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某菱鎂礦反浮選試驗研究
發布時間:2019-01-25 有398人點擊

 

某菱鎂礦反浮選試驗研究

馬金生    張成龍

河北鋼鐵集團礦山設計有限公司

摘要:針對某高硅高鈣菱鎂礦,將礦石細磨到-200目占100%,首先用十二胺做捕收劑,在堿性條件下采用一次粗選一次精選的反浮選工藝流程得到MgO品位為47.42%,SiO2含量為0.24%的粗精礦。

關鍵詞:菱鎂礦;反浮選;脫硅;除鈣

馬金生(1982.4-),男,工程師,063700河北鋼鐵集團礦山設計有限公司。

 

菱鎂礦是鎂的碳酸鹽,實際菱鎂礦因含有鐵、鈣、錳等雜質而呈現白色到略帶黃、藍、紅、灰以至棕黑色[1]。菱鎂礦主要用于鎂質耐火原料和制品;提煉金屬鎂;冶金熔劑,防熱、保溫、隔音等建筑材料;制取輕質碳酸鎂、工業氧化鎂等化工產品的原料[2]

我國已探明的菱鎂礦保有儲量為31.2×108t,居世界首位,約占世界菱鎂礦總儲量的25~30%。我國山東、河北、新疆、甘肅、四川、西藏等地占有一定儲量,但儲量最大的是遼寧,擁有26.9億噸,約占全國總量的86% [3-4]。我國菱鎂礦礦石質量多數優良,但都程度不同的含有害雜質SiO2和CaO,使得在煅燒過程中形成CaSiO3,冷卻時易松離而使耐火材料崩潰,不能直接作為高檔原料,使得其市場價格低[5]。目前國際市場在逐步增加對高檔鎂質材料的需求,所以應把深度加工鎂質耐火材料,開發生產不定型耐火材料、高檔鎂磚、鎂砂作為鎂質材料發展方向之一[6]。因此,必須通過選礦的方法提高菱鎂礦的純度。

    白云石與菱鎂礦同屬碳酸鹽礦物,它們含有相同的陰離子、部分相同的陽離子,具有類似的可浮性和表面特性,較大的溶解度、相同的晶體結構,造成它們浮選分離很困難。許多選礦工作者研究此項工作,但是得到的效果都不是很理想。本試驗研究將菱鎂礦利用后續煅燒作業提前,將煅燒產物進行浮選去除白云石的研究,以找到一種新的除鈣途徑。

1.試驗礦樣

試驗用的菱鎂礦采自遼寧某地。其顏色為白色,偶有灰白、黑色等色混雜其中,礦石結構以結晶質為主,較致密,但硬度低,易粉碎。

1.1 原礦分析

原礦基本化學組成分析見表1:

表1  原礦多元素化學分析結果 %

成分

MgO

SiO2

CaO

Fe2O3

P2O5

Al2O3


含量

45.70

2.24

1.18

0.47

0.21

0.18


采用X射線衍射對原礦中主要礦物組成進行分析,結果如圖1所示: 

圖1菱鎂礦原礦XRD衍射分析圖譜

多元素分析和XRD衍射結果表明:原礦中含有較多的石英和白云石雜質,以及微量的鐵。硅鈣含量都大于1%,其中SiO2含量高達3.85%,具有很好的可分選性。因此,研究的主要目的為脫硅除鈣,其次為除鐵。

1.2 試樣準備

    礦山提供的原礦先用150mm×200mm鄂式破碎機進行粗破,然后進入60mm×100mm鄂式破碎機進行中破,再實驗室XP2200×75對輥破碎機閉路破碎至-2mm以下。粒度小于2mm的礦樣混勻后再經三輥四筒棒磨機磨礦,進行浮選試驗。

2.反浮選脫硅條件試驗

根據浮選中抑多浮少的原則,采用反浮選方法脫硅。條件試驗流程如圖2:

圖2 浮選脫硅試驗流程

主要進行調整劑用量、磨礦細度、捕收劑用量等條件試驗。試驗在1.5LXFD型掛槽式浮選機中進行,主軸轉速2500r/min。所用藥劑十二胺、碳酸鈉、草酸為分析純,2#油為工業品。草酸和十二胺以1:1的物質的量比加熱配成溶液,冷卻至室溫后,將其移入容量瓶中定容。試驗結果以精礦中MgO品位、精礦MgO回收率、精礦中SiO2含量等進行評價。

2.1.磨礦細度試驗

根據探索試驗結果,確定采用一粗一精的流程。藥劑制度為:pH調整劑NaCO3用量粗選1000g/t,精選500g/t,均攪拌2min;捕收劑十二胺用量400g/t,粗選250g/t,均攪拌3min;起泡劑2#油(只在粗選添加)用量80g/t,攪拌1min。精礦MgO回收率和精礦中SiO2與磨礦細度的關系如圖3:

圖3  精礦MgO回收率和精礦中SiO2與磨礦細度的關系

從圖4中可以看出,隨著磨礦細度的增加,精礦MgO回收率和精礦中SiO2含量都降低。當磨礦細度達到-200目占90%時,精礦MgO回收率為77.12%,SiO2含量降低到了0.25%;再增加磨礦細度,精礦MgO回收率又下降2.1個百分點,同時SiO2含量可以下降到0.13%,除硅效果比較明顯。此時,磨礦時間為10min,如再增加磨礦時間則會形成礦泥,另外也不經濟。因此,磨礦細度以-200目占100%(磨礦時間為10min)為宜。

2.3.pH調整劑用量試驗

試驗流程和除調整劑用量外的藥劑制度與磨礦細度試驗相同。磨礦時間為10min,改變pH調整劑NaCO3用量,考察調整劑對浮選效果的影響。

圖4  pH調整劑NaCO3用量試驗結果1

圖5  pH調整劑NaCO3用量試驗結果2

    由圖4、圖5可知,隨著pH調整劑NaCO3用量的增加,精礦MgO回收率一直呈上升趨勢,當用量超過1500g/t時,基本上不再增加了;精礦SiO2含量先降低后又升高,在1500g/t時出現了最低點;精礦MgO含量基本上一直增加。當用量超過1500g/t后,精礦MgO品位和SiO2含量都在增高,綜合考慮精礦MgO品位和SiO2含量,選擇pH調整劑用量為1500g/t最為適宜。

2.4.礦漿溫度試驗

試驗結果表明,隨著溫度的升高,精礦MgO的回收率不斷的減少。說明適當的溫度條件下,有利于捕收劑與礦物的作用,減少捕收劑的用量。綜合考慮選擇30℃進行后續試驗。

2.5.捕收劑用量試驗

采用一個單元試驗中分次添加捕收劑和分批刮泡的方法進行試驗。試驗流程與磨礦細度試驗相同,磨礦時間為10min,pH值始終調節為9。捕收劑十二胺用量依次為200g/t、100g/t、100g/t、200g/t。結果見圖6:

圖6  捕收劑十二胺用量試驗結果

捕收劑用量的不斷增加,反浮選出的尾礦隨之增加,相應的精礦量就不斷的減少,即精礦MgO回收率降低。而精礦SiO2含量在藥劑用量超過300g/t后下降趨勢明顯變緩。綜合考慮精礦MgO回收率和SiO2含量,確定最佳藥劑用量為300g/t,其中精選用量為200g/t。

2.7.起泡劑用量試驗

在以捕收劑用量為300g/t的條件下進行了2#油用量試驗。結果表明2#油用量增加,尾礦產率也隨之增加。考慮到精礦MgO回收率,2#油用量以80g/t為最佳,只在粗選時添加。

2.8.最終流程的確定

   通過上述試驗,確定選別遼寧某菱鎂礦的適宜工藝流程和藥劑制度如圖7。按此流程和藥劑制度獲得的最終試驗結果見表2。

圖7 浮選脫硅流程

 

表2流程試驗結果

 

產品

產率

品位

回收率

SiO2

MgO

SiO2

MgO

精礦

82.15

0.24

47.42

8.80

85.24

尾礦

17.85

11.44

37.78

91.20

14.76

原礦

100.00

2.24

45.70

100.00

100.00

4.結語

此菱鎂礦在細磨到-200目占100%的條件下,以十二胺作捕收劑,MgO品位可言達到47.42%,SiO2含量可以降低到0.24%。十二胺作捕收劑,分段加藥的效果更好,而且可以節省藥劑的用量。其中粗選加藥一次性加入,精選分批多次加入。

 

參考文獻:

[1]姚書典.非金屬礦物加工與利用[M].北京:科學出版社,1  992.

[2]胡慶福.鎂化合物生產與應用[M].北京:化學工業出版社,2004.

[3]王兆敏. 中國菱鎂礦現狀與發展趨勢[J]. 中國非金屬礦工業導刊,2005(5):6-9.

[4]陳肇友,李紅霞. 鎂資源的綜合利用及鎂質耐火材料的發展[J]. 耐火材料,2005,39(1):6-15.

[5]趙東甫, 馮本智.非金屬礦床[M].北京:地質出版社,1986.

[6]呂品,程恩慶. 遼寧鎂質材料行業發展趨勢[J]. 遼寧化工,2004,33(10): 591-604.

 

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