毕业设计（论文）-包钢选矿厂氧化矿选别流程中，铁、稀土、氟的选矿工艺特征研究.doc

内蒙古科技大学毕业论文包钢选矿厂氧化矿选别流程中，铁、稀土、氟的选矿工艺特征研究摘 要根据白云鄂博主东矿中贫氧化矿矿石特性和主要矿物的物理、化学性质，经过大量的试验研究，制定了弱磁-强磁-浮选综合回收铁、稀土的选矿工艺流程。各种类型的中贫氧化矿的不同规模的选矿试验，取得了良好的经济技术指标，表明该工艺流程的适用性强。并且通过采取控制磨矿粒度、改进浮选工艺、采用高效捕收剂等措施，使包钢选矿厂铁精矿氟含量由0.75%降低到0.65%，效果显著。但是白云鄂博矿石除作为钢铁原料外，还是一个大型的稀土，铌资源。选矿在生产铁精矿的同时，还实现了稀土资源的综合利用，可生产多品种的稀土精矿产品。铌的选矿研究正在大力推进。其他如萤石，磷灰石，重晶石，黄铁矿等都具有潜在的综合利用可能性，尚需不断进行探索。关键词 ： 氧化矿 铁 稀土 氟 选矿工艺流程abstractaccording to the main east bayan obo ore mine in poor oxidation properties and the main minerals of the physical and chemical properties, through a large number of experimental research, the development of weak magnetic - magnetic -integrated flotation recovery of iron and rare earth mineral processing process. oxidation of various types of poor ore beneficiation tests of different sizes and achieved good economic and technical indicators show the applicability of the process. and by taking control of grinding grain, improving the flotation process, using highly efficient collector agent measures to make the dressing plant fluorine content of iron ore from 0.75% to 0.65%, for ccs to make the completion of the objectives of environmental protection outstanding contributions.but the bayan obo iron ore as raw material than outside, or a large rare earth, niobium resource. beneficiation of iron ore in the production, while also achieving the comprehensive utilization of rare earth resources, can produce many varieties of rare earth concentrate product. niobium mineral research is vigorously promoting. others such as fluorite, apatite, barite, pyrite and so has the potential utilization possibilities still need to continue to explore.keywords ： oxide ore iron rare fluorine flowsheet摘要iabstractii绪论- 1 -第一章 总论- 2 -1.1 包钢选矿厂铁，稀土，氟的利用现状及研究背景- 2 -1.1.1 包钢选矿厂铁资源的利用现状- 2 -1.1.2 包钢选矿厂稀土的利用现状及研究背景- 2 -1.1.3 包钢选矿厂氟的利用现状及研究背景- 3 -1.2 铁 稀土国内外现状- 5 -1.2.1 铁资源国内外现状- 5 -1.2.2 稀土国内外现状- 7 -1.3 研究内容及技术思路- 8 -1.3.1铁矿选矿研究内容及技术思路- 8 -1.3.2 稀土资源的研究内容及技术思路- 9 -1.3.3 氟的研究内容及技术思路- 12 -第二章 工艺矿物学研究- 13 -2.1 总论- 13 -2.2 白云鄂博矿石特性- 13 -2.3 白云鄂博氧化矿系列流程分析- 14 -2.3.1 氧化矿系列流程取样位置- 14 -2.3.2 氧化矿系列流程产品的化学组成- 14 -2.3.3氧化矿系列流程产品的矿物组成- 15 -2.3.4 矿物在氧化矿系列流程中的分布- 16 -2.4 主要目的元素的赋存状态及分布- 16 -2.4.1 铁的赋存状态及分布- 16 -2.4.2 稀土元素的赋存状态及分布- 18 -2.4.3氟的赋存状态及分布- 19 -第三章 选矿工艺研究及试验分析- 20 -3.1适当细磨是白云鄂博矿石分选的主要前提- 20 -3.1.1 适宜磨矿粒度的选择- 20 -3.1.2 磨矿产品的粒度组成及可选择分析- 21 -3.2 包钢选矿厂贫氧化矿铁，稀土选矿试验研究- 22 -3.2.1 总论- 22 -3.2.2 试验矿样- 22 -3.2.3 选矿试验与结果- 24 -3.3 包钢选矿厂降低氟含量的选矿试验研究及技术攻关- 29 -3.3.1 总论- 29 -3.3.2 含氟矿物的性质- 29 -3.3.3 氟在选矿流程中的分布- 30 -3.3.4 降低铁精矿中氟含量的生产措施- 32 -3.4 结语- 34 -参考文献 ：- 35 -附a 英语论文- 36 -附b 中文翻译- 49 -致谢- 57 - 57 -绪论选矿是以矿石为原料经过加工处理而获得精矿的生产过程，起作用一般有以下几个方面。大部分有用矿物含量少的矿石往往不能直接应用，而需把其中无用的脉石矿物排出，将有用矿物富集成精矿，通过提供精料来保证冶炼加工的经济可行性或者满足其他应用部门的要求。此外，矿石中往往含有一些有害杂质，会对下一步生产过程造成不良影响甚至不能生产合格产品，需经过选矿处理将有害杂质含量降低至允许程度。再者，矿石中除有用矿物以外还可能伴有其他可利用的有用矿物，在选矿过程中将其富集成精矿往往是实现综合利用的最有效的方式。白云鄂博铁品位较低，从经济意义上而言不可能直接冶炼，必须进行选矿处理，随着近年来选矿工艺技术的不断改进，铁精矿品位有着较大幅度的提高，为高炉提高利用系数创造了条件。 白云鄂博铁矿是一个以铁、稀土、铌和萤石为主并含有磷、钾、钪等多金属共生的大型矿床。其丰富的铁矿资源成为包钢的铁矿石原料基地，稀土的储铌量分别为世界第一位和第二位，包钢稀土金属产量已居世界第一位，因此，合理开发和综合利用白云鄂博矿产资源具有十分重要的战略意义。选矿是白云鄂博矿综合利用的第一关，也是最重要的环节之一，从1953年开始，50年来，全国乃至国外有关科研院所进行了大量的白云鄂博矿选矿试验工作，取得了显著的成绩，积累了丰富的经验，包钢选矿厂发展成为年处理白云鄂博矿石1210万吨、稀土原料产量世界第一的大型选厂。然而，由于白云鄂博矿的复杂难选性，致使其选矿指标和综合利用程度与国内外先进指标相比，仍有一定的差距，坚持不懈地开展白云鄂博矿选矿攻关，特别是提高综合利用水平和解决硅铁分离，仍需付出艰苦的努力，任重而道远。本文将对包钢选矿厂氧化矿选别流程中，铁，稀土，氟的工艺流程作深入研究，为提高铁精矿品位，综合回收铁，稀土等有用矿物提供参考。第一章 总论 1.1 包钢选矿厂铁，稀土，氟的利用现状及研究背景1.1.1 包钢选矿厂铁资源的利用现状 白云鄂博铁矿作为包钢主要的铁矿、稀土资源基地，矿区内共分5个矿体群，即，主矿、东矿、西矿、东介格勒和东部接触带。现已探明铁矿石资源储量约16亿吨，含铁33.14%一35. 56%，矿石成份复杂，现发现有70多种元素，具有综合利用价值的有26种。 包钢选矿厂现有8个系列生产自产铁精矿，年生产能力已超过450万吨,2个再磨系列处理包钢在外部市场采购的粗精矿，年粗精矿处理能力达400万吨。包钢选矿厂进一步加大了科技攻关力度，通过使用细筛再磨工艺、氧化矿提质降杂的攻关试验、强精反浮选一正浮选工业试验等新工艺和slon立环脉动高梯度强磁选机、72 m2外滤式新设备等有效手段，提高综合铁精矿品位、自产铁精矿品位，改善人炉原料的冶金性能，为提高高炉利用系数奠定了基础。2005年包钢选矿厂混合铁精矿品位达到64.89%，自产铁精矿品位达到63. 89%，自产铁精矿实收率达到74.44%。 虽然，包钢在提高自产铁精矿品位和降低杂质含量以及提高产能等方面做了大量的工作，也取得了一些成效，但在白云鄂博铁矿资源的综合利用方面仍缺乏有效的手段，和其它大钢的自有矿山相比，自产铁精矿品位、实收率都偏低，现有的铁资源不能很好利用，自产铁精矿产量不能满足包钢(集团)公司形成产钢1 000万t能力的需求，这都有待于今后进一步去解决。 1.1.2 包钢选矿厂稀土的利用现状及研究背景 白云鄂博稀土资源的开发利用始于20世纪50年代，80年代初期包钢选矿厂开始生产高品位稀土精矿，到2005年白云鄂博稀土精矿的年产量已达7. 5万吨。在生产工艺方面，包钢稀土高科稀选厂主要以选矿厂的强磁中矿、强磁尾矿为入选原料生产稀土精矿。目前回收白云鄂博矿中的稀土矿物采用的方法主要是浮选工艺，含稀土的入选原料经过一粗二精一扫浮选工序就可生产出品位50%左右的混合稀土精矿，如果需要品位60% 左右的精矿，只需增加一道精选即可。还可根据需要对混合稀土精矿进行与独居石的氟碳铈矿浮选分离，得到单一的的氟碳铈矿稀土精矿和独居石稀土精矿。 在管理方面，结合包钢稀土产业发展规刘，形成了以稀土高科为重点，深层次推进进稀士精矿“五统一”管理，即“统一发展规划、统一生产计划、统一开采加工、统一产品价洛、统一对外销售”，并将“五统一”管理工作逐步向稀土产品的下一工序延伸。 但是白云鄂博稀土矿仍存在资源综合利用率低、稀土回收率低等问题。此外，2005年11月，由徐光宪等几位院士向国务院联合提交关于保护白云鄂博矿社和稀土资源，避免黄河和包头受放射性污染的紧急呼吁，据徐光宪院士介绍我国最主要的稀土和矿在内蒙古钍包头的白云鄂博主矿和东矿，其中稀土利用率不到10% ,钍利用率则为零。我国政府早已明确稀土作为国家控制开发的战略资源，由此可见，白云鄂博矿床综合回收稀土的研究极为重要和迫切。 1.1.3 包钢选矿厂氟的利用现状及研究背景 萤石，又称氟石，是工业上氟元素的主要来源，是世界上20几种重要的非金属矿物原料之一。它广泛应用于冶金、炼铝、玻璃、陶瓷、水泥、化学工业。纯净无色透明的萤石可作为光学材料，色泽艳丽的萤石亦可作为宝玉石和工艺美术雕刻原料。萤石又是氟化学工业的基本原料，其产品广泛用于航天、航空、制冷、医药、农药、防腐、灭火、电子、电力、机械和原子能等领域。随着科技和国民经济的不断发展，萤石已成为现代工业中重要的矿物原料，许多发达国家把它作为一种重要的战略物资进行储备。中国萤石资源丰富，分布广泛，矿床类型繁多，资源储量、生产量和出口量均居世界首位。 包钢选矿厂主要原料基地白云鄂博铁矿一个多种元素的共生矿，除含有铁元素外，还含有大量的稀土元素，氟等，由于原料的特殊性，包钢除与其他钢铁企业同样存在着尘，so2，co等大气污染外，还存在氟污染问题。铁矿石中（f）高达7%，主要是以萤石和氟碳铈矿的形式存在；在选矿和冶炼过程中，原矿中氟的98.5%进入尾矿和高炉渣中，其余1.5%的氟在采、选、烧结、冶炼以及各储运装卸过程中，以含氟废气、粉尘、废水及其他废渣等形式进入环境，使包钢产生了与其他钢铁公司不同的氟污染问题。氟化物是包钢的主要的废气污染物之一。白云鄂博矿石中富含萤石，就已开发的主、东矿而言，铁矿石中所含的萤石就有1.3亿吨，占铁矿物总量的23%。因此可以说，白云鄂博不仅是一个大铁矿，大铌矿，特大稀土矿，也是一个特大萤石矿。但是多年来，由于诸多原因，尤其是白云鄂博矿石铁的选矿没有过关，对萤石选矿的研究显得支离破碎，生产上更未提上议事日程。现在铁的选矿技术已基本过关，稀土选矿卓有成效，铌的选矿也有些眉目，眼下已到了加强对萤石选矿技术的研究和萤石精矿应用研究的时候了。萤石在主、东矿体中分布最广，其嵌布粒度较粗，大于0.15mm的含量在75%以上，大于74m的钪两多数在90%以上。但萤石与铁矿物及其他矿物共生关系复杂，常有磁铁矿，赤铁矿及其他矿物的微细包裹体存在于萤石颗粒中。白云鄂博矿石物质成分极其复杂，应综合回收利用的矿物种类又多欲回收高质量高收率的萤石精矿是相当困难的，必须系统的进行科研工作。在进行萤石选矿技术研究的同时，应特别注意开展白云鄂博矿萤石的应用研究和实践，这不仅可以使选矿技术研究的目标明确，而且只有这样，才可能为白云鄂博矿这样一个十分特殊的矿床找到合适的应用领域和有价值的市场。但总的来说，根据过去的选矿实验成果和不同用户对萤石产品的质量要求，对萤石选矿的研究和生产在战略上可分两部走。第一步，可研究和生产含caf2大于85%的萤石精矿，用于水泥工业等萤石精矿要求不十分严格的部门：第二步，再进一步研究和生产含caf2大于95%的高品位萤石精矿，用于化工原料等。综上所述为当今包钢选矿厂氟资源的研究背景，其利用与研究还有待于进一步深化。1.2 铁 稀土国内外现状1.2.1 铁资源国内外现状 一 国外铁资源现状 从20世纪50年代末开始，由于钢铁工业的发展，国外勘探出很多高品位，大储量的铁矿床，主要钢铁生产国所用的铁矿石类型，发生了很大的变化，在欧洲(如法国、德国和英国)和美国(鲡状)铁矿石被价低，铁品位高的进口铁矿石所取代。日本钢铁工业建立在进口铁矿石和煤的基础上，因此日本钢铁厂均建立在沿海，以达到运输费用低的目的。其他地区高品位的铁矿石的利用，促使北美钢铁工业大力研究开发利用低品位大储量磁性铁燧岩的选矿技术，改进球团矿的品位和物理性能，以适应国际竞争。美国铁燧岩选矿为了能得到高铁低硅铁精矿，从20世纪60-70年代开始，选矿厂的工艺流程已不再只是阶段磨选，先丢尾矿，粗精矿细磨磁选了，而开始研究在磁选流程中加细筛和阳离子反浮选工艺。因为研究发现磁性铁燧岩精矿在磨细到0044mm占89-90时，其中含有59的si02，由于含硅和磁铁矿连生体，对其进行多次弱磁选和水力分选也不能除去这种含硅杂质，而用阳离子捕收剂(胺盐)反浮选能够将这种含硅连生体浮起与铁矿物得到分离，它能够将铁精矿中的sio2降低到4以下，满足炼铁要求，在铁矿选矿中收到关注和应用 加拿大格里菲思选矿厂处理含铁29的低品位铁燧岩，1968年建成并投入生产的阶段磨选铁精矿反浮选工艺，第三段磁铁精矿铁665，sio265，经胺盐(aomag-83)阳离子反浮选，浮选铁精矿含铁69，sio235。浮选作业回收率96，尾矿含铁35，精矿粒度-0044mm 占95。美国银湾选矿厂经3段磨矿弱磁选，得到含铁65，si02 8的磁选铁精矿。1980年又将该弱磁精矿细磨，阳离子反浮选得到含铁68，sio27的反浮选精矿。国外选矿厂在近10多年来采用新工艺新设备，使选铁的技术经济指标又有了新发展受到广泛关注和应用。 例如，在铁精矿反浮选中广泛使用浮选柱取代传统浮选机，高频振动细筛，磁一重选矿机等先进设备二 国内铁矿选矿技术近期进展 我国铁矿石绝大多数为需要选矿的贫铁矿，占总储量的975。需选矿的贫矿中，磁铁矿占488，钒钛磁铁矿占208，赤铁矿占208，混合矿(磁赤、磁菱、赤菱铁矿的共生矿)占35，菱铁矿占37，褐铁矿占24。矿石平均品位3267，比世界铁矿平均品位低11个百分点，我国采出的原矿平均品位是：重点矿山为315，地方中小矿山为3737，选后精矿品位5265675，si02含量1265，平均铁品位62。而澳矿多为赤铁富矿，粉矿品位62、块矿品位64，其中si02含量34。巴西也是赤铁富矿，粉矿品位6566，块矿品位6667，sio2含量12。由于我国铁精矿质量与国外成品矿石质量相比，差距甚远，所以我国钢铁公司大量使用进口优质铁矿石。下图是1980-2000年我国进口铁矿石及其生产生铁产量所占国内生铁总量的比重。 2001年进口量继续增加到9230万t，2002年又增长到111亿t，今年估计将增加到1415亿t。 尽管进口铁矿石逐年增加，但是去年仍有45-50的铁料靠国产铁精矿，由于国产铁精矿质量低，不仅严重影响了我国生铁的质量和高炉生产经济效益，而且势必影响我国铁矿山的持续发展。所以我国也应该像北美铁矿公司20世纪6070年代那样，积极研究开发并采用铁精矿反复深选、分级脱泥等新工艺和大型浮选柱、大处理量的耐磨高频振动细筛及新型复合力场分选机等新设备来改造铁矿选矿厂，从低品位、高si02的磁性铁燧岩中生产出高品位、低si02等杂质的铁精矿，以满足我国钢铁行业发展的需要。2000年我国选矿工作者在研究我国铁精矿质量低、不能满足炼铁工业要求以及铁矿资源全球化，大量进口国外优质铁矿石等的基础上，明确提出了我国铁矿选矿今后应以提高铁精矿品位、降低si02、a1203等有害杂质(即提铁降硅)为发展方向的意见。我国近年来在选矿技术方面进行了不少创新，研究了不少新设备。例如，新型高效slon立环脉动高梯度强磁选机，浮选柱一电磁式脉动低弱磁场磁重选矿机等先进设备1.2.2 稀土国内外现状我国是世界上稀土资源最丰富的国家，据有关资料统计，我国稀上资源20世纪70年代占世界总储量的70 % ,90年代下降至45%左右，这主要是国外近20年来在稀土资源的勘查与研究方而取得很大进展，先后发现了一大批超大型稀土矿床。 我国稀上矿床主要成因类型可分为8种。一，海底喷流(溢)沉积型(或海相火山沉积稀有金属碳酸岩型)，如内蒙古白云鄂博矿床;二，沉积型，如贵州织金和云南昆明稀上矿床成奎变质岩型；三，变质岩型，如湖北大别山矿床;四，花岗岩型，如山东微山和内蒙古801矿床; 五，花岗岩风化淋积型，如江西寻鸟、龙南和福建长汀等南方离子型矿床;六，岩浆碳酸岩型，如湖北庙娅和宁赛马等矿床。八，海滨砂矿，如广东、海南和台湾等矿床。在我国已发现的最具有工业意义的稀土矿床是海底喷流(溢)沉积型、碱性岩型、花岗岩风化淋积型等稀上矿床。我国稀土资源成矿条件十分有利、矿床类型齐全、分布而广而又相对集中，目前，地质科学工作者已在全国二分之二以上的省(区)发现上千处矿床、矿点和矿化产地，但集中分布在内蒙古的白云鄂博、江西赣南、广东粤北、四川凉山和山东微山等地，形成北、南、东、西的分布格局，并目有北轻南重的分布特点。1.3 研究内容及技术思路1.3.1铁矿选矿研究内容及技术思路 选矿有三种工艺流程，分别处理三种原料，一种是处理氧化矿石的弱磁一强磁一反浮选工艺，其原则工艺流程见图1;一种处理磁铁矿石的弱磁一反浮选工艺，一种是处理外购铁精矿的磨矿一弱磁选，下文将着重对氧化矿的内容作为重点。 弱磁一强磁一浮选工艺是根据白云鄂博氧化矿石粒度特性，矿物间的可选性差异以及当时选矿工艺、设备技术水平制定的，首先利用矿物的磁性差异，采用弱磁选一强磁选工艺将矿物分组，获得富含铁的磁选铁精矿、富含稀土和铌矿物的强磁中矿以及含一部分稀土和大量脉石的强磁选尾矿。然后以偏硅酸钠为抑制剂，烃基磺酸和羧酸组成的捕收剂反浮磁选铁精矿，除去氟、磷等碳酸盐、磷酸盐矿物，获得含铁63%以上的铁精矿，强磁中矿和强磁尾矿以羟肟酸类捕收剂可浮选出高质量的稀土精矿，其稀土浮选尾矿五氧化二铌含量较原矿富集约一倍，可从中回收铌矿物。 该工艺有以以下特点: (1)连续磨矿至一200目92%以上，有用矿物基本单体解离，通过分选可获得铁精矿、稀土精矿，同时，又能回收铌矿物。 (2)首先采用磁性分组的方法，提高了分选性，简化工艺流程，该工艺的不足之处，一是微细粒弱磁性铁矿物在强磁选作业中回收率偏低，二是铁精矿中含铁硅酸盐矿物含量较高。 自云鄂博矿石中有相当量的含铁硅酸盐矿物，如钠辉石、钠闪石、黑云母等，其磁性与弱磁性铁矿物假象赤铁矿、赤铁矿相差不大，比磁化系数都在40-200) x 10-6 cm3/g之间，因此，强磁选作业很准将其有效分离，强磁选铁精矿品位tfe仅达43 %。致使弱磁选和强磁选综合铁精矿品位tfe仅为54%一56 %。在目前反浮选工艺条件下，不能够司时将碳酸盐矿物和硅酸盐矿物同时除掉，若进一步提高铁精矿质量，关键是去除钠辉石、钠闪石、云母及长石这四种硅酸盐矿物，这些矿物本身含有硅酸铁，还嵌布微细铁矿物的包裹体。1.3.2 稀土资源的研究内容及技术思路一 白云鄂博矿 白云鄂博矿床系沉积变质-热液交代的铁、稀上、铌多金属共生大型矿床，已发现有71种元素、170多种矿物，稀土矿物有15种之多，主要为氟碳铈矿和独居石轻稀土混合矿，比例为7:3或6 :4。有用矿物之间共生关系密切，嵌布粒度细小，稀土矿物粒度一般在0. 074mm 0. o 1mm之间。矿石中有用矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、氟碳铈矿、独居石、铌矿物等，主要脉石矿物有钠辉石、钠闪石、方解石、白云石、重晶石、磷灰石、石英、长石等。 稀土矿物选矿亟待解决的问题是稀土矿物与铁矿物、铌矿物、硅酸盐矿物以及含钙、钡等矿物的有效分离。目前回收白云鄂博矿中的稀土矿物采用的方法主要是浮选工艺，含稀土的入选原料经过一粗二精一扫浮