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针对安徽西部某长石矿除铁试验研究
2014-10-14
长石是一种重要的工业矿物,主要用作玻璃和陶瓷的生产原料,地壳中储量极为丰富,在一些沉岩层中和几乎所有火成岩中都有产出。
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长石是一种重要的工业矿物,主要用作玻璃和陶瓷的生产原料,地壳中储量极为丰富,在一些沉岩层中和几乎所有火成岩中都有产出。我国长石资源丰富,主要分布在山西、辽宁、安徽、山东、湖南、云南、陕西、甘肃和新疆等地,但可直接开采应用的低铁长石资源不多。一般情况下,纯长石在自然界中很少存在,长石中赋存的有害矿物主要是铁矿物,其他杂质矿物有粘士、石英、云母、石榴石、电气石及绿柱石等,需要进行降铁提纯才能满足工业生产的需求[1]

安徽西部某矿业公司为了开发安徽某地长石矿,因原矿中含铁量大于2%,经初步处理后长石中铁含量仍为0.4%~0.6%,超过国家标准,无法满足工业生产的需求。为此又进行了磁选试验,但效果仍不理想,难以达到铁含量小于0.2%的要求,故委托华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司对此矿进行了除铁选别试验,为此矿地质详查提供技术依据。本研究针对该公司提供的编号为c1~c29的长石矿样按委托方要求(长石单样经选别后,精矿中铁含量小于0.2%)进行了除铁选别试验。编号为c1~c29的长石样品中铁平均含量为0.4310%,采用弱磁选—浮选工艺流程,在弱磁选磁场强度为200 ka/m,浮选药剂制度为煤油250 g/(t·原矿),md捕收剂用量1100 g/(t·原矿)时,单样经除铁选别后,精矿平均产率为61.54%,精矿中氧化铁含量平均为0.1230%,氧化铁平均去除率为82.39%,取得了满意的除铁效果。

1 原矿性质

安徽西部某长石矿属于风化花岗岩型砂矿床,呈砂状,浅红灰色,成面状分布,厚度为10m~50m,粒度为0.1mm~15mm。颗粒表面黏着泥土和云母等矿物碎屑。矿体出露地表,采矿方式为露天采矿。

1.1    矿样制备

由于该长石矿中含有泥土等杂质,铁等杂质含量高,主有益元素钾、铝含量偏低,必须对矿样进行擦洗除去杂质[2]。擦洗前先用锷式破碎机将长石矿物颗粒碎到﹤-4 mm,放在摩擦洗矿机中摩擦碎解10分钟,使矿物表面净化;用间距0.1 mm的条形筛筛分已擦洗的矿石,筛上产品用清水洗净后晒干作为选矿除铁试验矿样。编号为c1~c29的长石样品为选别( 除铁) 样品,收到的样品为粉状,粒度较细,可直接用作浮选试验用样。除铁选别试验需进行试验数据采集及选别条件试验,由于所提供选别矿样重量有限,单样无法进行浮选条件试验,考虑到试验数据应具有广泛的指导意义,故采用制取混合矿样的方法进行试验数据采集及选别条件试验。由编号c1~c29每个矿样中称取60克矿样制取混合矿样,共计2100克待用。

1.2    给矿密度

选别试验前,对混合矿样进行了密度测定。采用比重瓶法测定混合矿样密度,测定结果见表1。

表1 混合矿样原矿密度测定结果

编  号

1

2

3

平均

密度(g/cm3

2.522

2.535

2.527

2.528

由表1可知,混合矿样的平均密度为2.528 g/cm3

1.3    给矿粒度

选别试验前,对混合矿样进行了原矿粒度筛析。混合矿样原矿粒度筛析结果见表2。

表2 混合矿样原矿粒度筛析结果

粒   度

(mm)

占 有 率(%)

个    别

累     积

+0.50

0.00

-0.50 — +0.28

0.88

-0.28 — +0.15

4.52

5.40

-0.15 — +0.098

4.44

9.84

-0.098 — +0.076

6.68

16.52

-0.076 — +0.045

9.66

26.18

-0.045 — +0.0385

10.82

37.00

-0.0385

63.00

100.00

合   计

100.00

100.00

 由表2可知,混合原矿样-0.15mm(-100目)通过率为94.60%。其中-0.045 mm(-320目)通过率高达73.82%,所以长石除铁样品无需磨矿,可直接进行浮选试验。

2 矿样除铁试验

由于该长石矿样所含铁矿物主要为弱磁性铁矿物,本次试验采用浮选除铁,考虑到在试样制备或今后工业磨矿中会有部分铁质带入长石中,故在浮选前进行弱磁选进一步降低入浮矿样中氧化铁的含量,根据实验选择弱磁机初步除铁,磁场强度为200 ka/m。

2.1 除铁浮选捕收剂试验

为寻找更适合于该长石矿的除铁浮选捕收剂,对除铁浮选捕收剂进行了筛选试验。筛选试验以混合矿样为对象,进行了不同浮选捕收剂除铁选别平行对比试验,以便筛选出适合于该长石除铁浮选捕收剂。混合矿样经化验原矿中氧化铁含量为0.5490%。选别矿样为200克,采用一次弱磁选—一次浮选粗选流程。弱磁选磁场强度为200 ka/m,弱磁选可选别出产率为0.23%的铁矿物,由于本次试验矿样量较少,磁选选别出的铁矿物不单独化验,并入浮选尾矿同时化验。磁选后浮选在0.5升浮选槽中进行,浮选捕收剂用量均为600 g/(t·原矿),浮选时间均为8 min,浮选温度为室温。浮选捕收剂筛选选别试验结果见表3;除铁浮选捕收剂筛选选别试验工艺流程见图1。

表3 除铁浮选捕收剂筛选选别试验结果

序号

捕收剂种类

产品

产率(%)

氧化铁含量(%)

氧化铁回收率(%)

1

ma

精矿

72.36

0.2481

32.73

2

mb

精矿

73.68

0.2682

35.82

3

mc

精矿

74.31

0.2780

37.02

4

md

精矿

74.50

0.2491

33.84

表3除铁浮选捕收剂筛选选别试验结果表明:采用一次弱磁选—一次浮选粗选流程,在相同捕收剂用量下,四种捕收剂均可将铁含量选至0.25%左右。在精矿产率相近的情况下,mb及mc捕收剂浮选精矿氧化铁含量较高,不予考虑。md及ma捕收剂浮选精矿氧化铁含量较低,但 md捕收剂浮选精矿产率最高,较ma捕收剂浮选精矿产率高2个百分点以上,而精矿中氧化铁含量仅高0.001个百分点,除铁效果好,选择md为该长石的除铁浮选捕收剂。

图1 不同除铁浮选捕收剂筛选试验工艺流程

图1 不同除铁浮选捕收剂筛选试验工艺流程

2.2 浮选捕收剂用量试验

确定了md捕收剂为该长石矿除铁浮选捕收剂后,进行了md捕收剂用量浮选试验,以便确定md捕收剂最佳用量。

在捕收剂筛选试验中,观察到浮选精矿中仍有部分片状黑云母未上浮。根据以往的实际经验,在捕收剂用量试验中添加煤油以更好的去除黑云母[3];由于受到原矿样重量的限制,为使用少量矿样得到更多试验数据,达到更好的浮选效果的目的,磁选后浮选试验采用一次粗选两次精选的流程进行,分别化验精矿及各个尾矿中氧化铁含量,综合试验数据后首先可以考察药剂用量试验情况,其次可以考察精选次数对除铁效果的影响。

以混合矿样为对象,进行了md浮选捕收剂用量试验,选别矿样为200克,弱磁选后在0.5升浮选槽中进行浮选,md捕收剂总用量分别为600、800、1000、1200 g/(t·原矿),煤油用量固定为粗选100 g/(t·原矿),一次精选100 g/(t·原矿),二次精选50 g/(t·原矿)。md浮选捕收剂用量选别试验结果见表4;md捕收剂用量选别试验工艺流程见图2。

表4  md浮选捕收剂用量选别试验结果

md浮选捕收剂用量

(g/(t·原矿))

产品名称

产率(%)

氧化铁

含量(%)

氧化铁

回收率(%)

1

粗选600

精矿

74.50

0.2500

33.84

2

粗选800

精矿

66.00

0.2181

26.35

3

粗选600;一精200

精矿

73.00

0.2271

30.18

4

粗选800;一精200

精矿

63.70

0.1909

22.45

5

粗选600;一精200;二精200

精矿

63.35

0.1769

20.42

6

粗选800;一精200;二精200

精矿

58.00

0.1420

15.00

由表4可知,随着药剂用量的增加,长石精矿产率及精矿中氧化铁含量逐步下降。在md捕收剂总用量为1000 g/(t·原矿)时,长石精矿中氧化铁含量<0.2%。

对比试验2与3的结果,总药剂用量均为800 g/(t·原矿),试验3中精矿氧化铁含量较试验2中精矿氧化铁含量高0.009%,但精矿产率却损失了7个百分点;同样对比试验4与5的结果,药剂总用量均为1000 g/(t·原矿),试验5中精矿产率较试验4中精矿产率仅低0.35个百分点,但精矿中氧化铁含量低0.024个百分点。由此可见,增加精选次数分段加药的浮选效果,无论从精矿产率、精矿除铁都更加有效。故确定此后单样浮选试验选别流程采用一粗二精浮选流程。由于试验4、5精矿氧化铁含量与0.2%过于接近,工业生产难以保证选别后精矿氧化铁含量不超标,而试验6浮选精矿中氧化铁含量0.1420%,为确保今后工业生产精矿中氧化铁含量低于0.2%,故采用试验6的药剂制度作为单样浮选试验的药剂制度。

图2  md捕收剂用量选别试验工艺流程

图2  md捕收剂用量选别试验工艺流程

2.3 长石单样除铁选别试验

在经过上述条件试验后,采用图2所示工艺流程,对编号c1~c29长石矿样进行了除铁选别试验。

长石矿样选别试验条件为:选别长石矿样为200 g,弱磁选磁场强度为200 ka/m,磁选后在0.5 l浮选槽中进行浮选。浮选时间分别为:粗选8 min,一次精选4 min,二次精选3 min;浮选温度为室温;浮选药剂制度为:粗选煤油用量为100 g/(t·原矿),md捕收剂用量为800 g/(t·原矿),一次精选煤油用量为100 g/(t·原矿),md捕收剂用量为200 g/(t·原矿),二次精选煤油用量为50 g/(t·原矿),md捕收剂用量为100 g/(t·原矿)。

编号c1~c29长石矿样除铁选别试验结果见表5;以混合矿样为代表性矿样的除铁选别试验数质流程见图3。

图3.3   长石混合样除铁选别数质流程

图3.3   长石混合样除铁选别数质流程

表5  c1~c25、c31~c34长石矿样除铁试验结果

矿样

编号

原矿氧化铁含量

(%)

精矿产率

(%)

精矿氧化铁含量

(%)

氧化铁回收率

(%)

氧化铁

去除率(%)

c1

0.6540

62.94

0.1112

10.68

89.32

c2

0.4179

66.84

0.1578

25.26

74.74

c3

0.5611

65.00

0.1260

14.60

85.40

c4

0.4308

61.00

0.1583

22.50

77.50

c5

0.4912

64.00

0.1107

14.47

85.53

c6

0.4530

64.00

0.1002

14.13

85.87

c7

0.4419

60.95

0.1408

19.44

80.56

c8

0.4421

64.18

0.1279

18.59

81.41

c9

0.4668

57.00

0.1911

23.31

76.69

c10

0.4782

55.05

0.1230

14.17

85.83

c11

0.5017

54.50

0.1701

18.46

81.54

c12

0.4713

52.00

0.1359

15.01

84.99

c13

0.2139

77.78

0.0820

29.80

70.20

c14

0.2141

85.64

0.0860

34.42

65.58

c15

0.1890

77.89

0.0650

26.79

73.21

c16

0.2981

76.56

0.1031

26.46

74.54

c17

0.3579

59.69

0.1229

20.51

79.49

c18

0.4560

56.33

0.0940

11.61

88.39

c19

0.4002

65.52

0.1721

28.17

71.83

c20

0.3668

54.25

0.0969

14.34

84.96

c21

0.4070

53.30

0.0750

9.82

90.18

c22

0.2773

74.37

0.0560

15.04

87.74

c23

0.6377

52.00

0.0920

7.50

92.50

c24

0.4701

52.38

0.1101

12.26

87.74

c25

0.4299

57.00

0.1349

17.90

82.10

c26

0.4689

52.26

0.0550

6.13

93.87

c27

0.4251

58.65

0.0970

13.39

86.59

c28

0.5170

54.69

0.3261

34.44

65.56

c29

0.5600

62.50

0.1929

21.54

78.42

加权平均

0.4310

61.54

0.1230

17.56

82.39

由表5可知,采用弱磁选—一次粗选二次精选浮选工艺流程,以md浮选捕收剂为除铁选别捕收剂,经过选别,除个别单样(c28)外,其它单样均可将长石精矿中氧化铁选至含量<0.2%,长石精矿平均产率为61.54%,精矿中铁含量平均为0.1230%,氧化铁平均回收率为17.56%,氧化铁平均去除率为82.39%,该工艺是适宜的,推荐本次试验的弱磁选—一次粗选二次精选浮选工艺流程作为该长石矿除铁选别的工艺流程,md浮选捕收剂作为长石除铁浮选捕收剂。

3 结语

(1) 安徽西部某地长石矿编号为c1~c29的样品给矿中长石中铁平均含量为0.4310%,采用弱磁选—浮选工艺流程,在弱磁选磁场强度为200 ka/m,浮选捕收剂总用量为煤油250 g/(t·原矿),md捕收剂用量为1100 g/(t·原矿)时,经除铁选别后,长石精矿平均产率为61.54%,长石精矿中氧化铁含量平均为0.1230%,氧化铁平均去处率为82.39%(个别精矿指标详见表5)。

(2) md浮选捕收剂是此长石矿除铁选别的有效药剂,具有优良的选择性能与捕收性能,推荐工业使用,且此次试验选别结果可作为地质详查评价的参考依据。

(3) 鉴于本次选别试验矿样较少,无法进行浮选闭路试验,本次试验结果只代表所试验样品的开路试验结果。为进一步考察中矿返回对精矿中氧化铁含量及精矿回收率提高幅度的影响,建议下一步采集足量有代表性的矿样开展详细的选别试验工作,以便为建厂可研、设计提供更可靠的依据。

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