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直接还原焙烧—弱磁选回收河南某金冶炼渣中铁
2015-12-14
河南某黄金冶炼渣铁品位为27. 24%,铁主要以赤铁矿的形式存在。为回收该渣中铁,采 用直接还原焙 烧—弱磁选工艺进行试验。结果表明:在还原剂焦煤加入量为15%、氧化钙加入量为5%、焙烧温度 为1 150 ℃、焙烧 时间为80 min、焙烧产品磨细至-0. 045 mm 占75%、弱磁选磁场强度为60 kA/ m 时,可以获得铁 品位为91. 4%、回收 率为79. 5%的铁精矿,实现了该黄金冶炼渣中铁的高效回收。
Series No. 474 ꢀ Decemberꢀ 2015 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山 METAL MINE 总第 474期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2015 年第 12 期 直接还原焙烧—弱磁选回收河南某金冶炼渣中铁 1 ,2 1,2,3 1,2 1,2 1,2 王ꢀ 威 ꢀ 柳ꢀ 林 ꢀ 冯安生 ꢀ 刘红召 ꢀ 高照国 1. 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所,河南 郑州 450006;2. 河南省黄金资源综合利用 重点实验室,河南 郑州 450006;3. 中国地质科学院研究生院,北京 100037) ( 摘ꢀ 要ꢀ 河南某黄金冶炼渣铁品位为 27. 24% ,铁主要以赤铁矿的形式存在。 为回收该渣中铁,采用直接还原焙 烧—弱磁选工艺进行试验。 结果表明:在还原剂焦煤加入量为 15% 、氧化钙加入量为 5% 、焙烧温度为 1 150 ℃ 、焙烧 时间为 80 min、焙烧产品磨细至ꢁ0. 045 mm 占 75% 、弱磁选磁场强度为 60 kA/ m 时,可以获得铁品位为 91. 4% 、回收 率为 79. 5% 的铁精矿,实现了该黄金冶炼渣中铁的高效回收。 关键词ꢀ 黄金冶炼渣ꢀ 直接还原焙烧ꢀ 弱磁选ꢀ 氧化钙 ꢀ ꢀ 中图分类号ꢀ TD925. 7ꢀ ꢀ ꢀ 文献标志码ꢀ Aꢀ ꢀ ꢀ 文章编号ꢀ 1001-1250(2015)-12-169-04 Recovery of Iron from Gold Smelting Slag from Henan by Direct Reduction Roasting-Low Intensity Magnetic Separation Process 1 ,2 1,2,3 1,2 1,2 1,2 Wang Wei ꢀ Liu Lin ꢀ Feng Ansheng ꢀ Liu Hongzhao ꢀ Gao Zhaoguo ( 1. Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources,Chinese Academy of Gedogical Sciences, Zhengzhou 450006,China;2. Comprehensive Utilization Key Laboratory of Gold Resource in Henan Province, Zhengzhou 450006,China;3. Graduate Department of Chinese Academy Geological Sciences,Beijing 100037,China) Abstractꢀ There is 27. 24% iron in a gold smelting slag from Henan Province. The iron in the slag mainly exists in the form of hematite. Direct reduction roasting-low intensity magnetic separation process was conducted on the slag to recovery iron from this gold smelting slag. The results showed while the dosage of reducing agent is 15% ,dosage of calcium oxide is 5% , roasting temperature is 1 150 ℃ ,roasting time is 80 min,and then ground the roasted product to -0. 045 mm accounted for 75% ,magnetic field intensity is 60 kA/ m,the iron concentrate with iron grade of 91. 4% and iron recovery of 79. 5% can be obtained,high efficiently recovery of iron in slag was realized. Keywordsꢀ Gold smelting slag,Direct reduction roasting,Low intensity magnetic separation,Calcium oxide ꢀ ꢀ 2014 年,我国黄金产量超过 450 t,连续 8 a 成为 采用高酸浸出—浸出渣氰化工艺处理氰化尾渣,得到 铁浸出率为 93. 33% 、金、银回收率分别达 90% 和 世界第一产金大国。 随着黄金产量的增加,黄金冶炼 渣(金精粉经酸化焙烧、焙砂酸浸、酸浸渣氰化浸出 [ 3] 76. 92% 的良好指标。 王安理等 对灵宝金源公司黄 金冶炼渣进行磁化焙烧—磁选选铁试验研究,以烟煤 为还原剂在 750 ℃下焙烧 60 min、焙烧产品磨矿后经 3 段 弱 磁 选, 得 到 铁 品 位 为 55. 32% 、 回 收 率 为 [ 1] 金银后得到的尾渣) 量也急剧增加 。 由于黄金冶 炼渣具有矿物嵌布粒度极细、泥化现象严重、矿物组 成复杂等特点,处理成本较高,因而大多因未能有效 回收利用而直接堆存。 此外,黄金冶炼渣中还含有一 定量的残余药剂,对周边环境造成了严重污染。 黄金冶炼渣中除残留一部分未被氰化浸出的金 外,还含有一定量的铁,具有较高的综合回收价值。 近年来,我国针对黄金冶炼渣中铁的综合回收进行了 [ 4] 90. 09% 的铁精矿。 张亚莉等 对高铝硅氰化渣中铁 进行回收研究,采用添加复合添加剂焙烧—水浸—磁 选工艺对高铝硅氰化渣进行杂质与铁的分离,最终可 获得铁品位为 57. 11% 、回收率为 72. 58% 的铁精矿。 [ 5] [6] [7] 马红周 、尚德兴 、雷占昌等 均对磁化焙烧回收 黄金冶炼渣中铁进行了研究,都取得了较优的试验结 [ 2] 大量研究,取得了许多有价值的成果。 尚军刚等 收稿日期ꢀ 2015-10-21 基金项目ꢀ 国家自然科学基金项目 ( 编号:51404220), 国土资源部地质调查项目 ( 编号:12120114021901),河南省科技攻 关项目 ( 编 号: 52102310388)。 作者简介ꢀ 王ꢀ 威(1983—),男,助理研究员。 1 · 169· 总第 474 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2015 年第 12 期 果。 本研究采用直接还原焙烧—弱磁选工艺对河南 某黄金冶炼渣中铁进行综合回收研究,考察焙烧温 度、还原剂加入量、氧化钙加入量、焙烧时间、磨矿细 度、弱磁选磁场强度等对选别指标的影响。 1 ꢀ 试验原料 1 . 1ꢀ 黄金冶炼渣 图 1ꢀ 试验流程 试验所用黄金冶炼渣取自河南某黄金冶炼厂,呈 Fig. 1ꢀ The experiments flowsheet 红色,粉状。 该黄金冶炼渣中的铁主要以赤铁矿的形 式存在,赤铁矿嵌布粒度很细,一般仅有几微米,多呈 蜂窝状集合体形态产出,赤铁矿集合体中多充填有一 定量的硬石膏和滑石等新生矿物,部分赤铁矿被石英 考察焙烧温度对精矿指标的影响,结果如图 2 所示。 等脉石矿物包裹。 试样化学多元素分析结果见表 1。 表 1ꢀ 冶炼渣化学多元素分析结果 Table 1ꢀ Chemical analysis results of the smellting slag % 组 分 含 量 27. 24 37. 65 组 分 MgO Al 含 量 0. 62 4. 98 TFe SiO 2 S Cu Pb 1. 16 As Zn 0. 18 Au CaO 2. 80 Ag 1. 80 0. 26 O K O Na O 图 2ꢀ 焙烧温度对精矿指标的影响 2 3 2 2 1. 79 1. 02 0. 19 1. 70 38. 3 Fig. 2ꢀ The effect of roasting temperature on the iron index ꢀ ꢀ 注:Au、Ag 的含量单位为 g/ t。 ◆ ■ —品位; —回收率 1 . 2ꢀ 还原剂 由图 2 可知,精矿铁品位和铁回收率均随温度升 高逐渐提高;当温度升高到 1 150 ℃ 后,铁品位依然 有较大幅度提高,但铁回收率基本不再增加。 试验过 程发现,当焙烧温度超过 1 150 ℃ 后,焙烧样出现熔 融现象。 综合考虑,选择焙烧温度为 1 150 ℃。 3. 2ꢀ 还原剂加入量对精矿指标的影响 采用山西省某焦煤为还原剂,使用前先经过干 燥、混匀、磨细至ꢁ0. 25 mm 占 80% ,其工业分析结果 见表 2。 表 2ꢀ 焦煤的工业分析结果 Table 2ꢀ The coal test results of coking coal 发热量 (kJ/ kg) 成分含量/ % 挥发分 固定焙烧温度为 1 150 ℃、焙烧时间为 60 min、 焙烧产品磨细至 ꢁ0. 045 mm 占 70% 、弱磁选磁场强 度为 88 kA/ m,考察还原剂加入量对精矿指标的影 响,结果如图 3 所示。 / 全ꢀ 水 灰ꢀ 分 固定碳 全ꢀ 硫 1 719 2. 10 10. 43 8. 96 78. 51 0. 36 2 ꢀ 试验方法 将粒度为ꢁ0. 025 mm 占 75% 的黄金冶炼渣与焦 煤按一定比例混合均匀,采用 ϕ50 cm 圆盘制粒机制成 直径约为 10 mm 的球团,然后在 101ꢁ3AB 型电热鼓风 干燥箱中于 95 ℃下烘干。 待 DCꢁB15 / 26 马弗炉升至 设定温度后,取50 g 烘干后球团放入容积为100 mL 的 石墨坩埚中,将石墨坩埚放入马弗炉中在一定温度下 进行焙烧。 焙烧产品取出经水淬处理后放入电热鼓风 干燥箱于 95 ℃下烘干,用 XMBꢁ70 型三辊四筒棒磨机 ( 滚筒容积 500 mL,磨矿介质为 7 根 ϕ50 mm×75 mm 图 3ꢀ 还原剂加入量对精矿指标的影响 Fig. 3ꢀ Effect of coking coal addition on the iron index 不锈钢棒)进行磨矿后采用 XCGSꢁ50 型磁选管进行弱 磁选。 具体试验流程如图 1 所示。 ◆ ■ —品位; —回收率 由图 3 可以看出:精矿铁回收率随还原剂加入量 的增加先提高后降低,当还原剂加入量为 15% 时,铁 回收率达到最大值;精矿铁品位随还原剂加入量的增 加先缓慢提高后降低。 在一定量范围内,还原剂加入 量的增加有利于还原气氛的增强,促进黄金冶炼渣中 Fe2 O3 的还原,从而提高精矿铁品位,而当还原剂超 3 ꢀ 试验结果与讨论 3 . 1ꢀ 焙烧温度对精矿指标的影响 固定还原剂加入量为 13% (指还原剂与冶炼渣 的质 量 比)、 焙 烧 时 间 为 60 min、 焙 烧 产 品 磨 细 至ꢁ0. 045 mm 占 70% 、弱磁选磁场强度为 88 kA/ m, · 170· ꢀ ꢀ ꢀ 王ꢀ 威等:直接还原焙烧—弱磁选回收河南某金冶炼渣中铁ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2015 年第 12 期 过一定量时,随还原剂引入的杂质会在焙烧过程中与 还原铁颗粒相互包裹,导致精矿铁品位下降。 综合考 虑,选择还原剂加入量为冶炼渣质量的 15% 。 6 所示。 3 . 3ꢀ 焙烧时间对精矿指标的影响 固定焙 烧 温 度 为 1 150 ℃、 还 原 剂 加 入 量 为 5% 、焙烧产品磨细至ꢁ0. 045 mm 占 70% 、弱磁选磁 1 场强度为 88 kA/ m,考察焙烧时间对精矿指标的影 响,结果如图 4 所示。 图 6ꢀ 磁场强度对精矿指标的影响 Fig. 6ꢀ Effect of magnetic field intensity on the iron index ◆ ■ —品位; —回收率 从图 6 可以看出,精矿铁品位随着磁场强度提高 呈下降趋势,而铁回收率随着磁场强度提高呈上升趋 势。 综合考虑,选择磁场强度为 60 kA/ m,此时可以 得到铁品位为 90. 3% 、回收率为 75. 6% 的铁精矿。 3 . 6ꢀ 氧化钙加入量对精矿指标的影响 图 4ꢀ 焙烧时间对精矿指标的影响 铁矿物在还原过程中与冶炼渣中的 SiO2 发生反 Fig. 4ꢀ Effect of roasting time on the iron index [ 11] ◆ ■ —品位; —回收率 应生成 2FeO·SiO2 ,会造成铁的损失。 张亚莉等 由图 4 可以看出:精矿铁品位随着焙烧时间的延 长逐渐提高,提高幅度逐渐变小;精矿铁回收率随焙 烧时间的延长呈先降低后小幅提高的趋势。 焙烧时 间太短,经还原生成的微细铁颗粒难以与非磁性杂质 在进行铁氰化渣磁化焙烧过程中铁化合物反应行为 的热力学研究时指出,在焙烧过程中加入一定量的氧 [ 10] 化钙可以提高铁的回收率。 刘红召等 采用直接还 原—磁选工艺对七宝山铁尾矿中铁进行综合回收,结 果表明,在焙烧过程中添加氧化钙助剂可以提高铁的 回收率。 为此,进行了氧化钙加入量试验。 [ 8-10] 分离 ,影响精矿铁品位。 因此,选择焙烧时间为 8 0 min。 3 . 4ꢀ 磨矿细度对精矿指标的影响 固定焙烧温度为 1 150 ℃、焙烧时间为 80 min、 还原剂加入量为 15% 、焙烧产品磨细至ꢁ0. 045 mm 占 75% 、弱磁选磁场强度为 60 kA/ m,考察氧化钙加 入量(指氧化钙与冶炼渣的质量比)对精矿指标的影 响,结果如图 7 所示。 固定焙烧温度为 1 150 ℃、焙烧时间为 80 min、 还原剂加入量为 15% 、弱磁选磁场强度为 88 kA/ m, 考察磨矿细度对精矿指标的影响,结果如图 5 所示。 图 5ꢀ 磨矿细度对精矿指标的影响 Fig. 5ꢀ Effect of grinding fineness on the iron index 图 7ꢀ 氧化钙加入量对精矿指标的影响 ◆ ■ —品位; —回收率 Fig. 7ꢀ Effect of calcium oxide addition on the iron index 由图 5 可以看出,随着磨矿细度的提高,精矿铁 品位逐渐提高,铁回收率逐渐降低。 综合考虑,选择 磨矿细度为ꢁ0. 045 mm 占 75% 。 ◆ ■ —品位; —回收率 从图 7 可以看出,精矿铁品位随氧化钙加入量增 加逐渐降低,而铁回收率逐渐提高。 综合考虑,选择 氧化 钙 加 入 量 为 5% , 此 时 可 以 得 到 铁 品 位 为 3 . 5ꢀ 磁场强度对精矿指标的影响 固定焙烧温度为 1 150 ℃、焙烧时间为 80 min、 91. 4% 、铁回收率为 79. 5% 的铁精矿。 还原剂加入量为 15% 、焙烧产品磨细至ꢁ0. 045 mm 占 75% ,考察磁场强度对精矿指标的影响,结果如图 4 ꢀ 结ꢀ 论 ( 1)河南某黄金冶炼渣铁品位为 27. 24% ,铁主 · 171· 总第 474 期ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金ꢀ ꢀ 属ꢀ ꢀ 矿ꢀ ꢀ 山ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2015 年第 12 期 roasting of Fe2 O3 in tailings of roasting-cyaniding process[J]. Chi- 要以赤铁矿形式存在。 赤铁矿嵌布粒度微细,多呈蜂 nese Journal of Rare Metals,2012,36(3):507-510. 窝状集合体形态产出,赤铁矿集合体中充填有一定量 [ 6]ꢀ 尚德兴,陈芳芳,张亦飞,等. 还原焙烧—磁选回收黄金冶炼渣 中铁的试验研究[J]. 矿冶工程,2011,31(5):35-38. 的硬石膏和滑石,部分赤铁矿被石英等脉石矿物包 裹。 Shang Dexing,Chen Fangfang,Zhang Yifei,et al. Recovery of iron from gold-cyanide residue by reduction roasting and magnetic separa- tion[ J]. Mining and Metallurgical Engineering,2011,31 (5):35- ( 2)在还原剂焦煤加入量为 15% 、氧化钙加入量 为 5% 、焙烧温度为 1 150 ℃、焙烧时间为 80 min、焙 烧产品磨细至ꢁ0. 045 mm 占 75% 、弱磁选磁场强度 为 60 kA/ m 时,可以获得铁品位为 91. 4% 、回收率为 38. [ [ 7]ꢀ 雷占昌,祁之军,范志平. 某黄金冶炼尾渣中铁回收试验[J]. 现 代矿业,2012(7):90-91. 7 9. 5% 的铁精矿,实现了该黄金冶炼渣中铁的高效回 Lei Zhanchang,Qi Zhijin,Fan Zhiping. Iron recovery test from a gold smelting slag[J]. Modern Mining,2012(7):90-91. 收。 8]ꢀ 鞠会霞,孙体昌,赵贵军. 鲁南矿业公司铁尾矿深度还原—磁选 提铁试验[J]. 金属矿山,2015(8):169-172. 参ꢀ 考ꢀ 文ꢀ 献 Ju Huixia,Sun Tichang,Zhao Guijun. Iron recovery by deep reduc- tion-magnetic separation of tailings from Lunan Mining Company [ [ [ [ [ 1]ꢀ 南君芳,李林波,杨志祥. 金精矿焙烧预处理冶炼技术[ M]. 北 京:冶金工业出版社,2010. 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