硫酸渣选铁试验研究.pdf

3 6 有色金属 选矿部分 2 0 0 6 年第5 期 硫酸渣选铁试验研究 向发柱，胡春晖，廖锦 广州有色金属研究院选矿所，广东广州5 1 0 6 5 0 摘要介绍了立式脉冲振动磁场磁选机选别硫酸渣 黑渣 试验及工业生产情况，探讨了硫酸渣利用存在的问题及 发展方向。利用立式脉冲振动磁场磁选机选别硫酸渣，获得可销售的高品位铁精矿 品位 6 0 ％ ，为硫酸渣的综合利用提供 了一条有效的途径。 关键词硫酸渣；立式脉冲振动磁场磁选机；磁选 中图分类号T D 9 2 7文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 6 0 5 0 0 3 6 0 4 硫酸渣是以硫铁矿为原料生产硫酸过程中所排 出的焙烧渣。烧渣中富含铁，含铁品位一般在4 0 ％以 上，主要成分为铁的氧化物 F e O 。和F e ，0 4 ，有的还 含有铜、铅、锌等有色金属和金、银等贵金属。 多年来，硫酸渣大量堆积，占用了农田，污染了 环境。实际上，硫酸渣是一种很有价值的二次资源， 外国对硫酸渣的综合利用非常重视，日本硫酸渣的 利用率为7 0 ％～8 0 ％，美国硫酸渣的利用率为8 0 ％～ 8 5 ％，德国、西班牙硫酸渣的利用率几乎为1 0 0 ％，我 国硫酸渣的利用率很低，不到5 0 ％t k 2 1 。 目前，国内硫酸渣的研究及利用主要有以下几 个方面【蚓 1 用作水泥工业添加剂，作为助熔剂，以 降低水泥的烧成温度，提高水泥的强度及耐腐蚀性 能； 2 高温氯化法处理硫酸渣，综合回收铜、铅、锌 等有色金属及铁资源； 3 氰化法从硫酸渣中回收 金、银等贵金属； 4 用作建筑材料，用硫酸渣生产烧 渣砖； 5 利用硫酸渣生产铁红等化工产品； 6 直接 高炉炼铁或与优质铁精矿掺烧炼铁； 7 磁化焙烧法 处理硫酸渣，回收铁资源； 8 选矿法处理硫酸渣，综 合回收铁资源。 选矿法是处理硫酸渣应用最多和研究最广的方 法。绝大部分硫酸渣经选矿处理，铁精矿品位均能得 到一定程度的富集，但由于硫酸渣的特殊性质及采 用常规设备选别，大多数铁精矿品位偏低，杂质含量 偏高，造成销路困难。因此充分利用硫酸渣，提高产 品质量，需要研究开发新的高效选别设备和工艺。 从2 0 0 1 年起，我们开始了提高硫酸渣精矿品质 的研究工作，其主攻方向是开发富铁、降硅、降硫新 设备。经过几年的探索、试验研究，开发出L M C 立式 脉冲振动磁场磁选机，利用该设备选别硫酸渣，精矿 收稿日期2 0 0 6 - 0 5 2 9 作者简介向发柱 1 9 7 0 一 ，男，湖北宜昌人，博士，高级工程师。 品位有了大幅度提高，硅杂质的含量大大降低，部分精 矿中硫的含量也有所降低，铁精矿品质大为改善。 1 试样及关键设备 1 ．1 试验试样 试验用的硫酸渣均为黑渣 含磁铁矿较多的渣 ， 主要有用矿物为磁铁矿和赤铁矿，脉石矿物为石英。 镜下观察，硫酸渣均存在如下特征硫酸渣中单体不 多见，常以连生体形式存在，普遍存在着微细的脉石 矿物充填在铁矿物颗粒的微孔隙中和黏附在它们的 表面，以及脉石矿物表面黏附有细粒磁铁矿及磁铁 矿呈皮壳状包裹脉石矿物。由于铁矿物与脉石矿物 存在这种复杂的连生形式，采用磁选方法选别时，大 量的脉石矿物进入到磁性产品中，从而影响磁性精 矿品位，致使精矿品位难以提高。 1 ．2 关键试验设备 试验中最为关键的分选设备为L M C 立式脉冲 振动磁场磁选机 简称立式磁选机 。L M C 立式脉冲 振动磁场磁选机是一种新型弱磁场电磁式磁重选矿 设备 中国专利号Z L0 225 0 0 3 5 ．9 ，该设备有效地 解决了强磁性矿物磁团聚夹杂问题，适于强磁性矿 物的分选提纯，特别适合于磁选精选作业。 立式磁选机采用特殊磁场装置产生脉冲振动磁 场，使磁性矿物既能得到充分分散，又能得到充分团 聚，利用较强上升水流来排除非磁性物及连生体，实 现磁性物与脉石及连生体的分离，从而得到高品位 的磁性精矿。 由于硫酸渣中蜂窝状、浸染状的磁铁矿很容易 形成磁团聚，采用常规的磁选机选别时，由于磁团聚 的存在，使得被细粒磁铁矿污染的脉石矿物及被磁 万方数据 2 0 0 6 年第5 期向发柱等硫酸渣选铁试验研究3 7 铁矿呈皮壳状包裹的脉石矿物进入磁性产品，因而 无法获得高品位的铁精矿。 采用立式磁选机选别硫酸渣时，由于分选腔中 脉冲振荡磁场的存在，一方面，磁性物在分选腔中只 能形成细长的横向磁聚体；另一方面，细长的横向磁 聚体在振荡磁场中“一张一弛”，交替团聚、松散，为 其中夹杂的脉石及连生体颗粒分离出来创造了条 件，采用较强的上升水流清除夹杂的脉石及连生体， 从而获得高品位的铁精矿。 2 选矿试验结果 不同产地的硫酸渣，其矿物组成、物化性质均不 相同，这给硫酸渣的处理带来了难度，不同的硫酸渣 须采用不同的选别工艺来处理。表1 列出了不同产 地硫酸渣的试验结果。 表1不同产地硫酸渣试验结果／％ T a b1 T h ee x p e r i m e n tr e s u l t so fp y r i t ec i n d e r ／％ 硫酸渣由于磁铁矿、赤铁矿含量均不相同，有的 硫酸渣含磁铁矿较高，如马鞍山硫酸渣样，因而铁回 收率较高；有的硫酸渣含磁铁矿较低，如株洲硫酸渣 样，因而铁回收率较低。经不同选别工艺处理后，硫 酸渣的精矿品位均比原矿有大幅提高，有的品位提 高接近2 0 ％。铁精矿品位均达到炼铁所需标准。 给矿 精矿 尾矿 图1 试验流程1 F i g 1T h ef l o w s h e e to ft e s t1 3生产实例 3 ．1 马鞍山硫酸渣工业生产结果 马鞍山工业生产硫酸渣原料共三批， 给矿 精矿 图2 试验流程2 F i g2T h ef l o w s h e e to ft e s t 2 给矿 精矿尾矿 图3 试验流程3 F i g3 T h ef l o w s h e e to ft e s t3 给矿 精矿尾矿 图4 试验流程4 F i gg T h ef l o w s h e e to ft e s t4 山附近的硫酸厂，品位分别为4 1 ．2 5 ％、5 1 ．2 3 ％、 5 2 ．4 2 ％。工业生产原则流程及生产结果分别见图6 及表2 。 硫酸渣磨矿后经筒式磁选机粗选，粗选精矿经 来自马鞍立式机浓缩脱水，沉砂经立式机精选两次，精矿经高 万方数据 3 8 有色金属 选矿部分 2 0 0 6 年第5 期 给矿 精矿尾矿 图5 试验流程5 F i g5 T h ef l o w s h e e to ft e s t5 给矿 耩矿 立尾 筒尾 图6 硫酸渣工业试验流程 F i g6 T h ef l o w s h e e to ff a c t o r yt e s t o fp y r i t ec i n d e r 频振动细筛筛分得到最终精矿。 给矿品位为4 1 ．2 5 ％的原矿经图6 所示的流程 表2试验结果／％ T a b 2T h er e s u l t so fe x p e r i m e n t ／％ 分选，得到品位为6 0 ．6 8 ％、回收率为7 3 。9 6 ％的精 矿，精矿中的硫从0 ．8 3 ％降至0 ．5 3 ％。 3 ．2 郑州硫酸渣工业生产结果 郑州工业生产硫酸渣原料品位为4 5 ．2 4 ％，工业 生产原则流程及生产结果分别见图7 及表3 。 原料磨矿后经筒式磁选机粗选，粗选精矿经高 频振动细筛筛分，筛上返回磨机再磨，筛下经立式机 精选两次得最终精矿。 给矿品位为4 5 ．2 4 ％的原矿经图7 所示的流程 分选，得到品位为6 2 。0 1 ％、回收率为7 2 。7 5 ％的精 矿。 给矿 精矿 立尾 筒尾 图7 ，硫酸渣工业试验流程 F i g7T h ef l o w s h e e to ff a c t o r yt e s to fp y r i t ec i n d e r 表3试验结果，％， T a b3T h er e s u l t so fe x p e r i m e n t ／％ 4 存在问题及发展方向 随着我国钢铁工业的迅速发展，钢铁的需求量 越来越大，而铁精矿作为钢铁工业的原料，需求量也 越来越大，但铁矿资源的有限难以满足日益增大的 需求量，使得人们不断寻求其它可利用的铁矿资源。 如硫酸渣中铁资源就成为了一种重要的铁矿补充资 源。 从硫酸渣中综合回收铁资源较多的是强磁性矿 物磁铁矿的回收，对于弱磁性矿物赤铁矿的回收，采 万方数据 2 0 0 6 年第5 期 向发柱等硫酸渣选铁试验研究 3 9 用反浮选法回收有一些报道[ 6 f 。目前，硫酸渣的利用 率不高，主要原因是利用硫酸渣生产的铁精矿普遍 存在产品质量不高的问题，主要表现在两个方面，一 是铁精矿品位偏低，二是硫、硅等杂质含量偏高，硫 是有害元素，硫高影响钢铁的质量。 限制硫酸渣利用的另一方面是赤铁矿的利用问 题。由于不同的焙烧工艺，许多硫酸厂的硫酸渣以赤 铁矿为主，其回收利用是一个难点。 针对利用硫酸渣综合回收铁资源存在的问题， 笔者认为提高产品质量的重点应放在研究经济有效 的处理工艺和开发高效的选别分离设备。在众多选 别方法中，磁化焙烧一磁选方法是比较可行的。 研究表明[ 7 1 ，硫酸渣中的残硫主要有三种形态， 一是未曾脱硫的黄铁矿，二是失去了部分硫的黄铁 矿形成的磁黄铁矿，三是高度分散吸附在硫酸渣表 面的可溶性硫氧化物。前两形态的残硫可通过磁化 焙烧来脱除绝大部分，后一种形态的硫在湿式作业 中自然会降低。 用磁化焙烧法处理硫酸渣，对于以赤铁矿为主 的硫酸渣的利用提供了一种可行的方案，使硫酸渣 中的F e 2 0 。还原成F e 。0 。，再采用磁选工艺回收。 开发高效的选别分离设备，是提高铁精矿品质 的关键，如立式脉冲振动磁场磁选机的应用，大大改 善了硫酸渣铁精矿的品质。 5 结论 硫酸渣含铁品位高，是一种重要的铁矿补充资 源，充分利用硫酸渣，提高硫酸渣精矿铁品位，变废 为宝，具有重大的经济效益及社会意义。利用立式脉 冲振动磁场磁选机选别硫酸渣，可获得可销售的较 高品位铁精矿 品位 6 0 ％ ，为硫酸渣的综合利用提 供了一条有效的途径，该方法新颖可行，获得的指标 先进，工艺简单，成本低，将在硫酸渣 黑渣 的综合 回收利用中得到广泛应用。 参考文献 [ 1 ] 杨国清周体废物处理工程[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 1 ． [ 2 ] 刘全军，周兴龙，李华伟，等。硫酸渣综合利用的研究 现状与进展[ J ] ．云南冶金．2 0 0 3 ，3 2 2 2 7 2 9 ． [ 3 ] 朱申红．黄铁矿烧渣综合利用前景可观[ J ] ．国外金属矿 选矿．1 9 9 8 5 3 5 3 7 ． [ 4 ] 彭志坚，刘涛，张敏，等．硫酸渣的开发利用[ J ] ．矿 产综合利用．2 0 0 4 2 4 5 _ 4 7 ． [ 5 ] 储谦慎，王兴艳．铜陵硫酸渣综合利用[ J ] ．河北理工大学 学报．2 0 0 3 4 1 7 2 2 ． [ 6 ] 朱申红．黄铁矿烧渣综合利用的研究[ J ] ．矿产综合利用． 1 9 9 8 2 1 6 1 9 ． 【7 ] 王雪松，付元坤用回转窑处理硫酸渣的研究[ J ] ．矿产综 合利用．2 0 0 3 5 4 7 5 0 ． S T U D Yo NR E C o V E I 江N GI R o NC o N C E N T R A T EF R o MP Y I U T EC I N D E R X Z 乃2 ＼7 GF a z h u , 丑UC h u n h u i , 厶m 0 , ．T i n G u a n g z h o uR e s e a r c hI n s t i t u t eo fN o n - f e r r o u sM e t a l s , G u a n g z h o u5 1 0 6 5 1 ，C h i n a A B S T R A C T T h ee x p e r i m e n ta n di n d u s t r i a la p p l i c a t i o no fr e c o v e r i n gi r o nc o n c e n t r a t ef r o mp y r i t ec i n d e r w i t hv e r t i c a l m a g n e t i cs e p a r a t o rw i t hp u l s a t i n g v i b r a t i o nm a g n e t i cf i e l dw e r ei n t r o d u c e d ．T h ep r o b l e ma n dd e v e l o p m e n t t r e n do fc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fp y r i t ec i n d e rw e r ed i s c u s s e d ．V e r t i c a lm a g n e t i cs e p a r a t o rw i t hp u l s a t i n g v i b r a t i o nm a g n e t i cf i e l dW a Su s e df o rt h et r e a t m e n to fp y r i t ec i n d e r ，t h em a r k e t a b l ei r o nc o n c e n t r a t ew i t h g r a d eo fo v e r6 0 ％w a so b t m n e d ．I tp r o v i d e dan o v e la n de f f i c i e n tw a yf o rt h ec o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o n o f p y r i t e c i n d e r ． K R YW O R D S p y r i t ec i n d e r ；v e r t i c a lm a g n e t i c s e p a r a t o r w i t h p u l s a t i n g v i b r a t i o n m a g n e t i cf i e l d ； m a g n e t i cs e p a r t i o n 万方数据