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        鞍鋼東部尾礦工藝礦物學(xué)研究

        2018-07-10 09:22:52唐志東陳國(guó)巖曲孔輝韓躍新
        金屬礦山 2018年6期
        關(guān)鍵詞:脈石赤鐵礦褐鐵礦

        唐志東 陳國(guó)巖 曲孔輝 韓躍新

        (1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院,遼寧沈陽(yáng)110819;2.鞍鋼礦業(yè)集團(tuán)關(guān)寶山礦業(yè)有限公司,遼寧鞍山114043)

        我國(guó)是鋼鐵生產(chǎn)大國(guó),但鐵礦石鐵品位低,鐵尾礦產(chǎn)出率較高,通常達(dá)到60%以上[1]。目前,國(guó)內(nèi)鐵礦山尾礦再選綜合利用率低,對(duì)于鐵尾礦的處理方法普遍是堆放于尾礦壩中。這不僅要浪費(fèi)大量土地,還會(huì)消耗大量資金用于尾礦壩的建設(shè)和維護(hù),甚至?xí)l(fā)安全事故[2-3]。此外,尾礦中的有害物質(zhì),如殘留的選礦藥劑、重金屬等對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響[4-5]。鞍鋼礦業(yè)集團(tuán)東部尾礦為齊大山選礦廠(齊選)、齊大山鐵礦選礦車間(齊礦)和鞍千礦業(yè)公司選礦廠(鞍千)排放的混合尾礦,年排放量2 850萬(wàn)t,屬于高硅(SiO2>65%)、含鐵(TFe>10%)、低硫磷型尾礦[6],具有較大的潛在回收價(jià)值,對(duì)該尾礦中鐵礦物的再次回收利用,具有顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

        無(wú)論是對(duì)原生礦石還是礦山尾礦,詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究對(duì)選礦工藝流程的制定均具有非常重要的作用[7-10],但目前關(guān)于鞍鋼東部尾礦工藝礦物學(xué)鮮有詳盡的研究。本文通過(guò)光學(xué)顯微鏡、X射線衍射、化學(xué)分析等手段對(duì)該尾礦的工藝礦物學(xué)特性進(jìn)行了詳細(xì)研究,為該尾礦的綜合利用提供依據(jù)[11,12]。

        1 試樣的化學(xué)組成

        試驗(yàn)礦樣由鞍鋼礦業(yè)公司提供,為齊選、齊礦和鞍千3個(gè)選廠尾礦的混合樣,按照3個(gè)選廠尾礦年產(chǎn)量進(jìn)行配比,得到的試樣細(xì)度及鐵品位情況如表1所示。

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        試樣化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表2。

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        由表2可知,試樣主要有價(jià)元素Fe品位為10.60%,主要雜質(zhì)成分為SiO2,含量高達(dá)76.22%,有害元素S、P含量很低。因此,試樣為高硅、低硫磷型鐵尾礦。

        為確定試樣中鐵元素賦存狀態(tài),對(duì)鐵元素進(jìn)行了物相分析,結(jié)果見(jiàn)表3。

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        由表3可知,試樣中鐵主要以赤(褐)鐵、磁性鐵的形式存在,是選礦的主要回收對(duì)象,這些鐵占總鐵量的90.11%,其余鐵則分布于硅酸鐵、碳酸鐵、硫化鐵等礦物中。

        2 試樣的礦物組成

        試樣X(jué)射線衍射分析結(jié)果見(jiàn)圖1,主要礦物組成分析結(jié)果如表4所示。

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        由圖1和表4可知,試樣中主要含鐵礦物為赤鐵礦和磁鐵礦,其次是褐鐵礦;主要脈石礦物為石英,其次是絹云母和綠泥石等。

        3 試樣篩分分析

        試樣篩分分析結(jié)果見(jiàn)表5。

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        由表5可以看出,粒級(jí)越細(xì),鐵品位越高,表明鐵礦物在細(xì)粒級(jí)有明顯的富集現(xiàn)象,-0.037 mm粒級(jí)鐵品位最高,達(dá)17.65%,對(duì)應(yīng)的鐵分布率為54.93%。

        4 試樣結(jié)構(gòu)構(gòu)造

        4.1 試樣結(jié)構(gòu)

        (1)交代結(jié)構(gòu)。試樣中赤鐵礦沿磁鐵礦的邊緣和孔隙交代磁鐵礦,形成交代結(jié)構(gòu)。

        (2)自形—半自形晶結(jié)構(gòu)。部分包裹在脈石礦物中的赤鐵礦、磁鐵礦以自形—半自形粒狀產(chǎn)出,晶面較完整的形成自形晶結(jié)構(gòu),僅保持部分晶面完好的形成半自形晶結(jié)構(gòu)。

        (3)填隙結(jié)構(gòu)。試樣中褐鐵礦沿赤鐵礦的裂隙、孔洞充填,形成填隙結(jié)構(gòu)。

        (4)包含結(jié)構(gòu)。試樣中不同鐵礦物之間或鐵礦物與脈石之間呈現(xiàn)相互包裹的現(xiàn)象,形成包含結(jié)構(gòu)。

        4.2 試樣構(gòu)造

        (1)片狀、網(wǎng)格狀構(gòu)造。試樣中部分磁鐵礦被赤鐵礦沿解理縫交代呈片狀、網(wǎng)格狀構(gòu)造。

        (2)浸染狀構(gòu)造。試樣中部分赤鐵礦、磁鐵礦以細(xì)粒狀浸染在脈石礦物中,形成浸染狀構(gòu)造。

        (3)脈狀穿插構(gòu)造。試樣中鐵礦物呈脈狀貫穿于脈石礦物中,形成脈狀穿插構(gòu)造。

        5 試樣主要礦物嵌布特征

        5.1 赤鐵礦

        赤鐵礦是試樣中的主要金屬礦物,含量為9.75%。常見(jiàn)赤鐵礦沿磁鐵礦的邊緣和孔隙交代磁鐵礦,有的以片狀、格狀沿磁鐵礦解理分布,與之形成連生顆粒(圖2(a)),少量以單體形式存在。在赤鐵礦與脈石礦物結(jié)合形成的連生體中,較多為沿邊界線呈線性彎曲狀的毗連型連生體,少量赤鐵礦的裂隙和孔洞中充填細(xì)粒的脈石礦物形成反包裹型連生體,有的以細(xì)粒狀包裹、半包裹在脈石礦物中形成包裹型連生體,還有少部分赤鐵礦以細(xì)脈狀充填在脈石礦物中形成細(xì)脈型連生體(圖2(b))。

        5.2 磁鐵礦

        磁鐵礦是試樣中的主要磁性礦物,含量為3.94%,多數(shù)呈細(xì)小粒狀嵌布,少量包裹在脈石礦物中的磁鐵礦呈自形、半自形粒狀分布。磁鐵礦單體數(shù)量較少,大部分與赤鐵礦和脈石礦物結(jié)合形成多種類型的連生體,磁鐵礦與脈石礦物多形成毗連型連生體,少量磁鐵礦包裹在脈石礦物中,形成包裹型連生體(圖2(c)、(d))。磁鐵礦與褐鐵礦結(jié)合形成的連生體較少見(jiàn)。

        5.3 褐鐵礦

        試樣中褐鐵礦含量較少,僅為1.34%,主要呈粒狀分布,解離度較低,常與赤鐵礦結(jié)合形成連生體,沿赤鐵礦的裂隙、孔洞充填(圖2(d)),有的褐鐵礦中包裹細(xì)粒的赤鐵礦,使得褐鐵礦與赤鐵礦之間較難解離。

        5.4 脈石礦物

        脈石礦物主要為非金屬礦物,呈粒狀,以細(xì)粒分布為主,粒度較赤鐵礦、磁鐵礦略粗。大部分脈石礦物呈單體顆粒形式存在(圖2(b)),部分脈石礦物與赤鐵礦、磁鐵礦等結(jié)合形成連生體顆粒。脈石礦物的連生體主要包括與鐵礦物毗連結(jié)合形成毗連型連生體,少量脈石礦物包裹細(xì)粒的鐵礦物形成包裹型連生體,另有極少量脈石礦物充填在赤鐵礦的孔隙中形成反包裹型連生體。

        6 主要礦物浸染粒度及解離度特征

        6.1 主要礦物浸染粒度

        試樣中主要礦物的嵌布粒度見(jiàn)圖3。

        從圖3可以看出,試樣中赤鐵礦在0.074 mm以上粒級(jí)中的分布率僅為4.72%,而在0.037 mm以下粒級(jí)中的分布率高達(dá)72.40%,可見(jiàn)赤鐵礦的嵌布粒度較細(xì);磁鐵礦顆粒均分布在0.074 mm以下粒級(jí)中,在0.037 mm以下粒級(jí)中的分布率高達(dá)77.27%,磁鐵礦嵌布粒度較赤鐵礦更細(xì);脈石礦物石英嵌布粒度明顯較鐵礦物粗,但仍以細(xì)粒為主,0.074 mm以下粒級(jí)分布率達(dá)61.94%。綜合來(lái)看,鐵礦物粒度不均勻,細(xì)粒赤鐵礦和磁鐵礦含量高,不利于鐵礦物的單體解離。

        6.2 主要礦物解離度特征

        對(duì)試樣中赤鐵礦、磁鐵礦和脈石礦物的解離情況進(jìn)行考察,結(jié)果見(jiàn)表6。

        注:Ht-赤鐵礦,Mt-磁鐵礦,Lim-褐鐵礦,G-脈石礦物

        由表6可知,赤鐵礦、磁鐵礦、脈石礦物的單體解離度分別為57.55%、42.05%、73.79%,連生體主要為赤鐵礦—脈石礦物型連生體、磁鐵礦—脈石礦物型連生體、赤鐵礦—磁鐵礦型連生體和赤鐵礦—磁鐵礦—脈石礦物型連生體。由主要礦物解離情況考察結(jié)果可知,赤鐵礦、磁鐵礦的單體解離度較低,多以連生體的形式存在,盡管可以利用磁選技術(shù)對(duì)其進(jìn)行回收獲得鐵精礦,但因其連生脈石礦物,所得精礦的鐵品位不會(huì)太高。若要高效回收其中的鐵礦物,必須使鐵礦物充分解離,尤其要減少弱磁性鐵礦物貧連生體的含量,因此需在預(yù)富集工藝中加入磨礦作業(yè)。

        7 試樣預(yù)富集方法建議

        試樣主要鐵礦物為赤鐵礦和磁鐵礦,且赤鐵礦和磁鐵礦顆粒粒度較細(xì),大部分小于0.037 mm,其中-0.01 mm粒級(jí)中赤鐵礦和磁鐵礦含量均為15%左右,且赤鐵礦和磁鐵礦單體解離度較低,分別為57.55%和42.05%,這是鐵礦物流失的重要原因。因此,欲提高預(yù)富集精礦品位,必須進(jìn)行磨礦以提高鐵礦物單體解離度??紤]到東部尾礦全部入磨量過(guò)大,投資高,生產(chǎn)成本大,因此,確定了東部尾礦預(yù)富集原則流程為磁選預(yù)先拋尾—磨礦—弱磁選—強(qiáng)磁選。根據(jù)探索試驗(yàn)推薦的預(yù)富集流程見(jiàn)圖4。

        8 結(jié)論

        (1)鞍鋼東部尾礦中主要有價(jià)元素鐵品位為10.60%,鐵主要以赤(褐)鐵礦、磁性鐵的形式存在,分別占總鐵的63.34%和26.77%;主要脈石成分為SiO2,含量高達(dá)76.22%,有害元素S、P含量很低。

        (2)試樣中鐵礦物粒度細(xì)小,赤鐵礦和磁鐵礦在-0.037 mm粒級(jí)有明顯的富集現(xiàn)象,分布率分別為72.40%、77.27%;脈石礦物嵌布粒度較粗,在0.074 mm以下粒級(jí)分布率為61.94%。赤鐵礦、磁鐵礦、脈石礦物的單體解離度分別為57.55%、42.05%、73.79%。

        (3)試樣鐵礦物嵌布粒度不均勻,且與脈石礦物緊密共生,嵌布關(guān)系復(fù)雜,若要高效回收其中的鐵礦物,必須使鐵礦物充分解離,因此在預(yù)富集工藝中加入磨礦作業(yè)。推薦的預(yù)富集工藝流程為磁選預(yù)先拋尾—磨礦—弱磁選—強(qiáng)磁選。

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