辽宁某低品位菱镁矿除杂可选性研究.pdf

5 4 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 n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 2 ．0 1 3 辽宁某低品位菱镁矿除杂可选性研究 谭 欣1 一，郑桂兵2 ，尹琨2 ，朱阳戈2 ，吴桂叶2 1 ．北京科技大学土木与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 ； 2 ．北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 摘要针对辽宁某硅钙杂质含量较高的低品位菱镁矿矿石，采用等可浮反浮选一正浮选强化脱杂工艺进行了除杂 可选性研究。其中，等可浮反浮选作业在中性矿浆p H 7 ．O 左右 环境中，以水玻璃为调整剂，B K 4 2 8 阳离子型捕收 剂 为捕收剂，脱除含硅钙脉石；正浮选作业以六偏磷酸钠为抑制剂，B “1 0 B 阴离子型捕收剂 为捕收剂，强化脱除 含钙硅脉石。试验结果表明，采用上述工艺流程与药剂制度选别M 如品位为4 5 ．8 5 ％、S i 0 2 含量2 ．4 0 ％和c a 0 含量0 ．8 7 ％ 的低品位菱镁矿矿石，获得了M 9 0 品位为4 6 ．8 l ％、回收率为8 0 ．7 8 ％的菱镁矿精矿，精矿中s i 0 和c a 0 含量分别降至 0 ．5 4 ％和0 ．6 9 ％。 关键词低品位菱镁矿；含硅矿物；白云石；等可浮反浮选；正浮选；B l ；- 4 2 8 中图分类号r I D 9 7 3 ．9 ；1 D 9 2 3 i 7文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 5 0 2 瑚5 4 0 4 S 删yo nS e p a 强b m 锣o fS m ∞t ea n dD o l o I I I i t e0 r o maL o w G r a d eM a 即髑i t eO 北f h m L i a o I I i n g 扎生Ⅳ蜀n 1 一，匆I 殁、硷G H 访讥旷，玎ⅣK I l n 暑，聊玩嘲9 扩，W uG n 起矿 I ．a I ，矗姗dE ，l t ，z r D n 积玑纠E 吲n 鲫吨叼I s c h o D Z ， 踟如e 糟的D 厂 切黜n n d ‰h 加概聊 眈彬叼，眈彬阳】D D 0 8 3 ，饥{ 觚；2 ．S t 口t e 砌如6 D m ￡D 珂D 厂尬n 咖ZP r D c 黜{ 叼，B 咧叼 G e n e m Z 忍瞎e 口砒I h S 蹴H 抛。厂尬，l z 叼n ，l d 讹亡棚H 鲫，B e 彬叼I D D J 6 D ，C h z n n A b s t I 。a c t I nt h i s p a p e r ， i ti sc 龇而e do u tt h es t u d yo fs e p 舶i l i t yo fr e m o v i n g i m p u r i t i e sb yn o t a t i o n f 如mal o w g r a d em a g n e s i t eo r ew i t l lh i g hc o n t e n t so fs i l i c a t ea n dd o l o m i t ei n K a o n i n gp r o v i n c e ． I nt l l e n o t a t i o np r o c e s s ， i s o n o t a b i l i t yr e v e r s en o t a t i o nw i t hw a t e rg l a s sa sr e P m a t o ra n dn o v e la n i o n i cc o U e c t o r B K 4 2 8u n d e rc o n d i t i o no fn e u t I mp u l p p H7 ．O i s a d o p t e dt or e m o v es i l i c a t ea n dd o l o m i t e ，a n dd i r e c t n o t a t i o nb ys o d i u mh e x 锄e t 印h o s p h a t ea sr e g u l a t o r 肌dc a t i o n i cc o U e c t o rB K 4 1 0 Bi su s e dt of u r t h e rr e m o v e d o l o m i t ea n ds i l i c a t e ．B y t h i s “i s o n o t a b i l i t yr e v e r s e d i r e c tn o t a t i o n ”p r o c e s s ，￡m mt h el o w 伊a d em a g n e s i t e o r ew i t hM g O4 5 ．8 5 ％，t 1 1 em a g n e s i t ec o n c e n t r a t e 埘t haM g Og r a d eo f4 6 ．81 ％a n dar e c o v e r yo f8 0 ．7 8 ％ i so b t a i n e d ， m o r e o v e r ，S i 0 2a n dC a Oc o n t e n ti nc o n c e n t r a t ed e c r e 鼬e d 五m m2 ．4 0 ％a I I d0 ．8 7 ％ t o0 ．5 4 ％ a n d0 ．6 9 ％r e s p e c t i v e l y ． K e yw o r d s l o w 呵谢em a g I l e s i t e o r e ； s i l i c a t e _ c o n t a i n i n gm i n e r a l ； d o l o I I l i t e ；i s o _ n o t 出l i t yr e v e 瑙e n o t a t i o n ；d i r e c tn o t a t i o n ；B K 4 2 8 菱镁矿属于国家重要战略资源，菱镁矿及制品 广泛应用于钢铁、建材、I r I ’产业、军工等领域。 我国是世界上菱镁矿资源较为丰富的国家之一， 已探明储量3 5 ．6 4 亿t ，占世界总储量的2 5 ％一3 0 ％ [ 1 | ，居世界首位，其中辽宁省的菱镁矿储量居全国 首位。长期以来，我国菱镁矿处于“一等原料，二 等加工，三等产品，四等价格”的状态。经过几十 年的开采，M g o 含量4 6 ％以上的高品位菱镁矿在 某些地区已经不能满足生产的需要。据美国地质学 会统计，2 0 0 9 年我国菱镁矿储量占世界的3 3 ．8 2 ％， 基金项目国家高技术研究发展计划 8 6 3 计划 项目 2 0 1 l A A 0 6 0 1 0 1 收稿日期2 0 1 4 ．0 8 一1 4修回日期2 0 1 5 - o l 1 2 作者简介谭欣 1 9 6 8 一 ，男，湖南长沙人，博士研究生，教授级高级工程师，主要从事低品位难处理矿石的分离技术研究。 万方数据 2 0 1 5 年第2 期谭欣等辽宁某低品位菱镁矿除杂可选性研究 5 5 而消费量却达到世界的5 1 ．2 3 ％[ 2 | 。我国拥有的菱 镁矿资源中，M g O 含量4 6 ％以下的中低品位菱镁 矿占总储量的6 0 ％～7 0 ％。菱镁矿中的氧化镁因具 有高耐火性和黏结性而成为冶金、化工、玻璃等行 业高档耐火材料的原料。目前，制约低品位菱镁矿 开发利用的主要因素在于矿石中的硅钙杂质含量 高。菱镁矿矿石中的含硅杂质矿物主要是石英、滑 石、透闪石、绿泥石等硅酸盐矿物，含钙杂质矿物 主要为白云石、方解石等含钙碳酸盐矿物。杂质 S i O 在煅烧过程中会形成易熔性的硅酸盐，极大地 减弱耐火材料的强度；C a O 在煅烧过程中会形成 C a s i O ，，冷却时易松离而使耐火材料崩溃[ 3 ] 。中低 品位菱镁矿由于硅钙等杂质含量高而难以满足生产 耐火材料和高性能镁化工材料的要求，不能直接使 用，因此常常被当作废石堆积，不但造成资源的损 失浪费，而且对环境也造成严重影响[ 4 ] 。因此，通 过对低品位菱镁矿进行选矿提质降杂，降低菱镁矿 矿石中的硅钙等杂质含量，提高菱镁矿的纯度，不 仅能大大提高菱镁矿资源的利用率，还可解决高品 位菱镁矿短缺的问题，对我国菱镁矿资源的战略安 全具有重要意义。 目前，菱镁矿的选矿提质降杂研究[ ”] 大多 是针对M g O 含量4 6 ％以上的较高品位矿石，通过 选矿降低菱镁矿矿石中的石英、滑石、蛋白石、白 云石等杂质，提高菱镁矿纯度，而对于M 9 0 品位 低于4 6 ％的低品位菱镁矿的选矿研究较少，特别是 菱镁矿与白云石的浮选分离研究，仍没有取得令人 满意的结果[ 6 8 | 。本研究针对辽宁某低品位菱镁 矿，采用等可浮反浮选一正浮选强化脱杂工艺进行 浮选除杂可选性研究，以期获得M g O 含量大于 4 6 ．5 ％的菱镁矿精矿。 1 矿石性质 试验用低品位菱镁矿矿石取自辽宁省大石桥某 菱镁矿。原矿多元素化学分析结果M g O4 5 ．8 5 ％， S i 0 22 ．4 0 ％， C a O0 ．8 7 ％， F e 2 0 30 ．4 6 ％，A 1 2 0 3 0 ．2 7 ％，P0 ．0 2 6 ％，S0 ．0 0 5 ％，K 2 00 ．0 3 5 ％，N a 2 0 0 ．0 6 3 ％，烧失4 8 ．5 0 ％。由原矿的分析结果可以看 出，矿石的主要成分是M g O ，其次为S i O 和c a 0 ， 其它成分的含量均较低，因此，本研究的主要目的 是降低矿石中S i O 和C a O 的含量。原矿中主要矿 物为菱镁矿，杂质矿物主要为石英和白云石，其次 有少量滑石、云母、方解石和绿泥石，另外还含有 微量磷灰石、褐铁矿、磁铁矿和黄铁矿等。 2 除杂可选性试验研究 菱镁矿的浮选除杂可采用反浮选、正浮选或反 浮选一正浮选等工艺。由矿石性质可知，原矿中硅 钙杂质含量均较高，且杂质S i O 主要以石英的形 式存在，C a O 主要以白云石的形式存在。根据试验 用矿石的特点，本研究采用等可浮反浮选一正浮选 强化脱杂工艺进行除杂可选性研究。等可浮反浮选 作业 以下简称反浮选 重点进行了磨矿细度、矿 浆p H 、调整剂以及捕收剂的试验研究；正浮选作 业则主要研究了调整剂六偏磷酸钠用量对菱镁矿粗 精矿 反浮选槽内产品 强化脱杂效果的影响。 2 ．1 粗选磨矿细度试验 在中性矿浆p H 7 ．0 左右 环境中，在水玻璃 用量为1 5 0 ∥t ，捕收剂B K 4 2 8 用量为3 0 0 加的条 件下，进行了粗选磨矿细度对反浮选脱硅影响的试 验，试验结果见图1 。由试验结果可见，当磨矿细 度一7 4 斗m 含量小于7 5 ％时，随着磨矿细度的增 加，S i O 的脱除率逐渐提高，s i O 品位和M g o 的 回收率逐渐降低，而M g O 品位变化不大；当磨矿 细度一7 4 斗m 含量达到7 5 ％时，M g o 的回收率、 S i O 的品位和脱除率均基本不变，但磨矿细度过 高，大于8 5 ％以后，M 9 0 的品位和回收率下降。综 合考虑，磨矿细度以- 7 4 斗m 含量占7 5 ％左右为宜。 蓬 褂 善 回 磨矿细度 一7 4u m 含量 ／％ 图l 磨矿细度对反浮选脱硅的影响 F i g ．1 E 妇f e c to fg I i n d i n gf i n e n e s so nS i 0 2 _ r e m o v a l i nr e v e r s en o t a t i o n 2 ．2 粗选矿浆p H 试验 在调整剂水玻璃用量1 5 0 趴、捕收剂B K 4 2 8 用量3 0 0 ∥t 的条件下，进行了粗选矿浆p H 对反 浮选脱杂影响的试验，试验结果见图2 。由图2 中 试验结果可见，随着p H 的升高，M g o 回收率缓慢 降低，S i O 和C a O 脱除率先升高后降低，在中性 矿浆p H 7 ．0 左右 环境中反浮选脱杂效果最佳。 兜髂泓舳％记矾舛∞ 铝钉钉稻稻拍●●●0 O 万方数据 5 6 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第2 期 因此，后续试验选择在中性矿浆p H 7 ．0 左右 环 矿反浮选脱杂的捕收剂。 境中进行。 堡 翅 Ⅱ甚 6789l O1 l 矿浆p H 图2 矿浆p H 对反浮选脱杂的影响 F i g ．2 E 臼f e c to fp Hv a l u eo nr e 咖V a lo fs i 0 2a I l d C a Oi nr e v e r s en o t a t i o n 2 ．3 粗选水玻璃用量的影响 水玻璃在选矿中是一种应用非常广泛的调整 剂。水玻璃可作为浮选的分散剂，以改善泡沫发黏 现象，提高精矿品位，特别对于含泥量较多的物料 浮选十分有用。在中性矿浆p H 7 ．0 左右 环境 中，在捕收剂B K 4 2 8 用量3 0 0 加条件下，进行了 调整剂水玻璃用量对反浮选脱杂影响的试验，试验 结果见图3 。由试验结果可见，随着水玻璃用量的 增加，M g o 回收率逐渐增大，但水玻璃用量过高， s i O 和C a O 的脱除效果变差。综合考虑，粗选水 玻璃用量以2 0 0 鼽左右为宜。 零 、 a 暗 零 、 褂 擎 回 水玻璃用量， g I 。’ 图3 水玻璃用量对反浮选脱杂的影响 F i g ．3 E 妇f e c to fs o d i u ms i l i c a t ed o s a g eo nr e m o V a l o fS i 0 2 锄dC a Oi nr e v e r s en o t a t i o n 2 ．4 捕收剂种类的影响 为考察捕收剂种类对该低品位菱镁矿反浮选脱 杂的影响，在中性矿浆p H 7 ．0 左右 环境，水玻 璃用量2 0 0 趴、捕收剂用量3 0 0 趴条件下，进行 了捕收剂种类试验，试验结果见图4 。由图4 中试 验结果可见，捕收剂B K 4 2 8 对反浮选脱杂效果显 著。因此，后续试验以B K 4 2 8 作为该低品位菱镁 袋 ＼ 辟 擎 回 | 苦i 遥 Ⅱ基 l234567 捕收剂种类 图4 捕收剂种类对反浮选脱杂的影响 F i g ．4 E f f b c to fk i n do fc o U e c t o r so nr e m o v a lo f S i O ，a n dC a Oi nr e v e r s en o t a t i o n l B K 4 2 8 ；2 二胺；3 一B K 4 加；4 一十二烷基苯磺酸钠； 5 一十二胺；6 C T B ；7 一十二烷基磺酸钠 2 ．5 粗选捕收剂B K 4 镐用量的影响 为考察捕收剂B K 4 2 8 用量对反浮选脱杂效果 的影响，进行了粗选捕收剂用量试验，试验条件为 中性矿浆p H 7 ．0 左右 环境，水玻璃用量为2 0 0 加，试验结果见图5 。由试验结果可见，捕收剂 B K 4 2 8 用量对反浮选脱杂具有显著的影响。随着 B K 4 2 8 用量的增加，精矿M g o 品位逐渐提高，但 M { ；o 回收率逐渐降低；同时，精矿中S i O 含量逐 渐降低，S i O 和C a O 的脱除率逐渐提高。综合考 虑，反浮选粗选捕收剂B K 4 2 8 用量以3 0 0 虮左右 为宜。此时，s i O 和C a O 的脱除率分别为7 2 ．3 7 ％ 和2 6 ．2 0 ％，而M g O 回收率保持在8 0 ％左右。 1 0 0 8 0 6 0堡 瓣 4 0 蔷 2 0 0 5 0 1 0 0 1 5 02 o2 5 0 3 0 0 3 5 04 0 04 5 0 B K 4 2 8 用量／ g - 一 图5 捕收剂B K 4 2 8 用量对反浮选脱杂的影响 F i g ．5 E 毋f e c to fB K 4 2 8d o s a g eo nr e m o v a lo fS i 0 2 a n dC a Oi nr e v e I _ s en o t a t i o n 2 ．6 水玻璃用量对反浮选尾矿扫选脱镁的影响 原矿经反浮选脱杂的尾矿中，除大部分为含硅 钙等脉石矿物外，还夹杂有一定量的菱镁矿。因 此，考察了水玻璃用量对反浮选尾矿扫选脱镁的影 响。试验条件为中性矿浆p H 7 ．O 左右 环境，捕 堡斛娶凰 ∞舳加∞∞∞如加 盯铂％牺钙舛鼍，●ooo 卯稻稻铂钙牾 ●●0 堡迥噜 ∞∞加∞如∞如加m 万方数据 2 0 1 5 年第2 期谭欣等辽宁某低品位菱镁矿除杂可选性研究 5 7 收剂B K 4 2 8 用量为1 0 0 扒，试验结果见图6 。从 图6 可以看出，反浮选尾矿扫选脱镁的水玻璃用量 以2 0 0 砂左右为宜。 水玻璃用量／fg c 。1 图6 水玻璃用量对反浮选尾矿扫选脱镁的影响 F i g ．6 E f k c to fs o d i u ms i l i c a t ed o s a g eo nM g O r e m o v a lf 而mt a i l i n g si nr e V e l l s en o t a t i o n 2 ．7 六偏磷酸钠用量对正浮选强化脱杂的影响 原矿经反浮选后可脱除大部分含硅脉石矿物， 但含钙脉石矿物的脱除效果不佳。为了进一步降低 菱镁矿粗精矿 反浮选槽内产品 的含钙杂质，在 阴离子捕收剂B K 4 1 0 B 用量4 0 0 趴的条件下，进 行了正浮选强化脱杂试验，重点考察了调整剂六偏 磷酸钠用量对正浮选强化脱杂的影响，试验结果见 图7 。由图7 试验结果可见，六偏磷酸钠对含钙硅 脉石矿物具有显著的抑制作用。在六偏磷酸钠用量 小于5 0g ，t 时，随着六偏磷酸钠用量的增加，C a O 和S i O 的脱除率显著提高，M g o 品位迅速提高， 而M g o 回收率逐渐降低；当六偏磷酸钠用量为5 0 趴时，M g o 品位达到4 6 ．9 1 ％，此时M g o 回收率为 8 0 ．6 7 ％，杂质C a O 和S i O 的作业脱除率分别为 5 7 ．5 7 ％和4 2 ．6 2 ％。当六偏磷酸钠用量大于1 0 0 加 时，尽管杂质C a O 和S i 0 的作业脱除率继续提高， 但M g O 的品位和回收率下降较大。综合考虑，六 偏磷酸钠用量以5 0 趴左右为宜。 O5 0l o o1 5 02 o 六偏磷酸钠用量／ g ．1 _ 1 图7 六偏磷酸钠用量对正浮选强化脱杂的影响 F i g ．7 E f f 色c to fs o d i u mh e x 砌e t a p h o s p h a t ed o s a g e o nr e m o v a lo fC a Oa n dS i 0 2i nd i r e c tn o t a t i o n 2 ．8 全流程试验 在上述条件试验的基础上，进行了低品位菱镁 矿等可浮反浮选一正浮选强化脱杂的全流程试验， 即首先以水玻璃为调整剂、B K 4 2 8 为捕收剂，在中 性矿浆p H 7 ．0 左右 环境下进行一次粗选、一次 扫选的反浮选；然后以六偏磷酸钠为调整剂、 B K 4 1 0 B 为捕收剂，进行一次正浮选，阶段脱除硅 钙脉石矿物。试验流程见图8 ，试验结果见表1 。 药剂用量单位叭； 搅拌、浮选时间单位r I l i n 原矿 O _ 7 4 斗m 占7 5 ％ 2 木p H7 ．o 硫酸调节 2 I 水玻璃2 0 0 2 永B K 4 2 83 0 0 反浮选l 粗选 ．．．．．．．．．．．．．．．L ．．．．一 8 反浮选l 扫选 _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ ．_ J _ _ _ _ _ _ _ _ 6 六偏磷酸钠5 0 B K 4 1 0 B4 0 0 正浮选l 粗选 _ _ _ _ _ _ _ _ _ ．_ _ _ _ _ L _ _ _ _ _ _ _ 一 9 反浮选尾矿 反浮选中矿上 正浮选尾矿 总精矿 图8 等可浮反浮选一正浮选强化脱杂试验流程 F i g ．8 T h en o w s h e e to fi s o n o t a b i l i t yr e V e r s e d i r e c tn o t a t i o n 表1等可浮反浮选一正浮选强化脱杂全流程 试验结果 T a b l elT h er e s u l t so fi s o n o t a b i l i t yr e V e r s e d i r e c tn o t a t i o n／％ 表l 中的结果表明，采用上述等可浮反浮选一 正浮选强化脱杂工艺，可以从M g O 品位为4 5 ．8 5 ％ 的低品位菱镁矿矿石中，获得M g o 品位为4 6 ．8 1 ％、 回收率为8 0 ．7 8 ％的菱镁矿精矿，同时，菱镁矿精 矿中杂质S i O 和C a O 的含量均显著降低。 3 结论 1 该低品位菱镁矿中M g o 品位为4 5 ．8 5 ％， 下转第6 7 页 钉拍稻拍铂拍●●000 砌∞舳加∞∞∞如加m 卯稻稻稻拍稻O O 0 O O 万方数据 2 0 1 5 年第2 期周游等泡沫层厚度对低品位铝土矿柱式分选影响的半工业试验研究 6 7 从表4 可知，连选试验最终获得平均铝硅比为 6 ．3 6 、氧化铝回收率为7 7 ．9 5 ％的精矿。 3 结论 1 本铝土矿柱式分选的半工业试验研究中， 浮选柱粗选、精选的泡沫层厚度均存在最优值，浮 选柱粗选最佳泡沫层厚度为4 5c m ，浮选柱精选最 佳泡沫层厚度为5 0c m 。 2 泡沫层厚度对精选段的影响高于粗选段， 控制好精选段泡沫层厚度是该工艺中铝土矿有效分 选的关键。 3 影响低品位铝土矿分选的因素很多，本试 验仅仅局限在半工业试验条件下对泡沫层厚度进行 研究，实际工业生产中的影响因素则更为复杂，有 待进一步研究。 参考文献 [ 1 ] 方启学，黄国智，葛长礼，等．我国铝土矿资源特征及 其面临的问题与对策[ J ] ．轻金属，2 0 0 0 1 0 8 1 1 ． [ 2 ] 王毓华，黄传兵，兰叶．一水硬铝石型铝土矿选择性 絮凝分选工艺研究[ J ] ．中国矿业大学学报，2 0 0 6 ，3 5 6 7 4 2 7 4 6 ． [ 3 ] W A N GH u i ，G UG u o h u a ，F UJ i a n g 薯m g ，e ta 1 ．S t u d y o ft I l ei n t e r ￡睇i a li n t e m c t i o n si nt l l em o l y b d e n i t e n o a t a t i o n s y s t e m [ J ] ．J 0 u m a l 0 fC h i n aU I I i v e 璐畸o fM i n i n g T e c h n o l o 科，2 0 0 8 ，1 8 1 8 2 8 7 ． [ 4 ] 袁致涛，张松，李丽匣，等．我国高铁铝土矿铝铁分离 技术现状[ J ] ．金属矿山，2 0 1 3 9 1 0 0 - 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