卫亚儒 ,王宇斌,王望泊
(1.西北有色地质矿业集团,陕西 西安 710054;2.西安建筑科技大学 材料与矿资学院,陕西 西安 710055 )
我国每年产生的尾矿大约17亿t,其中铜尾矿3.19亿t,综合利用率不到18.9%、回收有价组分仅占3%[1]。资源利用率不高、尾矿堆存污染严重。本文在对某铜尾矿进行矿石性质分析基础上,进行了有价矿物回收利用工艺研究,综合回收磁性铁和钙铁榴石产率达到70.93%,实现了资源高效利用,有助于降低环境污染,具有借鉴意义。
尾矿多元素化学分析[2]结果见表1。
由表1可知,尾矿中全铁含量为17.08%,CaO含量21.98%、SiO2含量为42.2%。
表1 尾矿多元素化学分析结果表
尾矿X衍射分析图谱见图1,结果见表2。
图1 尾矿X衍射分析图谱
表2 尾矿X衍射分析结果表
表2可知:尾矿主要可综合利用的成分为钙铁榴石和磁铁矿,含量分别为85%、5%。
尾矿铁物相分析结果见表3。
表3 尾矿铁物相分析结果表
从表3看出:该尾矿可供综合回收的铁是磁性铁,磁性铁含量是1.5%,占全铁的8.88%,如果单独回收磁性铁,回收意义不大。
通过矿石性质分析,尾矿可综合回收的矿物为磁铁矿及钙铁榴石。钙铁榴石具有弱磁性,比重为3.85~4.2g/cm3,主要脉石矿物石英、白云石、方解石比重为2.65g/cm3。因此,可以通过磁选,重选工艺实现铁和钙铁榴石综合利用[3]。
磁铁矿属于强磁性铁矿石,试验固定磁场强度为1250 Oe[4],磨矿细度分别为-200目41%(不磨)、-200目68%,工艺流程见图2,试验结果见表4。
图2 磁选试验工艺流程
表4 磁选试验结果表
表4结果表明:-200目41%条件下,铁精矿产率3.1%、品位65.40%、铁回收率达到11.75%;-200目68%条件下产率3.3%、品位65.00%,回收率11.96%。两种条件下精矿品位均达到65%,产率变化幅度不大。
利用钙铁榴石与脉石矿物的比重差进行重选分离。工艺流程见图3,结果见表5。
图3 摇床磨矿细度试验工艺流程
表5可以看出:通过两段摇床重选,-200目41%条件下获得精矿产率54%、品位90.48%;-200目68%条件下获得精矿产率37.5%,精矿品位94.06%;钙铁榴石中铁含量高影响品位提高,随磨矿细度增加,单体解离度增加,铁与钙铁榴石精矿品位提高,当磨矿细度达到-200目84%时,矿物泥化等效应逐渐抵消钙铁榴石与尾矿的比重差,但铁品位持续增大,导致钙铁榴石品位降低。
表5 重选磨矿细度试验结果表
表6 重-磁联合试验结果表
磁铁矿和钙铁榴石比重相近,影响了钙铁榴石品质提高,可以利用磁性差异综合回收。选用重-磁联合综合回收工艺[5],试验磁场强度1250 Oe,试验工艺流程见图4,试验结果见表6。
从表6可以看出:重-磁选工艺中,两种精矿品位和回收率随磨矿细度增加在提高,回收率随细度增加而降低,但重选尾矿产率大,精矿产率小,分离效果有待提高。
图4 重-磁联合试验流程
为提高尾矿分选效果,先采用弱磁分选铁和钙铁榴石,再根据钙铁石榴的弱磁性采用强磁分选铁,试验进行了弱磁-强磁联合工艺研究,弱磁磁场强度1250 Oe,强磁场强度15180 Oe,流程见图5,试验结果见表7。
通过表6与表7对比,弱磁-强磁有助于提高铁精粉和钙铁榴石精粉产率,在-200目41%的条件下,铁精粉产率达到3.10%、品位65.40%、回收率11.12%;钙铁榴石产率达到67.83%、品位92.88%、回收率达到74.12%,指标最佳。
图5 弱磁-强磁联合试验流程
表7 弱磁-强磁联合试验结果表
(1)提高尾矿利用率和降低堆存量符合绿色矿山规范要求[6],文章对某铜尾矿进行元素、物质组成和铁物相分析。该尾矿可利用矿物是磁性铁和钙铁榴石,主要脉石矿物为石英、白云石、方解石。
(2)根据磁性铁和钙铁榴石比重大、磁性不同的性质,进行了磁选、重选,重-磁联合与弱磁-强磁联合工艺对比。综合考虑产率、品位和回收率指标,采用弱磁-强磁联合回收工艺,-200目41%条件下,磁性铁和钙铁榴石产率和品位指标高,资源综合利用率可达70.93%。