为单独精矿选 出也不能得到合格钴硫精矿。为此,对电子探针数 据进行进一步分析,得到不同钴含量矿物在全部矿 物中的分布率,如图1 所示。 零 \ 坦 a 暑 搬 分布率恸 图1 选铁尾矿硫化矿物中钴含量分布 F i g .1 C o b a l tc o n t e n td i s t r i b u t i o ni ns u l f i d e m i n e r a l so fi m nt a i l i n g 从图1 中可知,所分析磁黄铁矿颗粒中钻含量 均低于0 .4 %,黄铁矿颗粒中将近7 0 %含钴低于 0 .1 %,但是有少量 约7 % 黄铁矿中含钴大于 1 .0 %。因此,为了得到合格的钴硫精矿,就需要分 离富集这部分含量很少的含钴黄铁矿。 1 .2 试验方案 从选铁尾矿工艺矿物学研究结果可以得出,矿 石中硫化矿物含量极少,要从中分离获得钴硫精矿 需要首先富集硫化矿物,再进行硫化矿物分离得到 合格精矿产品。为此,制定了硫钴矿物“混合浮 选分离”的原则流程。试验研究的重点集中于钴 硫精矿的分离阶段。 2 试验结果与讨论 2 .1 硫钴粗精矿富集试验 由于矿样中硫化物品位较低,且经过半个月左 右氧化,使硫化矿物可浮性降低,7 ] ,在硫钴粗精 矿富集阶段考察了硫酸、捕收剂、起泡剂对样品中 硫化矿物富集效率的影响阻1 0 ] 。研究结果表明,以 硫酸为D H 调整剂和活化剂,丁基黄药为捕收剂, 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第2 期 松醇油为起泡剂,采用一次粗选、一次扫选流程, 可以在保证粗精矿硫品位的同时,提高硫回收率, 得到的硫钴粗精矿中硫和钴品位分别为6 .5 3 %和 0 .0 6 3 %。 2 .2 硫、钴分离试验 以硫钴粗精矿为原料开展硫、钴分离研究,由 于硫钴粗精矿中硫、钴品位较低,先进行两段精选 作业,再进行硫、钴分离研究。从工艺矿物学研究 结果中可知,要得到合格的钴硫精矿需要分离出含 钴黄铁矿。为此,首先采用浮选和磁选方法提高黄 铁矿和磁黄铁矿分离效率,再考察磨矿细度对硫、 钴分离效率的影响。 在浮选分离方面,考察了多种抑制剂组合的分 离效果,最终选择石灰作为分离抑制剂,试验流程 如图2 所示,石灰用量对分离指标的影响如图3 所示。 药剂 搅拌 下同 钻硫精矿中矿Ⅱ 图2 硫钴粗精矿硫、钴分离石灰用量试验流程 F i g .2 7 1 1 l en o w s h e e to f1 i m ed o s a g et e s t si nt h e s e p a r a t i o n o fSa n dC oo fr o u g hS C oc o n c e n t r a t e 石灰用量/ g l 。 图3 石灰用量对钴硫精矿指标影响 F i g .3 T h ee £f e c to fl i m ed o s a g eo nt h es e p a r a t i o n o fSa n dC o 从图3 可以看出,加入少量石灰即可使钴硫精 矿中硫的品位达到4 0 %左右,增加石灰用量,钴硫 精矿中硫和钴的品位变化不大,硫和钴的回收率逐 渐降低。加入石灰后的中矿Ⅱ中硫品位为3 0 %左 右,由于本矿石中黄铁矿含硫高 硫品位5 3 .3 5 % , 而磁黄铁矿含硫低 硫品位3 9 .4 0 % ,当精矿硫品 位达到4 0 %时可以说明黄铁矿在浮选精矿中富集。 为进一步提高黄铁矿和磁黄铁矿分选效率,对浮选 分离得到的钻硫精矿,进行磁选分离,考察磁场强 度对矿物分选效率的影响,磁性产品为硫精矿,非 磁性产品为钴硫精矿。试验结果如表5 所示。 表5磁选对选铁尾矿硫、钴分离的影响 T a b l e5T h ee c to fm a 印e t i cd e n s i t yo nt h es e p a r a t i o n o fSa n dC oi ni m nt a i l i n g /% 从表5 中可以看出,随着磁场强度增加,钴硫 精矿中硫的品位逐渐升高,最高能达到4 6 .1 6 %, 但是其中钴品位始终维持在较低水平,没有得到有 效分离。 为确定矿物分选效率,用M L A 对磁场强度为 0 .8T 时得到的硫精矿和钴硫精矿中主要矿物成分 进行分析,所得结果如表6 所示。 表6磁选产品中矿物含量 T a b l e6M i n e r a lc o m p o s i t i o no fm a g I l e t i cp m d u c t s/% 从表6 中可以看出,两个磁选产品中硫化矿物 均占绝大多数,且目的矿物占矿物含量的7 0 %以 上,说明经过“浮选一磁选”流程后,黄铁矿和磁 黄铁矿分离效率较高。此时,钴硫精矿中钴含量偏 低,可能是因为含钻高的黄铁矿没有解离,导致精 矿中钴品位难以提高。为此,对精选I 作业得到的 万方数据 2 0 1 5 年第2 期邓杰等钒钛磁铁矿选铁尾矿中硫钴资源综合回收研究 3 3 精矿进行再磨,考察磨矿细度对精矿中钴品位的影 响,试验流程如图4 所示,结果如图5 所示。 硫钴粗精矿 硫精矿钴硫精矿 图4 硫钴粗精矿浮选一精矿再磨一浮选精选一强 磁选流程 F i g .4 T h er o u g hS C oc o n c e n t I a t en o t a t i o n r e 目r i n d i n g n o t a t i o n h i g hd e n s i t rm a g n e t i cs e p a r a t i o n f l n w s h e e t 4 ‘JO 【J8 【JlU I J 磨矿细度 一3 7 “m 含量 /% 图5 磨矿细度对钴硫精矿中硫、钴品位影响 F i g .5 T h ee f f 宅c to fg r i n d i n gf i n e n e s so nt h eSa n d C og r a d eo fC o Sc o n c e n t r a t e 从图5 中可以看出,提高磨矿细度可以提高钴 硫精矿中钴的品位,当磨矿细度由再磨前的一3 7 斗m 3 0 %提高到一3 7 斗m8 3 %时,可使钴硫精矿中钴品 位从0 .2 8 %提高到0 .3 4 %,继续增加磨矿细度也不 能使钴品位升高,说明在矿石粒度达到一3 7 斗m 8 3 %时,已经使部分含钴高的黄铁矿解离出来,但 精矿品位仍较低。从图5 中,还可以看出含钻矿物 富集于非磁性产品中,为此考察进一步增加分选的 磁场强度,在再磨细度一3 7 斗m8 3 %下,对图4 中 分离作业得到的浮选精矿在1 .2T 下进行磁选分 离,磁性产品为硫精矿I ,非磁性产品在1 .5T 下 进行磁选,得到磁性产品为硫精矿Ⅱ,非磁性产品 为钴硫精矿,试验结果如表7 所示。 表7 硫钴粗精矿浮选精矿再磨一浮选精选一高 场强阶段磁选试验结果 T a b l e7R e s u l t s0 fm u g } lS - C oc o n c e n t r a t en o t a t i o n r e 班n d i n g - n o t a t i o nr e f i n i n g - h i g hd e n s i t ys t a g e m a g n e t i cs e p a r a t i o n /% 从表7 中的试验结果可知,经磁场强度达到 1 .5T 的高场强分选后,钴硫精矿中钴品位为 0 .4 %,硫品位为5 0 .4 5 %,达到钴硫精矿质量要求 Y S 厂1 1 3 0 1 1 9 9 4 ,合并硫精矿I 和Ⅱ得到含硫 3 7 .2 3 %的硫精矿产品,达到了硫精矿质量标准 H G 厂I 2 7 8 6 1 9 9 6 。 对试验获得的钴硫精矿、硫精矿和尾矿进行矿 物组成分析,结果如表8 所示。 表8选铁尾矿回收硫、钴试验产品矿物组成 T a b l e8 M i n e r a l c o m p o s i t i o n o fb e n e f i c i a t i o n p r o d u c t s /% 从表8 结果可以看出,精矿产品中硫化物含量 很高,黄铁矿和磁黄铁矿的分离效率很高,选铁尾 矿浮选尾矿中硫化矿物含量很低,说明通过本工艺 流程可以实现硫化矿物的有效回收。 3 结论 1 要从该选铁尾矿中回收得到合格钴硫精矿 需要实现含钴黄铁矿和黄铁矿、磁黄铁矿的有效 分离。 2 提高矿物解离度是实现硫、钴分离的基础, 下转第4 8 页 万方数据 鹌有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第2 期 预先脱药,否则锡石容易损失于摇床尾矿中,造成 锡石二次损失;也可将摇床精矿适度磨细后与锡富 中矿合并后再浮选提纯,但其浮选回收率难以超过 9 0 %。故建议采用烟化法处理。相关研究表明采用 该法处理锡品位3 %~5 %的富中矿,经挥发、收尘 两作业后,得到烟尘含锡5 0 %左右,回收率9 4 %, 炉渣锡品位可以降至O .0 7 %以下[ 7 。1 - | 。 3 结论 1 锡石浮选回收率高的关键原因,是有效地 回收了部分细粒锡石,这是重选无法与之相比的。 通过重浮联合流程,可获得含锡5 .2 0 %。锡石的回 收率6 1 .6 5 %的锡富中矿;而通过全重选流程,仅 能获得含锡6 .0 7 %、锡石的回收率2 7 .3 l %的锡富 中矿。随着各种新药剂的研发,采用浮选回收和提 纯细粒锡石将是一个很好的选择。 2 不同粒级矿石的浮选行为表现极不相同。 当其捕收剂用量都在最佳条件情况下,粗细粒级物 料的浮选效果相当,经过一次粗选、一次扫选后, 只有5 0 %左右的回收率,富集比相差比较明显。其 较好选别的粒级为一7 4 1 9 斗m 。因此可采用分级处 理的浮选方法来提高浮选效果。 3 获得的锡富中矿和摇床精矿可以直接采用 烟化法处理,减少再次选别时金属量的损失。 参考文献 [ 1 ] 李正辉.老厂锡石多金属氧硫混合矿选矿实践[ J ] .有色 金属 选矿部分 ,2 0 0 8 1 7 一1 0 . 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P I 加l o g y 觚dg e o c h 哪i g t r yo fP I 栅蛳m 正c l l h r a m 蚯c i n t n l s i o n si I lt l I eE m e i s h 蚰l a r g ei 印∞u sp m v i n c e ,S W C l l i n a I 啮i g h ti n t o t I l eo 聆p 0 岫n t i a l [ J ] .0 弛G e o l o g y R e v i e 啪,2 0 1 4 ,5 6 6 2 5 8 2 7 5 . [ 2 ] 吴本羡,孟长春.攀枝花钒钛磁铁矿工艺矿物学[ M ] .成 都四川科学技术出版社,1 9 9 8 6 7 7 1 . [ 3 ] 徐丽君,李亮.攀西地区钒钛磁铁矿综合回收利用现 状及发展方向[ J ] 四川有色金属。2 0 1 1 1 l 一5 . [ 4 ] 戴向东.攀枝花硫钴粗精矿精选新技术的研究[ D ] .昆 明昆明理工大学,2 0 0 1 . [ 5 ] 周军,戴向东.粗硫钴精矿精选的实验室研究[ J ] - 钢 铁钒钛。1 9 9 8 。1 9 3 3 0 - 3 3 . [ 6 ] 刘爱华.攀钢选钛厂粗硫钴矿回收钴精矿的试验研究 [ J ] .攀钢技术,2 0 0 0 ,2 3 2 4 7 . [ 7 ] B u c k l e yAN ,W o o d sR .n es u 血c eo x j d 鲥∞o fp 归t e [ J ] .A p p h e dS u r f a e es c i e n c e ,1 9 8 7 ,2 7 4 4 3 7 4 5 2 . [ 8 ] 赵开乐,王昌良,邓伟,等.复杂铜钼钴铁多金属矿高 效分离试验研究[ J ] 有色金属 选矿部分 ,2 0 1 4 2 2 6 2 9 .5 5 . [ 9 ] 张智.内蒙古某低品位铜镍钴矿选矿试验研究[ J ] .有 色金属 选矿部分 ,2 0 1 4 2 3 0 - 3 4 . [ 1 0 ] 徐宏祥,张其东,程敢。等.印尼某锡铁矿工艺矿物学 研究[ J ] .有色金属 选矿部分 ,2 0 1 4 5 l 一5 . 万方数据
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