海南儋州临高境内赤、褐铁矿资源丰富,储量极大且覆盖层浅,分布约有50km2,适于露天开采,原矿品位TFe 40.95%,属于鲕状陆相沉积型褐铁矿,是铁矿的风化产物,磁性低,杂质多,嵌布粒度细。在破碎磨矿分选作业中,易产生粉尘和泥化现象,如果采用浮选,矿泥的存在会很大程度地影响分选结果,传统的湿式选矿将会有大师泥浆排出,难以沉淀,给环境保护带来难题,且回收率低。目前风选法在选矿工艺中已有诸多成熟的应用实例,但对褐铁矿风选迄今未见报道。利用风选,收集的干态粉尘易于压缩处理,泥浆污染现象大大减轻,并起到了节能环保的功效,是我国褐铁矿选矿技术的一次大胆尝试,为褐铁矿选矿提供了新思路。
1、原矿性质
试验研究以海南儋州红土矿为样品,褐铁矿多呈鲕状结构,易过粉碎,是铁矿的风化产物,磁性低,杂质多,含泥也多。
1.1、原矿粒度分析
本试验所用的矿样由海南某矿山现场取样制得,原矿含泥量很大,粒度分布范围较宽,在0~150mm之间,试验前先进行3mm筛分分级,粗粒部分继续破碎为-3mm,然后进行混匀、缩分、取样,进行粒度筛析,对其实施矿物工艺研究。原矿粒度筛析结果见表1。
从表1可知,该原矿粒度较粗,大于140μm占73.6%,而-74μm仅占14.61%。
1.2、矿石化学性质分析
原矿X荧光分析和多元素化学分析结果分别见表2,表3。
从表2,表3看出,试样中TFe品位40.95%,脉石主要成分石英,少量的长石。其中SiO2含量为13.66%。有害成分为磷、硫,其中磷含量相对较高。
1.3、铁物相分析
海南儋州褐铁矿铁矿物相分析见表4,铁矿物以赤铁矿、褐铁矿为主,其中的铁占96%以上,其他矿物铁含量都很低,大部分在1%以下。铁矿物的磁性较低,采用单一磁选的方法难以达到有用铁矿物与脉石矿物分离的效果。
2、试验与分析
2.1、方案拟定
传统的褐铁矿湿式磁选工艺,对细粒级物料选别效果较差;有用成分解离过程中易产生粉尘和泥化现象,会排出大量泥浆,难以沉淀,导致环境污染问题。本研究针对此现象特从风选角度入手,对褐铁矿在干态条件下进行分选,尽量避免传统方法带来的问题。
2.1.1、直接风选
风选设备如图1所示,原料从给料斗中给入,在水平风力的作用下,密度大的落下的地点距离给料口近,密度小的较远,不能落下的微细粒则被气流带走,用集尘器收集。底下的收集箱则可分段载取物料。
2.1.2、旋风分离
风选设备采用旋风分离器,见图2。风和矿粒沿切线一起进入旋风分离器,气流做螺旋形回转运动,矿粒受离心力作用被抛向器壁,由于高速旋转,中间形成一个低压区,有向上的空气柱形成。这样,重颗粒便沿器壁从沉沙口排出,轻颗粒从上方排出,可以达到分选目的。
2.2、方案对比
对原矿采用直接风选和旋风分离两种方法初步进行试验,对比结果。
方案一:直接风选分选褐铁矿,风量16m3/min,样重2000g,加料时间4min。试验结果见表5。
方案二:采用三产品旋风分离分选褐铁矿,风量16m3/min。工艺流程见图3,试验结果见表6。
从表5和表6可看出,方案二的分选效果明显优于方案一,旋风分离所产生的离心力效果比直接风选仅利用矿物密度差的效果要好,除尘效果高。
2.3、旋风分选影响因素
旋风分离的给料是与气流一起进入的,气流进入的速度为一极重要的影响因素,给矿速度以及风压都影响着分选效果。试验对风速和给矿时间进行单因素试验,试验矿石粒度<0.85mm,用量以500g为标准。
2.3.1、风速
风速试验结果见图4。
从图4可见,风速试验控制给矿时间60s,若风速太低,铁精矿的品位太低,回收率可以。风速超过20m/s则铁精矿回收率和品位都在下降,因此风速要适当。从试验结果看出,风速在14~18m/s之间效果较好,试验中取16m/s。
2.3.2、给矿时间
给矿时间试验结果见图5。
从图5可见,给矿太快,铁精矿的品位和回收率都很低,加快给矿速度所产生一定程度的干涉沉降有助于分选,但太快时精矿品位和回收率都开始下降。根据试验结果,以500g样品为例,给矿时间控制在60~120s内完成效果较好。
2.4、风选样品焙烧磁选
经过多次试验,得出最佳还原焙烧-磁选流程如图6所示。
风选精矿精磨3min后经过浓密机,将沉砂物还原焙烧60min,温度830℃,炉温冷却后继续磨矿3min至-0.074mm占80%以上,进行磁选粗选,激磁电流采用1.2A;精矿细磨矿5min至-0.074mm占90%以上,进行磁选精选,激磁电流用0.85A。磁选最终所得铁精矿品位56.55%,铁回收率84.50%。由结果看出,该流程所获得的铁品位和回收率都较好,还原焙烧矿在一段粗磨后,在磁场作用下,损失在尾矿中的铁很少;细磨后,稍弱的磁场即可提高铁的品位,同时由于杂质减少,机械夹带现象也减轻,铁回收率和品位都有所提高。
3、结论
(1)本试验所研究的试样为鲕状陆相沉积低品位褐欠缺矿,嵌布粒度粗,风化现象严重。
(2)传统湿式分选会带来严重的污染问题,且矿泥的存在会给提高铁精矿的品位带来一定程度的困难。本试验从风选入手,对比了2种风选效果,提出了旋风分离褐欠缺矿的新思路,经采用风选、焙烧-磁选一系列试验,将原矿品位由40.95%提高至56.55%,回收率84.50%。
(3)目前风选法在选矿工艺中已有诸多成熟的应用实例,利用风选,收集的干态偻尘易于压缩处理,可减轻泥浆污染现象并起到节能环保的功效,更适合在缺水的地方推广应用。
(4)本试验仅探索对该矿石风选的可能性,虽然取得了较好的指标,但要经过三段磨矿、两次磁选,成本较高。若要开发利用该矿石,还需要做进一步的研究来提高选矿效率。
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