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    黃石市某尾礦庫尾礦礦物特征及綜合利用評價論文

    發布時間:2022-11-24 11:02:05 文章來源: SCI論文網 我要評論














    SCI論文(www.free-home-improvement-tips.com):
     
      摘要:初步查明黃石市某尾礦庫中三氧化鎢平均品位0.26%,三氧化鎢金屬量8574.17噸,次要礦產TFe平均品位13.85%,鐵金屬量458595.16噸。為實現尾礦資源化利用,詳細開展尾礦礦物特征性研究及綜合回收實驗,提出鎢、銅、磁性鐵、硫鐵礦等礦物的選礦回收工藝技術方案,及尾礦的綜合利用技術方案,為合理開發利用尾礦資源提供技術依據。
     
      關鍵詞:尾礦;三氧化鎢;浮選試驗;銅硫分離
     
      隨著我國經濟快速發展,傳統粗放型的經濟增長方式使得我國資源短缺的矛盾越來越突出,環境壓力越來越大。黃石市作為湖北省唯一大宗固體廢棄物綜合利用基地,對工業固廢資源二次開發及綜合循環利用成為黃石市資源產業升級發展方向。本次研究基于黃石市某尾礦庫調查工作,通過現場取樣測試了解尾礦物質組成及礦物特征,提出鎢、磁性鐵、硫鐵礦等礦物的選礦回收工藝技術方案,及其余尾礦的選礦分離工藝技術方案,為該尾礦庫資源的綜合開發利用提供技術依據。
     
      1尾礦庫概況
     
      尾礦庫長約770m,寬約400m,面積約為0.2km2,總體為近北東向。尾礦庫分為兩級臺階,地勢總體呈北東高南西低,庫面地表最低標高為+131m,出露最大標高為+153.3m,最大高差22.3m。庫中尾礦分布均勻,分布較為規則,與尾礦庫體形態基本一致,具有中部深、邊部淺,從北東向南西方向加深的特點。庫區上游北東角未見尾砂,其他鉆孔均有分布,尾礦賦存深度為0m~27.90m,尾礦厚度較穩定,厚度為0.4m~27.3m。經地質塊段法估算求得:鎢礦石量331.07萬噸,三氧化鎢平均品位0.26%,三氧化鎢金屬量8574.17噸,次要礦產TFe平均品位13.85%,鐵金屬量458595.16t。

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      2尾礦特征
     
      2.1褐黃色中粒砂狀尾礦
     
      褐黃色細粒砂狀尾礦,分布深度為0m~9.70m;主要金屬礦物為:黃銅礦、褐鐵礦、斑銅礦、輝銅礦、白鎢礦、黃鐵礦等,礦物多呈棱角狀、次棱角狀、它形粒狀;粒度約0.125mm~0.25mm。非金屬礦物主要為方解石、石榴石、石英、透輝石等,脈石礦物多呈棱角狀、次棱角狀、它形粒狀,粒度0.01mm~0.12mm。
     
      2.2深灰-黑灰色粉粒狀尾礦
     
      深部為深灰-黑灰色粉粒狀尾礦,分布深度為1.00mm~27.90m,金屬礦物呈不透明的棱角-次棱角狀,粒度0.04mm~0.20mm,含量3%~15%;非金屬礦物主要為方解石、白云石、石榴石、石英、鉀長石、鈉長石、透閃石巖屑等,脈石礦物多呈棱角狀、次棱角狀、它形粒狀,粒度0.25mm~0.075mm。2.3尾礦結構
     
      通過光學顯微鏡對礦石的顯微結構進行了研究,結果表明礦石的結構主要為砂狀沉積結構。樣品中的磁鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦、白鎢礦等反射率較高的金屬礦物分散分布在方解石、白云石、鈣鐵榴石、石英、輝石、斜長石、堿性長石、白云母、斜綠泥石、高嶺石等組成的空隙中。
     
      2.4尾礦礦物組成
     
      通過分析鑒定:尾砂中的金屬礦物主要有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、褐錳礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、斑銅礦、黃銅礦、白鎢礦,非金屬礦物主要有:方解石、白云石、鈣鐵榴石鋁榴石、石英、橄欖石、輝石、角閃石、斜長石、堿性長石、白云母、斜綠泥石、高嶺石、伊利石等。其它礦物為偶見礦物,由于含量極低,歸一化統計后結果顯示為零,故合計歸為一類,包括菱鐵礦、方鈰礦、鈣鈦礦、輝鉬礦、鋯石、重晶石、鈦鐵礦等。
     
      2.5尾礦工藝粒度篩析
     
      鈣鐵榴石的工藝粒度整體偏細:0.15mm累計篩上占比9.42%,0.075mm累計篩上占比25.77%,0.022mm累計篩上占比73.13%;0.15mm累計篩下占比90.58%,0.075mm累計篩下占比74.23%,0.022mm累計篩下占比26.87%。石英的工藝粒度整體偏細:0.15mm累計篩上占比7.44%,0.075mm累計篩上占比22.8%,0.022mm累計篩上占比71.91%;0.15mm累計篩下占比92.56%,0.075mm累計篩下占比77.2%,0.022mm累計篩下占比28.09%。方解石的工藝粒度整體偏細:0.15mm累計篩上占比3.19%,0.075mm累計篩上占比22.98%,0.022mm累計篩上占比67.89%;0.15mm累計篩下占比96.81%,0.075mm累計篩下占比77.02%,0.022mm累計篩下占比32.11%。
     
      3尾礦化學成分
     
      礦石物質組成研究樣品為選礦試驗綜合樣品。均經過方格縮分法進行取樣。經過X射線熒光光譜定性分析、多元素定量分析、氧化物化學分析。分析結果表明:
     
      (1)樣品中WO3含量為0.26%,Cu含量為0.072%,MoO3含量0.0191%,應注意鎢和銅的綜合回收和利用。
     
      (2)樣品中主量元素SiO2、CaO、Fe2O3含量分別為22.68%、29.84%和22.68%,應注意其賦存狀態。
     
      (3)樣品中金銀等貴金屬含量未見異常。
     
      (4)樣品中稀有元素、稀土元素和分散元素未見異常。
     
      4尾礦主要有用組份特征
     
      根據分析結果,尾礦中WO3、TFe、S元素含量高,在垂向分布上存在由淺至深逐漸富集的規律。
     
      4.1鎢
     
      WO3的載體主要為白鎢礦,淺部褐黃色粉砂狀尾礦中WO3含量0.07%~0.52%,剖面平均品位0.18%~0.23%;深部深灰-黑灰色粉砂狀尾礦中WO3含量0.071%~0.64%,剖面平均品位0.25%~0.29%。具有明顯的由地表向下部逐漸增高特點。分析樣品中白鎢礦含量為0.31%,解離度在75%~85%,粒度集中在10μm~50μm,大部分呈星點狀被粘土礦物、方解石和石英等脈石礦物緊密包繞。
     
      4.2鐵
     
      淺部褐黃色粉砂狀尾礦中TFe含量變化區間3.40%~21.2%,剖面平均品位11.84%~12.57%;深部深灰-黑灰色粉砂狀尾礦中TFe含量區間6.81%~34.6%,剖面平均品位11.03%~14.86%。具有明顯的由地表向下部逐漸增高特點。樣品分析中TFe的含量為14.4%,通過礦相顯微鏡、電子顯微鏡、X射線能譜、X射線衍射等分析手段,發現鐵的載體礦物包括磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、褐錳礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、鈣鐵榴石,其中比較重要的獨立礦物為磁鐵礦、黃鐵礦。
     
      4.3硫
     
      化學分析S的含量為1.23%,通過礦相顯微鏡、電子顯微鏡、X射線能譜、X射線衍射等分析手段,發現硫的載體礦物主要包括黃鐵礦、磁黃鐵礦、斑銅礦、黃銅礦,偶見輝鉬礦。其中最重要的硫的載體礦物為黃鐵礦,其礦物含量為2.5%。由于其含量較低,且大部分嵌布關系復雜。因此其綜合利用難度較大。
     
      4.4鈣鐵榴石
     
      樣品中的鈣鐵榴石主要以單體的形式分散分布在樣品中,部分以連生體的形式與其他礦物相互連生,還有極少部分包裹在粘土、方解石和石英組成的空隙中。鈣鐵榴石解離度(90%&lt;x&lt;100%)為82.15%,1.26%為包裹狀態。
     
      5選礦試驗研究
     
      根據工藝礦物學研究結果,該尾礦樣品中白鎢礦含量為0.26%,含量大于1%的礦物為:磁鐵礦(2.17%)、褐鐵礦(1.13%)、黃鐵礦(2.5%)、方解石(34.45%)、白云石(1.74%)、鈣鐵榴石(26.54%)、鋁榴石(1.42%)、石英(13.65%)、橄欖石(1.12%)、輝石(3.63%)、斜長石(1.37%)、堿性長石(2.63%)、白云母(1.03%)、斜綠泥石(1.13%)、高嶺石(1.41%);樣品中WO3含量為0.26%,S含量1.23%,Cu含量為0.072%;樣品中主量元素SiO2、CaO、Fe2O3含量分別為29.82%、25.87%和22.50%。尾礦樣品中,可回收的有價金屬礦物有黃鐵礦、磁鐵礦、白鎢礦,可綜合回收利用的非金屬礦物為鈣鐵榴石、方解石和石英,其它礦物成分含量較低且該尾礦樣品粒度偏細、含泥量很高(-0.038mm占57.52%),所以很難通過物理選礦得到有效分離。該尾礦樣品中黃鐵礦含量較低,但通常在選白鎢礦和磁鐵礦之前要求優先脫除,否則會導致磁鐵礦和白鎢礦產品中的硫含量超標,同時也會影響非金屬尾礦的綜合回收利用。黃鐵礦主要通過浮選工藝富集回收,對于粒度較粗、單體解離度高的黃鐵礦,也可采用重選工藝富集回收。本次試驗樣品泥量大粒度較細,黃鐵礦的粒度也較細且粗細分布不均勻,只能考慮浮選方法脫除,爭取選出合格的硫精礦。黃銅礦會一起富集進入硫精礦,粒度很細難解離的硫化銅礦物和氧化銅礦物則很難富集回收,進入硫精礦的銅礦物通過銅硫分離作業有可能得到回收利用。

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      白鎢礦通常采用浮選工藝進行富集回收,一般要經過常溫粗選和加溫精選(彼得洛夫法)兩個階段,才能產出合格的白鎢精礦產品,粒度較粗的白鎢礦也可采用重選工藝富集回收。本次試驗研究的尾礦樣品含泥量大、粒度較細,樣品的粒度篩析結果表明,有82.44%的白鎢礦分布在-0.038mm的粒級中,所以首先考慮采用浮選工藝,如浮選尾礦中鎢的損失率較高,可采用重選工藝加強回收。磁鐵礦是最方便回收的金屬礦物,采用濕式弱磁選工藝就可產出磁鐵礦精礦產品。選出黃鐵礦、磁鐵礦、白鎢礦后,尾礦中以方解石、鈣鐵榴石和石英為主要非金屬礦物。鈣鐵榴石硬度高、比重較大(3.7g/cm3~4.1g/cm3)、帶弱磁性,所以可以通過強磁選、重選或磁-重聯合工藝富集回收。樣品中方解石的工藝粒度整體偏細且粗細不均,在選出鈣鐵榴石之后,采用浮選工藝與石英及其它礦物分離,爭取得到CaO含量達到45%以上的方解石產品,可作為水泥的石灰石原料得到綜合利用。
     
      依據尾礦性質及礦物組成特性,在多方案選礦探索試驗研究的基礎上,進行了硫化礦物和白鎢礦的浮選試驗研究,包括銅硫混合浮選、銅硫分離、白鎢礦粗選、加溫精選、白鎢精礦酸浸等工藝技術研究;針對浮選尾礦,進行了弱磁選鐵、重選進一步回收鎢、重選回收石榴子石、強磁選—分級重選回收石榴子石、浮選分離方解石和石英、加溫精選尾礦強磁選方解石、搖床細泥分選及制備礦物硅肥等試驗研究,獲得的主要研究成果如下:
     
      (1)采用“銅硫混浮—銅硫分離”的流程方案,閉路試驗可獲得產率0.10%、Cu品位13.80%、Cu回收率21.71%的銅精礦,以及產率1.22%、S品位44.50%、S回收率50.89%的硫精礦。
     
      (2)針對銅硫混浮尾礦,采用“白鎢礦粗選-加溫精選-酸浸”的工藝流程,可獲得產率0.40%、WO3品位34.19%、回收率53.04%的酸浸白鎢精礦,符合行業標準YS/T231-2007鎢細泥精礦(WO3品位>30%)的要求。
     
      (3)針對鎢粗選尾礦,采用“弱磁選-搖床重選”工藝可獲得產率3.73%、TFe品位60.45%、回收率15.66%的鐵精礦;可獲得產率0.13%、WO3品位10.93%、回收率5.54%的重選鎢精礦;可獲得產率2.44%、鈣鐵榴石品位89.25%、回收率8.21%的石榴子石精礦。
     
      (4)針對搖床脫泥尾礦采用“強磁選-分級搖床重選”工藝,產出鈣鐵榴石品位83.50%~90.00%、兩個粒級的四個石榴子石精礦,其產率合計4.82%、回收率合計15.72%;同時產出一個產率11.02%、鈣鐵榴石品位71.93%、回收率29.87%的石榴子石次精礦。獲得的石榴子石精礦及次精礦產率總計18.28%,回收率總計53.80%。
     
      (5)針對強磁選石榴子石后的非磁性脫泥尾礦,采用“浮選分離方解石和石英”工藝,經過一粗一掃二精閉路浮選流程,可獲得CaO品位44.21%、產率6.51%、回收率14.92%的方解石精礦,以及SiO2品位52.38%、產率14.44%、回收率55.42%的石英尾礦;經過一次粗選簡單開路浮選流程,可產出CaO品位38.34%、產率11.76%、回收率23.37%的方解石粗精礦產品,同時產出SiO2品位61.17%、產率9.19%、回收率41.18%的石英尾礦。兩種品位的方解石精礦都可用于水泥工業石灰質原料,兩種品位的石英尾礦都可用于水泥工業的粘土質配料和磚瓦用粘土原料。
     
      (6)采用加溫精選尾礦和搖床細泥選礦流程中各自的產率配比,只需添加少量助劑純堿,可制備出指標優異的多功能硅肥產品,有效硅含量25.70%、重金屬符合國家和行業標準對硅肥產品的指標要求,可實現兩種尾礦產品的規?;{和高值化利用。
     
      (7)研發的尾礦綜合利用工藝技術方案,可產出銅精礦、硫精礦、鐵精礦、酸浸白鎢精礦、重選鎢精礦、石榴子石精礦、方解石精礦、石英尾礦及礦物硅肥產品,有望實現尾礦資源的無尾化利用及規?;{。
     
      6開發利用
     
      采用“白鎢礦粗選-加溫精選-酸浸”浮選和“弱磁選-搖床重選”工藝流程,可主要回收有用組分WO3,兼顧回收銅精礦、硫精礦、鐵精礦。其中WO3綜合產率為0.53%,有價金屬元素回收完成后,剩余二次尾礦占94.42%。
     
      針對搖床脫泥尾礦采用“強磁選-分級搖床重選”工藝,回收石榴子石精礦,其綜合產率為18.28%;繼續采用“浮選分離方解石和石英”工藝,回收方解石精礦及石英尾礦,其中方解石精礦產率6.51%,石英尾礦產率為14.44%。方解石精礦可用于水泥工業石灰質原料,石英尾礦都可用于水泥工業的粘土質配料和磚瓦用粘土原料。
     
      針對搖床細泥和加溫精選尾礦兩個尾礦產品,兩者共約占55.19%,進行了礦物硅肥制備試驗研究,制備出指標優異的多功能硅肥產品,最終實現尾礦資源的無尾化利用及規?;{。
     
      7總結
     
      (1)尾礦庫開采條件好,尾礦中三氧化鎢含量穩定,品位較高,礦體連續性好,規模近中型,工程地質條件簡單和水文、環境地質條件中等,項目建設可行。尾礦中除提取三氧化鎢外,還可回收銅精礦、硫精礦、鐵精礦,石榴石精礦、方解石精礦,剩余石英尾礦可用于水泥工業和粘土原料,細泥和加溫精選尾礦經處理可制作硅肥,均具備一定的開發利用價值。
     
      (2)細泥和加溫精選尾礦(二次尾礦)約占尾礦總量的55%,本次選冶實驗給出方案是制作硅肥,可最終完全消納尾礦。但是硅肥市場前景未做市場調研,市場能否消化大量的硅肥產品還需進一步研究。這最終影響二次尾礦的處理問題,應妥善處理解決。
     
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