（矿物加工工程专业论文）大冶铁矿尾矿库fe、cu、s资源综合回收选矿工艺研究.pdf

独创性声明 本人声明 所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料 与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留 使用学位论文的规定 即 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅和借阅 本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的 全部内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印 缩印或其他复制 手段保存或汇编本学位论文 同时授权经武汉理工大学认可的国家有 关机构或论文数据库使用或收录本学位论文 并向社会公众提供信息 服务 保密的论文在解密后应遵守此规定 研究生 签名 埤导师 签名 埤日期 塑业竺万 摘要 为实现尾矿资源的综合利用 本论文对大冶铁矿尾矿库进行工艺矿物学研 究 并开展了回收f e c u s 的试验研究 采用磁选富集铁精矿 然后浮选回 收c u s 元素的原则流程 主要通过磁选和磁化焙烧手段回收元素铁 通过浮 选回收元素铜 硫 并对选矿产品进行了测试分析 该大冶尾矿含铁2 1 7 7 含铜0 2 0 含硫1 0 3 原矿矿物种类较为复 杂 属于难选矿石 回收其中的铜 硫矿物都有一定的难度 原矿先通过弱磁选回收强磁性铁矿物 主要为磁铁矿及其连生体 弱磁尾 矿经强磁选回收赤褐铁矿 得到的强磁精矿 主要是赤铁矿和褐铁矿 通过磁 化焙烧一弱磁选提纯 回收铁 通过各个单因素条件的试验 得到了预选以及 磁化焙烧的最佳条件和工艺流程 最终可以得到总产率2 0 3 9 品位6 1 6 2 t f e 的铁精矿 铁的回收率为5 7 7 1 强磁选得到的强磁尾矿 含s0 9 7 0 5 含c u0 2 1 0 5 为了降低其铜 硫品 位 进行了反浮选降铜 硫试验研究 针对该矿样性质 粗选采用异步浮选工 艺 分步浮选出可浮性不同的硫化矿物 通过试验比较 采用柠檬酸一亚硫酸 氢钠一石灰作为调整剂铜硫分离效果好 并展开了开路试验和闭路试验 在最 优的药剂制度和工艺流程下 得到的铜精矿品位1 4 5 7 0 5 铜回收率5 9 9 0 5 硫 精矿含硫3 8 2 1 硫回收率2 0 1 6 0 5 为了分析选矿试验结果 以及为改善选矿指标提供方向 最后对选矿产品 进行了工艺矿物学研究 对各产品的解离度进行了测定 同时为了了解尾砂中 硫化矿浮选回收率不高的原因 应用扫描电镜s e m 和电子探针e p m a 分析 对浮 选尾矿中硫化矿物的表面状况进行了研究 得出黄铁矿颗粒表面已经被氧化 边缘产生皮壳状同时被褐铁矿交代 因此此类黄铁矿颗粒及其连生体很难与酸 类捕收剂作用 而未被浮选回收 关键词 尾矿 综合利用 磁化焙烧 浮选 a b s t r a c t s i no r d e rt oc o m p r e h e n s i v e l yu t i l i z et h ev a l u a b l er e s o u l c 鹤i ni t t e c h n i q u eo f m i n e r a l o g yo ft h i si r o no r ew e r ed e s c r i b e d a n dt h er e c o v e r yo fi r o n c o p p e ra n ds u l f d e r e s e a r c he x p e r i m e n th a sb e e ns t a r t e d 1 1 1 er e c o v e r yo fi r o ni s b yt h em a n n e ro f m a g n e t i cs e p a r a t i o na n dm a g n e t i z i n gr o a s t i n go fc o n c e n t r a t e 田地r e c o v e r yo f c o p p e r s u l f i d ei sb yt h em r n n e ro ff l o t a t i o n a n dl a s t t h em i n e r a lp r e c e s s i n gp r o d u c t s h a sb e e nt e s t e da n da n a l y s i s e d t h et a i l i n go fd a y ei r o nm i n ec o n t a i n s2 1 7 7 f e 0 2 0 c ua n d1 0 3 s t h e s p e c i e so fc r u d eo r ei sc o m p l e x a n di sc l a s s i f i d eo fr e f r a c t o r yo r e i ti sh a ss o m e d i f f i c u l tt or e c o v e r yt h ec o p p e ra n ds u l f i d ef r o mt h i sm i n e r a l t h ec r u d eo r ei ss e l e c t e db yp r e s e p a r a t i o nt h a tb yt h ew a yo fl o w i n t e n s i t y m a g n e t i cs e p a r a t i o nt or e c o v e r yo fh i g l l i n t e n s i t ym a g n e t i ci r o no r e s m a i no ft h e m a g n e t i t ea n dt h ec o n n e c t e d a n dt h et a i l i n g so fl o w i n t e n s i t ym a g n e t i cr e c o v e r y h e m a t i t ea n dl i m o n i t eb yh i g h i n t e n s i t ym a g n e t i c t h es t r o n gm a g n e t i cm i n e r a li s p u r i f i e da n dr e c o v e r yi r o nb ym a g n e t i z i n gr o a s t i n go fc o n c e n t r a t e l o wi n t e n s i t y m a g n e t i c t h eb e s td r e s s i n gc o n d i t o n sa n dp r o c e s sf l o ww e r ea s c e r t a i n e do ft h e p r e s e p a r a t i o n a n d t h e m a g n a t i z i n gr o a s t i n g i r o n c o n c e n t r a t e y i e l d o f 2 0 3 9 c o n t a i n i n g6 1 6 2 i r o n r e c o v e r yo f 5 7 7 1 t h et a i l i n g so fh i g h i n t e n s i t ym a g n e t i cc o n t a i n s0 9 7 s o 2 1 c u i no r d e rt o r u d u c et h ec o n c e n t r a t ei r o ng r a d e t h ee x p e r i m e n t so fr e v e r s ef l o t a t i o nw e r ec a r r i e d o u t d u et ot h ep r o p e t yo ft h em i n e r a l u s et h ea s y n c h r o n o u sf l o a t a t i o np r o c e s si nt h e r o u g hf l o a t a t i o n f l o a t a e dt h es u l f i d em i n e r a l sw h i c hh a v ed i f f e r e n tf l o t a b i l i t y t h r o u g h c o m p a r e b yt h ee x p e r i m e n t s u s et h ec l t r i ca c i d s o d i u mb i s u l f i t e l i m ea st h ea d j u s t i n g a g e n t t h ee f f e c to fc u ss e p a r a t a t i o nw a sg o o d a n dt h eo p e nl i n et e s t sa n dc l o s el i n e t e s t sw e r eb u i l t o nt h eb e s ta g e n ts c h e m ea n dp r o c e s sf l o w t h ec o p p e rc o n c e n t r a t e c o n t a i n i n g1 4 5 7 w i n lac o p p e rr e c o v e r yo f2 0 16 s u l f i d ec o n c e n t r a t ec o n t a i n i n g 3 8 2 1 w i mas u l f u rr e c o v e r yo f 2 0 1 6 a l lo f t h e ma c h i e v e dt h ei n d e x a tt h el a s t t h et e c h n i q u eo fm i n e r a l o g yo ft h em i n e r a lp r o c e s s i n gp r o d u c t sw e r e d e s c r i b e df o rt h ep u r p o s eo fa n a l y z e dt h em i n e r a lp r o c e s s i n gr e s u l t s a n dp r o v i d e da p a t ht oi m p r o v em i n e r a lp r o c e s s i n gi n d e x t h et e s t e do fd e g r e eo fd i s s o c a t i o nw a s d o n e m e a n w h i l e i na l l u s i o nt ot h ep r o b l e mo fl o wr e c o v e r yo fs u l f i d em i n e r a l s w eu s e i i s c a r m i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p ea n de l e c t r o nm i c r o p r o b et oa n a l y s i so ft h es u r f a c e c o n d i t o no ft h et a i l i n go ff l o t a t i o n 1 1 坨r e s u l tw a st h a tt h ep y r i t e ss u r f a c eh a sb e e n o x i d i z e d i t se d g eg e n e r a t eh u l ls h a p e t l l a tw a sw h ys u c hp y r i t ep a r t i c l e sa n dt h e i r c o n n e t e dw a sd i f f i c u l tf u n c t i o n e dw i t ht h ea c i dc o l l e c t o r s ow a sn o tr e c o v e r yb y f l o t a t i o n k e y w o r d s t a i l i n g c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o n m a g n e t i z a t i o nr o a s t i n g f l o t a t i o n i i i 目录 摘要 i a b s t r a c t s i i 第l 章绪论 1 1 1 尾矿资源 l 1 1 1 尾矿资源污染现状 2 1 1 2 尾矿资源利用现状 4 1 2 磁化焙烧 6 1 2 1 焙烧原理 7 1 2 2 影响磁化焙烧的主要因素 8 1 2 3 磁化焙烧技术应用现状 1 0 1 3 铜硫浮选分离 13 1 3 1 铜硫分离工艺流程 1 3 1 3 2 铜硫分离实际应用 1 4 1 3 3 铜硫分离难点 1 6 1 4 课题研究目的与意义 1 7 1 5 课题研究内容 18 第2 章试样 药剂及研究方法 l9 2 1 试样矿样 1 9 2 2 试验药剂 19 2 3 试验仪器与设备 2 0 2 4 研究方法 2 0 2 4 1 试验研究方法 2 0 2 4 2 测试分析方法 2 0 第3 章矿石特性研究及原则工艺流程选择 2 3 3 1 矿物组成及含量分析 2 3 3 2 矿物主要元素赋存状态 2 3 3 3 矿物嵌布特征 2 4 3 4 原则工艺流程选择 2 6 第4 章磁选试验 2 7 4 1 预选试验 2 7 4 1 1 弱磁选磨矿细度试验 2 8 4 1 2 弱磁选磁场强度试验 2 9 4 1 3 强磁选磁场强度试验 2 9 4 2 焙烧试验 3 0 4 2 1 磨矿细度 3 0 4 2 2j 某配比 3l 4 2 3 焙烧温度 3 2 4 2 4 焙烧时间 3 3 4 3 对比试验 3 4 4 3 1 全焙烧 弱磁选试验 3 4 4 3 2 弱磁选一弱磁尾矿焙烧一弱磁选试验 3 5 4 4 小结 3 6 第5 章浮选试验 3 8 5 1 强磁尾矿异步浮选单因素试验 3 8 5 1 1 一段粗选硫酸铜用量试验 3 9 5 1 2 一段粗选丁黄药用量试验 3 9 5 1 3 二段粗选硫化钠用量试验 4 0 5 1 4 二段粗选丁黄药用量试验 4 0 5 2 铜硫分离试验 4 1 5 3 浮选流程开路试验 4 3 5 4 浮选流程闭路试验 4 6 5 5 选矿产品工艺矿物学研究 4 9 5 6 黄铜矿 黄铁矿可浮性的s e m e p m a 分析 5l 第6 章结论 5 5 致谢 5 8 参考文献 5 9 攻读硕士学位期间发表的论文及参与项目 6 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 尾矿资源 第1 章绪论 矿产资源是指经过地质成矿作用 埋藏于地下或露于地表并具有开发利用 价值的矿物或有用元素的含量达到具有工业利用价值的集合体 矿产资源是重 要的自然资源 是社会生产发展的重要物质基础 现代社会人们的生产和生活 都离不开矿产资源 1 1 矿产资源属于非可再生资源 其储量是有限的 到目前为 止 全世界已发现的矿物有3 3 0 0 多种 其中有工业意义的1 0 0 0 多种 每年开 采各种矿产1 5 0 亿t 以上 包括废石在内则达1 0 0 0 亿t 以上 2 1 以矿产品为原 料的基础工业和相关加工工业产值约占全部工业产值的7 0 左右 由于矿产资 源开发过程中丢弃的大量废石和尾矿所带来环境污染 成为当今世界持续发展 面临的最重要的问题之一 不论从全球还是从中国看 矿产资源开发对社会经 济和生态环境的意义都是十分重要的 矿产资源包括金属矿 非金属矿和能源 矿三大类 矿产资源是重要的自然资源 据有关资料介绍 我国约有9 2 0 5 以上的能源 8 0 以上的工业原料和7 0 以上的农业生产资料都直接或间接地来源于矿产资 源 3 4 进入2 l 世纪 中国 印度等中国发展中国家纷纷进去或即将进入工业 化阶段 全球矿产资源的消费需求 将不可避免地出现新一轮高涨 我国虽是 一个矿产资源大国 但由于人口基数大 人均拥有的矿产数量却很低 这在一 定程度上制约了我国经济的发展 在工业上用量最大 对国名经济发展有重要意义的金属矿产主要有铁 锰 铜 铅 锌 铝 镍 钨 铬 锑 金 银等 这些矿石储量和开采量都很大 但因矿石的品位普遍较低 多数为贫矿 需要经过选矿加工后才能作为冶炼原 料 所以就产生出大量的尾矿 如铁尾矿产出约占原矿石量的6 0 0 5 以上 5 尾矿 就是在选矿厂在特定经济技术条件下 将矿石磨细 选取 有用组 分 后所排放的废弃物 也就是矿石经选别出精矿后剩余的固体废料 一般是 由选矿厂排放的尾矿矿浆经自然脱水后所形成的固体矿业废料 是固体工业废 武汉理工大学硕士学位论文 料的主要组成部分 其中含有一定数量的有用金属和矿物 可视为一种 复合 的硅酸盐 碳酸盐等矿物材料 并具有粒度细 数量大 成本低 可利用性大 的特点 6 通常尾矿作为固体废料排入河沟或抛置于矿山附近筑有堤坝的尾矿库 中 随着尾矿量的增加 尾矿坝越堆越高 堆坝和管理工作量越来越大 越来 越困难 细粒尾矿还会对大气 土壤和水资源产出严重污染 尾矿库还有发生 事故的危险 一旦发生 后果十分严重 7 有价矿产资源综合回收与利用水平成为衡量一个国家经济与技术发展水平 的标志之一 受经济和技术发展水平的制约 世界各国在有价矿产资源综合回 收与利用方面的差距较大 8 西方发达国家伴生金属的综合回收率大多在8 0 以 上 综合回收伴生金属的产值可占总产值的3 0 以上 9 随着尾矿量的增多 尾 矿坝越堆越高 堆坝和管理工作越来越大 越来越困难 特别是细粒尾矿及浮 选厂排出的尾矿 对农田 水源产生污染 严重影响着环境 矿产资源是一种 不可再生的资源 在矿产资源日益减少和环保呼声日渐高涨的今天 选矿厂尾 矿中有价矿产资源的综合回收与利用技术研究倍受世界各国政府与矿山企业的 重视 1 0 1 因此 如何将尾矿加以利用 变废为宝 化害为利 走出一条资源开 发与环境保护相协调的矿业发展道路 绿色矿业 之路 对矿产资源不断开采和利用的同时 尾矿的产生量也在与日俱增 据统计 数据显示 目前 仅我国在国米经济中运转的矿物原料约5 0 亿t 世界各国每 年采出的金属矿 非金属矿 煤 黏土等在1 0 0 亿t 以上 排出的废石及尾矿 量约5 0 亿t 以有色金属矿山累计堆存的尾矿为例 美国达到8 0 亿t 前苏联 为4 1 亿m 3 在我国 我国现有大大小小的尾矿库4 0 0 多个 全部金属矿山堆存 的尾矿则达到5 0 亿t 以上 而且以每年产出5 亿t 尾矿的速度增加 目前我国 铁矿山年排出尾矿量约1 3 亿t 有色矿产年排出尾矿约1 4 亿t 黄金矿山每 年排出的尾矿量达2 4 5 0 万g 而且随着经济的发展 对矿产品需求大幅度增加 矿业开发规模随之加大 产出的选矿尾矿数量将不断增加 加之许多可利用的 金属矿品位日益降低 为了满足矿产品日益增长的需求 选矿规模越来越大 因此产出的选矿尾矿数量也将大量增加 而大量堆存的尾矿 给矿业 环境 及经济等造成不少的难题 1 1 1 1 1 尾矿资源污染现状 1 首先 尾矿造成了矿产资源严重浪费 2 武汉理工大学硕士学位论文 由于尾矿中不仅含有可再选的金属矿和非金属矿等有用组分 而且就是不 可再选的最终尾矿也有不少用途 因此浪费与尾矿中的有用组分数量也是相当 可观的 在我国由于大多数矿山的矿石品位低 大多呈多组分共 伴 生 矿 物嵌布粒度细 再加上我国选矿设备陈旧 老化现象普遍 自动化水平低 管 理水平不高 选矿回收率低 其结果是必然造成资源的严重浪费 例如云锡老 尾矿数量已达l 亿t 以上 其中平均含锡为0 1 5 损失的金属锡达2 0 万t 以 上 吉林夹皮沟金矿 老矿区金矿尾矿存量约3 0 万t 含金品位约o 4 0 6 9 t 新 尾矿库 1 1 5 9 t 老尾矿库 损失的金的金属量约为1 6 t 铝2 8 0 t 银2 t 铅 5 0 0 t 陕西双王金矿 选金尾矿中含有纯度很高的钠长石 储量达数亿t 成为 仅次于湖南衡山的第二大钠长石基地 若加工成半成品钠长石粉 其价值就高 达2 0 0 亿元 如若只作为金矿回收金石 尾矿中就浪费了相当可观的重要的非 金属矿资源钠长石 目前 我国有色金属矿山的采选综合回收率只有3 3 可见有色金属在尾 矿中流失的严重性 就铁矿山而言 年排出尾矿量1 3 亿t 平均含铁1 1 相 当于有1 4 1 0 万t 的金属铁损失于尾矿中 1 9 9 7 年全国黄金矿山金的总回收率为 8 6 4 6 约有1 8 2 0 t 金存在于尾矿中 2 其次 堆存尾矿占用大量土地 堆存投资巨大 目前 除了少部分尾矿得到应用外 相当数量的尾矿只有堆存 占用土地 数量可观 而且随着尾矿数量增加而利用量不大的状况仍然继续 占用土地数 量必将继续扩大 据粗略统计 我国2 0 0 0 年尾矿废石破坏土地和堆存占地达到 1 8 7 2 4 7 万k m 2 且每年以3 0 0 4 0 0 k i n 2 的速度增加 其中包括大量的农用 林 用土地 即使占用的土地目前尚未耕种或宜不宜耕种 但毕竟减少了今后开垦 耕种的后备土地资源 对我国这样一个人口众多 人均耕地面积很少的农业大 国显然是严重的威胁 给社会造成的压力和难题是永久的 另外 修建 维护和维修尾矿库及因建尾矿库征地所需的费用也是相当可 观的 尾矿处理设施时结构复杂 投资巨大的综合水工构筑物 其基建投资占 整个采选企业费用的5 4 0 尾矿库的维护的维修更要消耗大量的资金 据统 计 我国冶金矿山每吨尾矿需尾矿库基建投资1 3 元 生产经营管理费用3 5 元 全国现有的4 0 0 多个尾矿库 每年的营运费用就达7 5 亿元 3 同时 尾矿也造成严重环境污染 尾矿再选矿过程中经受了破磨 体重减小 表面积较大 堆存时易流动和 坍塌 造成植被破坏和伤人事故 尤其在雨季极易引起坍陷和滑坡 而随着尾 3 武汉理工大学硕士学位论文 矿数量的不断增加 尾矿库坝体高度也随之增加 不安全隐患日益增大 我国 已发生过大小事故数十次 其中7 次造成人身伤亡 死亡人数近3 0 0 人 最严 重的一次是云锡大谷都尾矿库溃坝事故 3 6 8 万t 尾矿像泥石流一样向下游倾泻 掩埋万亩农田和村庄 伤亡近2 0 0 人 导致选矿厂停产3 年之久 同时 尾矿 成分及残留选矿药剂对生态环境的破坏严重 尤其是含重金属的尾矿 其中的 硫化物产生酸性水进一步淋浸重金属 其流失将对整个生态环境造成危害 残 留于尾矿中的氯化物 氰化物 硫化物 松油 絮凝剂 表面活性剂等有毒有 害药剂 在尾矿长期堆存时会受空气 水分 阳光作用和自身相互作用 产生 有害气体或酸性水 加剧尾矿中重金属的流失 流入耕地后 破坏农作物生长 或使农作物受污染 目前 我国因尾矿造成的直接污染土地面积已达百万亩 间接污染土地面积1 0 0 0 余万亩 中国冶金矿山9 个重点选厂附近的1 4 条河流 被污染 粉尘使周围土地沙化 造成3 5 3 1 亩农田绝产 4 0 2 9 亩农田减产 鞍山 前峪尾矿库扬尘危害达1 5 k m 2 白云鄂博铁矿尾矿是在草原上筑坝贮存 占地 l lk m 2 污染草原 金川镍矿的尾矿砂扬过2 5 m 的挡砂墙 污染范围达l o k m 2 1 2 1 1 2 尾矿资源利用现状 当前科学技术的进步 尤其是选矿 冶金及非金属材料在各个领域广泛的 应用 都为尾矿利用奠定了坚实的技术基础 尾矿的综合利用主要包括两方面 一是尾矿作为二次资源再选 再回收有用矿物 精矿作为冶金原料 如铁矿 铜矿 铅锌矿等矿的尾矿再选 继续回收铁精矿 铜精矿 锡精矿 铅锌精矿 或其它矿物精矿 而是尾矿的直接利用 是指未经过再选的尾矿直接利用 即 将尾矿按其成分归类为某一类或几类非金属矿来进行利用 如利用尾矿筑路 制备建筑材料 作采空区填料 作为硅铝质 钙镁质等重要非金属矿用于生产 高新制品 1 3 在矿冶领域里 世界上工业发达国家已把无废料矿山作为矿山的开发目标 把尾矿综合利用的程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志 对 尾矿的回收利用工作国外研究的比较早 也比较好 美国 前苏联 加拿大都 投入了大量的资金 目前已取得的明显的经济效益和社会效益 1 4 l 例如 前 苏联克里沃罗格磁铁石英岩 仅回收磁铁矿 每年便可多产铁品位6 5 的铁精 矿2 0 0 万t 美国国际矿产和化学公司综合回收明尼苏达州铜 镍尾矿中的铅 每年可得6 0 万t 铅金属 前捷克斯洛伐克最大的重晶石 菱铁矿矿床选厂尾 4 武汉理工大学硕士学位论文 矿库约存8 0 0 万t 尾矿 该尾矿含铁1 7 2 2 重晶石3 5 1 2 采用强磁选 机磁选 可获得品位3 4 6 回收率7 0 的菱铁矿精矿 回收率6 5 7 0 b a s 0 4 含量为9 5 的重晶石精矿 1 6 1 1 7 我国尾矿研究利用工作起步的稍晚 但最近几年来发展迅速 2 0 世纪8 0 年代 以来 一些矿山企业迫于资源枯竭 环境保护以及解决就业问题等多种压力 开始重视对尾矿资源的开发利用 以及随着尾矿矿物学及工艺矿物学研究的深 入 在尾矿中回收有价金属与非金属元素 尾矿制作建筑材料 磁化尾矿做土 壤改良剂 尾矿整体利用等方面已经取得了实用性成果 埘4 2 0 l 1 尾矿中回收有用金属与矿物 尾矿中包含很多丰富的有价金属元素 这些埋藏在尾矿中的有用组分含量 过高 造成巨大损失 目前就我国的铁矿山而言 选矿厂入选原矿量达2 1 5 亿 t 年排出尾矿量高达1 3 亿吨 占入选矿石量的6 0 4 6 平均铁品位1 l 相当于1 4 1 0 万吨铁埋藏在尾矿中 这是潜在的巨大财富 江西铜业公司下属的 银山铅锌矿每年产尾矿5 0 万t 左右 尾矿中绢云母含量仅次于石英 它在铅锌 尾矿 铜硫尾矿 尾矿库尾矿中的含量分别为3 3 3 4 和2 9 绢云母储量 达3 6 0 万t 选厂采用浮选法从铅锌尾矿和铜硫尾矿中回收绢云母 选别结果为 铜硫尾矿的绢云母回收率为6 3 7 9 武钢矿业公司各个铁矿山累计产铁1 7 3 4 9 万吨 尾矿达到5 3 6 3 8 7 万吨 经强磁选机回收可获得品位6 0 以上的铁精矿 马八家子铅锌矿选矿尾矿处量3 0 0 万t 以上 含银量高 达6 9 9 4 趴 将其再磨 至 0 0 5 3 m m 9 1 6 解离银 用碳酸钠做调整剂 3 0 0 9 t 丁胺黑药 5 3 9 t 和丁 黄药 6 3 9 t 作捕收剂 2 号油 8 鲈 作起泡剂 栲胶 1 0 0 9 t 做抑制剂 浮 选出含银精矿 品位达1 1 9 3 8 5 9 t 回收率6 3 7 4 产值约2 2 3 万元 2 尾矿在建材工业中的应用 尾矿在资源特征上与传统的建材 陶瓷 玻璃原料基本相近 实际上是已 加工成细粒的不完备混合料 加以调配即可作粉碎和其他处理 制造出的产品 往往节省能耗 成本较低 一些新型产品往往价值较高 经济效益十分显著 工艺实验表明 大多数尾矿可以成为传统原料的代用品 乃至成为别具特色的 新型原料 如高硅尾矿 s i 0 2 6 0 可用作建筑材料 公路用砂 陶瓷 玻璃 微晶玻璃花岗岩及硅酸盐新材料原料 高铁 f e 2 0 3 1 5 或含多种金属的尾矿 可作色瓷 水泥配料及新型材料原料等 马鞍山矿山研究院采用齐大山 歪头 山铁矿的尾矿 成功地制成了免烧砖 其以细尾砂 s 1 0 2 7 0 为主要原料 配 入少量骨料 钙质胶凝材料及外加剂 加入适量的水 均匀搅拌后在6 0 t 的压力 5 武汉理工大学硕士学位论文 机上以1 9 6 1 1 4 7 m p a 的压力下模压成型 各项指标都达到国家建材局颁布的 非烧结黏土砖技术条件 规定的1 0 0 号标准砖的要求 3 尾矿在充填采矿法中的应用 近年来 应用充填采矿法的选矿厂越来越多 充填采矿法是直接利用尾矿 的最有效途径之一 此法就地取材 可省去扩建 增建尾矿库的费用 加之井 下无轨自行设备的广泛应用 充填采矿法已成为一种高效的开采方法 取得了 良好的社会效益和经济效益 原苏联阿奇赛公司使用积存于尾矿库中的全尾砂 作充调料 尾砂中 4 3 微米粒级占7 0 每l m 3 充填料将的成分为 于尾砂 15 5 0 1 6 0 0 k g 4 0 0 号水泥8 0 1 4 0 k g 水4 0 0 4 2 0 k g 矿山充填倍线一般为每7 最 大达到9 充填能力为1 2 0 m 3 h 充填体2 8 天龄期的单轴抗压强度为1 1 5 m p a 成 缩率为m 1 5 江西铜陵有色金属公司 实施了尾沙充填 目前该公司正在开展 全尾矿充填研究 又如凡口铅锌矿和焦家金矿利用尾矿作采空区充填料 其尾 矿利用率分别达9 5 5 0 以上 4 尾矿在土地复垦中的应用 土地复垦是对在生产建设过程中 因空损 塌陷 压占等造成破坏的土地 进行整治 使其恢复到可供利用状态的活动 尾矿复垦是指在尾矿库上复垦或 利用尾矿再适宜地点充填造地等与尾矿有关的土地复垦工作 1 9 8 8 年1 1 月 国 务院颁布了 1 的多铁矿物铁矿石 皆可用于中性磁化 焙烧法处理 此法是将这些矿石与空气隔绝加热 至适宜的温度后 使碳酸铁 矿物分解生成磁铁矿 对于后一种的含多铁矿物铁矿石 由于碳酸铁矿物分解 出一氧化碳 可将赤铁矿或褐铁矿还原成磁铁矿 2 9 3 氧化还原焙烧 含有菱铁矿 赤铁矿或褐铁矿的铁矿石 在菱铁矿与赤铁矿的比值小于1 f e c 0 3 f e 2 0 3 6 0 0 8 0 0 9 m 3 对含黄铁矿较少的 矿石 要使矿浆p h 值达到1 0 1 2 为了避免石灰用量过大造成 跑槽 和精矿 武汉理工大学硕士学位论文 难以处理 可以补加少量氰化物或用更有选择性的捕收剂 近年更重视用e c t c 类可以在较低p h 值下能浮铜而不浮黄铁矿的捕收剂 2 石灰 亚硫酸盐法 对于原矿含硫高或含硫虽不高 但含泥高或黄铁矿不易被石灰抑制的铜硫 矿石 用石灰加亚硫酸 或s 0 2 抑制黄铁矿 并注意加强搅拌 在p h 6 5 7 的弱酸性介质中应用此法有效 与石灰法比较 此法操作稳定 铜的指标好 后面活化黄铁矿的硫酸用量低 3 石灰 氰化物法 适用于黄铁矿活性较大 不易被石灰抑制的矿石 缺点是氰化物对环境污染较大 应力求用其它方法代替 至于铜硫分离浮选的原则流程大概可分为5 类 1 直接分离浮选 适用于含硫量高的块状含铜黄铁矿 矿石经细磨之后 抑制黄铁矿浮出黄铜矿 尾矿即为硫精矿 2 优先浮选流程 当块状含铜黄铁矿中含硫较低 用直接分离浮选流程 不能得到合格硫精矿时用此流程 先浮出黄铜矿 再浮选铜的尾矿得硫精矿 浸染状的铜硫矿石也可采用此流程 优先浮选铜时要控制抑制剂的用量 以节 省浮选黄铁矿时的硫酸用量 3 混合 优先浮选流程 适用于浸染状铜硫矿石 在磨矿粒度较粗 矿 浆碱度较低的条件下 先浮出铜硫混合精矿 然后加入抑制剂进行混合精矿再 磨 然后在高碱度矿浆中抑制黄铁矿 浮出铜精矿 4 泥砂分选流程 铜硫矿石经过磨矿后 如果矿砂部分含硫足够高 且 大部分脉石富集在细泥中 用这一流程可减少矿泥对铜浮选的影响 同时有利 于提高硫精矿的质量 5 选冶联合流程 适合于矿石氧化严重 含氧化铜较多的铜硫矿石 将 矿石粉碎到一定程度后进行选矿脱泥 矿泥经固液分离后 用海绵铁置换液相 中的铜离子 或用离子交换一萃取一电积方法等回收液相中的铜离子 洗矿后 的矿砂则用浮选方法处理 1 3 2 铜硫分离实际应用 实际应用中 国内大部分铜矿企业在充分认识其矿石性质和铜硫分离经验 不断积累的基础上 探索出了适合自身发展的分选流程 具有代表性的有 德兴铜矿选矿厂是大型斑岩铜矿m 铜硫分离工艺流程 先后经历过低碱 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 度铜硫浮选工艺 异步混合浮选工艺和优先一混合浮选流程的发展历程 药剂 制度也历经几次改革 p i i 由1 2 以上变为1 1 再变为8 左右 同时起泡剂用量 也略微有所增加 捕收剂开始设计为黄药 1 9 9 9 年将三种黄药配合使用 w y 8 9 w 乙黄药 w 丁黄药 l 5 4 2 0 0 2 年用c s u o a 捕收剂 2 0 0 3 年改用m a 1 捕收剂 它具有浮选速度快 捕收力强的特点 起泡剂开始设计为 m i b c 1 9 9 7 年改用2 0 4 号起泡剂 2 0 0 0 年已改用1 1 1 号起泡剂 其2 0 0 2 年生 产指标见表1 4 表1 4 大山选矿厂2 0 0 2 年全年生产指标一 永平铜矿铜硫浮选工艺经历了全混合浮选 分布优先浮选工艺到等可浮 或 称部分混选 工艺的技术改造 4 l 指标稳步提高 浮选药剂为石灰3 0 0 0 9 t 选 通捕收剂为丁胺黑药7 0 卧 选硫捕收剂为丁黄药7 0 9 t 2 0 0 0 年生产指标为 原 矿品位含铜0 6 0 4 硫8 2 5 铜精矿品位2 2 5 0 铜回收率8 2 9 2 2 0 0 4 年试验了铜快速 开路优先浮选工艺流程 配用高效选择性铜捕收剂e x p 铜精 矿品位可提高到2 4 5 0 铜回收率可提高到8 8 1 0 城门山铜硫矿是2 0 0 2 年正式投产的铜硫矿山 矿石中黄铁矿含量较高 铜 矿物以次生铜矿物为主 含有少量的黄铜矿 该选矿厂运用了旋流器和浮选组 合的工艺 可以获得较好的选矿技术指标 该选矿厂选硫的系统工艺流程为 选铜尾矿进入砂泵池 经砂泵 沃漫泵8 6 e a h 为了稳定旋流器的给矿压力 采用变频调速器调节砂泵的转速 泵入旋流器组 8 台 2 5 0 m m 其沉砂进入浮 选机 8 1 4 槽 两次粗选 一次精选 其溢流进入高效浓密机 g n 2 5 硫精矿进入3 0 m 浓密机 其底流进入陶瓷过滤机 h t g 1 8 其生产产品硫精 矿含硫大于3 5 水分9 1 0 按照正正常的生产 按年几乎产硫精矿9 万 吨计算 年可增效益1 0 0 0 万吨以上 4 0 l 新桥矿业公司与江西理工大学探索低碱铜硫矿分选工艺 其之前采用的选 矿工艺流程为一次磨矿 经大量石灰调节p h 至1 l 以上 优先浮选得到铜精矿 但随着资源条件变化 入选矿石性质变化 原流程己不能适应原矿性质变化 为此 其开展了 低碱度铜硫分选 和 无硫酸清洁选硫 两部分实验室小型 1 5 武汉理工大学硕士学位论文 试验 4 2 1 在选矿工艺中不加或者少加石灰低碱介质 选用选择性 捕手能力适 中的低碱组合捕收剂优先浮选铜矿物 选铜尾矿原浆再选硫 经试验测算 在 年产6 0 万t 的条件下 仅选硫药剂成本即可年节约8 0 0 余万元 目前 低碱分 选探索研究己取得初步成果 其重要意义是要在低碱介质中保证铜精矿品位的 前提下 最大限度地保证铜回收率 达到选铜与选硫两个浮选系统整体实现最 佳的经济效益 建德铜矿选矿厂矿石为铜 锌 硫复杂多金属硫化矿 分离难度较大 选 矿厂采用硫酸锌与亚硫酸钠组合药剂配合来抑制黄铁矿 优先浮选铜的工艺流 程 4 3 1 选铜流程系统经过单槽一次粗选 二次扫选 二次精选得铜精矿 选得 的尾矿进入选硫系统 经过一次粗选 一次扫选 一次精选得硫精矿 最终尾 矿丢掉 丰山铜矿选矿厂矿石类型主要为含铜矽卡岩 少量为含铜花岗闪 长斑岩 含铜大理岩 和含铜绿泥石 磁铁矿 该选矿厂使用粗精矿再磨铜硫分离的浮 选流程 并添加混合捕收剂 同时降低反应p h 值 强化混合浮选 在铜硫分离 浮选作业添加有助于金银回收的捕收剂 从而提高了铜金银的回收率 1 3 3 铜硫分离难点 1 黄铁矿可浮性变化很大 铜硫矿石浮选的关键是铜矿物和硫化铁矿物的分离 工业生产中最常见的 是使用抑硫浮铜的工艺 铜硫矿石中硫矿物最主要的是硫化铁矿物 而硫化铁 矿物主要以以黄铁矿为主 因此黄铁矿的可浮性差异直接影响到铜硫浮选分离 效果 不同来源地的黄铁矿 其表面结构的不均匀 抑或是晶格缺陷不同 便 会直接导致黄铁矿的可浮性能变化较大 黄铁矿的可浮性还与以下因素有关 1 杂质含量 含金 钴 铜杂质的黄铁矿可浮性较其它杂质的要好 2 结晶形态 八面体的黄铁矿较六面体的可浮性要好 3 铜离子的活化影响 受铜离子活化 过的黄铁矿可浮性要好一些 黄铁矿可浮性的差异变化 让铜硫分离难以控制 因此 对黄铁矿的有效抑制是浮选铜硫矿石的难点之一 删 2 原矿中可溶性盐的影响 铜硫矿石的氧化带和次生带中 大量的铜矿物以及硫化铁矿物被氧化 在 此环境下环境p h 值有时小于4 此时金属离子含量一般较多 其中的铁离子对 铜矿物有一定的抑制作用 而铜离子对黄铁矿的浮选有一定的活化作用 与浮 1 6 武汉理工大学硕士学位论文 铜抑制硫的需要相反 所以 原矿中可溶性盐对铜硫浮选分离的影响很大 在 生产实践中 一般加入大量的石灰来沉淀原矿中可溶性的离子和提高矿浆p h 值 以此来抑制黄铁矿的影响 但添加大量石灰的同时 对硫的活化和铜硫分离浮 选带来一定困难 3 伴生金银综合回收问题 在自然界中 贵金属金经常以自然金状态出 但有时候也以各种化合物状 态产出 经常与黄铜矿 黄铁矿以及雌黄铁矿等硫化矿物伴生 贵金属银也经 常与各种硫化矿物伴生 据统计 我国伴生银占总储量7 4 以上 有色金属矿 中回收伴生银的回收率在7 0 8 0 之间 浮选方法是回收伴生金银最主要的方 法 在铜硫矿物浮选中要考虑伴生金银的回收利用问题 使金银都能富集到铜 精矿产品中 所以 在铜硫浮选过程中要尽可能使金银矿物进入铜精矿 在浮 选药剂的选择上 要尽可能的考虑捕收剂和抑制剂对伴生矿物的影响 因此在 现阶段 国内外开始研究和应用各类新捕收剂和抑制剂 4 5 弘引 同时也优化浮选 工艺 4 9 1 5 1 1 4 含泥量的影响 在铜硫矿石中一般含泥量较多 特别是长江中下游地区含泥量较为严重 若采用脱泥设备 会附带损失一部分的金属量 降低了精矿的回收率 即使加 入一定的分散剂也不能达到理想的效果 5 铜矿资源贫 细 杂化的影响 如今 随着铜矿资源也跟其它金属矿资源一样 具有贫 细 杂化的特征 因此所需处理的低品位的矿石的矿量比例在增大 细粒嵌布的矿石居多导致矿 石物质组成和相互之间嵌布关系更为复杂 因此要想获得高指标的铜硫分离 难度愈来愈大 5 2 1 课题研究目的与意义 随着原生矿产资源的不断开发利用与渐进枯竭 从尾矿中回收利用有价资 源已成为全球关注的热点问题 尾矿不仅占用大量土地 而且可能给人类生产 生活环境带来严重污染和危害 同时 尾矿资源也是一种潜在的二次资源 里 面包含了丰富的矿产资源 在2 l 世纪对矿产资源极度渴求的今天 如何开发尾 矿资源的回收和利用 已成为实现可持续发展的必要环节 本课题目的在于通过对该铁矿尾矿库矿样进行工艺矿物学研究 进行相对 1 7 武汉理工大学硕士学位论文 试验和分析 寻求有效回收其中的f e c u s 等有价矿产元素的药剂制度和工 艺流程 获得较好的f e c u s 的回收率和品位 实现经济有效的回收方案 达到资源二次利用化的目的 1 5 课题研究内容 本论文主要研究如何有效的回收大冶铁矿尾矿库的有价元素 主要包括铁 铜 硫元素 研究了大冶尾矿的工艺矿物学特征 通过探索性试验和比较 拟 首先采用磁选富集铁精矿 然后浮选回收c u s 元素的原则流程 通过运用磁 选和磁化焙烧等工艺回收铁 比较了几种不同的磁选 焙烧选别方案 确定最 佳的工艺流程 通过选择确定各种浮选药剂和浮选工艺流程来回收铜硫矿物 主要内容如下 1 研究大冶尾砂的工艺矿物学特征 主要通过物相分析研究该尾砂的化学成分和物相组成 了解该尾砂各种矿 物组成和含量 通过扫描电镜了解各种金属的产出形式 2 研究回收金属铁的方案 主要通过弱磁选 强磁选和磁化焙烧选矿工艺来富集回收铁 研究流程包 括 弱磁选一弱磁尾矿强磁选一强磁精矿磁化焙烧一弱磁选工艺 弱磁选一弱磁尾 矿磁化焙烧一弱磁选工艺 尾砂全焙烧一弱磁选工艺 确定最优工艺条件 主要 包括磁场强度 磨矿细度 焙烧温度 焙烧时间 还原剂用量等试验条件 3 研究回收铜硫的方案 浮选回收c u s 工艺中 由于不同硫化矿物的可浮性不同 其最佳浮选介 质条件也不一样 因此考虑采用异步浮选工艺 分步浮选出可浮性不同的硫化 矿物 为了实现铜 硫矿物的有效分离 进行铜一硫分离调整剂的探索试验 选择有效铜一硫分离调整剂 并开展开路 闭路试验 以期获得最佳铜硫分离 效果 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章试样 药剂及研究方法 2 1 试样矿样 试验矿样取自大冶某铁矿尾矿库 其化学成分见表2 1 表2 1 矿物主要化学成分分析 从表1 可以看出 矿样中的有价元素主要有f e c u s 等 原矿铁品位为 2 1 7 7 主要杂质成分为a 1 2 0 3 和c a o 含量分别为6 7 0 和1 3 4 5 2 2 试验药剂 2 2 试验药剂一览表 1 9 武汉理工大学硕士学位论文 2 3 试验仪器与设备 试验中主要仪器设备见表2 3 表2 3 试验设备一览表 2 4 研究方法 2 4 1 试验研究方法 对原矿进行矿物工艺学研究与分析 研究该矿物的主要化学组成及含量分 析 研究该矿的矿物组成及含量分析 了解矿物中主要元素的赋存状态 了解 矿物中各目的矿物的嵌布特征 在矿物工艺学研究与分析基础上 采用磁选富 集铁精矿 然后浮选回收c u s 元素的原则流程 并开展磁选和浮选工艺条件 试验 利用单因素条件试验法 即每次试验只变动一个因素 确定最佳的磁选 工艺流程和浮选工艺流程 通过比较三组磁选试验流程 来确定回收铁的选别 工艺流程 通过异步浮选 回收铜硫矿物 同时通过试验流程的探索选择铜硫 分离的药剂 选择有效回收铜硫元素的药剂制度及工艺流程 并开展开路试验 和闭路试验 最后对选矿产品进行理论分析 研究机理 2 4 2 测试分析方法 1 x 射线衍射法 x 射线射线 主要是利用x 射线对晶体进行衍射 利用其衍射数据对样品中 武汉理工大学硕士学位论文 存在的物相 不是化学成分 进行鉴别 其理论依据是 x 射线是一种波长很短 约2 0 0 0 6 埃 具有很高的穿透能力 能透过可见光不能透过的物体 并能 使荧光物质发光 照相乳胶感光 气体电离 任何一种结晶物质都具有特定的 晶体结构 在一定波长的x 射线照射下 每种晶体物质都给出自己特有的衍射 花样 即衍射谱线 不可能存在衍射花样完全相同的两种不同物质 由不同物 质组成的混合物的衍射花样是混合物中各物相衍射花样的机械叠加 利