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      從冶煉渣選銅尾礦中綜合回收鐵新工藝研究

      2014-12-26 07:46:12劉瑜吳彩斌雷存友余潯周斌
      有色金屬科學(xué)與工程 2014年5期
      關(guān)鍵詞:銅渣脫硅鐵精礦

      劉瑜,吳彩斌,雷存友,余潯,周斌

      (1.江西理工大學(xué)江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 贛州341000;2.中國瑞林工程技術(shù)有限公司,南昌331300)

      0 引 言

      火法冶煉過程中,每生產(chǎn)1 t銅將產(chǎn)生2~3 t的銅冶煉渣[1-2].由于冶煉渣中還含有較高品位銅、鐵資源,一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[3-5].秦慶偉等[6]采用了常規(guī)選礦和火法貧化工藝對(duì)反射爐水淬渣進(jìn)行了銅回收技術(shù)探索.陳江安等[7]采用新型活化劑LH-1浮選回收轉(zhuǎn)爐渣中銅,能使銅精礦品位達(dá)到23.76%,回收率為52.14%.楊威等[8]采用磷酸乙二胺作活化劑,Y89和丁胺黑藥混合,并添加烷基羥肟酸作捕收劑,經(jīng)一粗一掃兩精流程,獲得銅精礦品位為11.52%,回收率達(dá)59.89%.王紅玉等[9]采用深度還原-磁選工藝對(duì)銅渣中鐵進(jìn)行了回收研究,在褐煤用量為20%、氧化鈣用量為8.9%時(shí),可獲得鐵品位為93.64%、回收率為88.08%的優(yōu)質(zhì)磁選鐵粉.趙凱等[10]采用配碳還原和熔融造渣方法回收銅渣中鐵和銅,在1 450℃條件下,CaO加入量約30%時(shí),鐵和銅的回收率分別達(dá)到93.85%和92.73%.李磊等[11]進(jìn)行了銅渣熔融還原煉鐵研究,在惰性氣氛下,堿度1.6,保溫溫度1 575℃,保溫時(shí)間30 min,CaF2為10%條件下,銅渣中鐵回收率為89.28%.楊慧芬等[12]以褐煤為還原劑,采用直接還原-磁選方法對(duì)水淬銅渣進(jìn)行回收鐵研究,當(dāng)銅渣、褐煤和CaO質(zhì)量比為100∶30∶10,還原溫度為1 250℃時(shí),可獲得鐵品位為92.05%、回收率為81.01%的直接還原鐵粉.

      從銅冶煉渣中回收銅的技術(shù)非常成熟,銅渣選銅尾礦含銅降至0.3%以下[13-15].但鐵采用常規(guī)磁選工藝時(shí),鐵精礦品位及回收率均較低,采用焙燒磁選、直接還原磁選等方法回收時(shí)能耗很高,選礦成本較高,環(huán)境污染大[16-18].本文利用冶煉渣中含鐵礦物的磁性和高比重特性,探討了從銅渣選銅尾礦中回收鐵精礦和選煤重介質(zhì)的選礦試驗(yàn)方法.

      1 實(shí) 驗(yàn)

      1.1 試驗(yàn)原料

      試驗(yàn)原礦取自貴溪冶煉廠銅冶煉渣經(jīng)浮選回收銅后的尾礦.該尾礦主要礦物為鐵橄欖石和磁鐵礦,如表1所示,尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2,主要回收元素為Fe,含量高達(dá)40.68%,如表1所示.由于Fe主要以鐵橄欖石、磁鐵礦、硅酸鐵的形式存在,且嵌布粒度極細(xì),嚴(yán)重影響了最終鐵精礦的品位,鐵的高效綜合利用難度大.

      表1 尾礦主要礦物組成

      表2 尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%

      1.2 試驗(yàn)方法

      銅渣選銅后尾礦中Fe的回收,主要采用磁選拋尾的方法.即采用磁選-再磨-磁選先回收一部分合格鐵精礦,另一部分鐵精礦通過反浮選脫硅制取選煤用重介質(zhì),研發(fā)一種新型重介質(zhì).其試驗(yàn)流程及其工藝條件如圖1所示.

      圖1 試驗(yàn)原則流程圖

      2 結(jié)果與討論

      2.1 鐵粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

      銅渣選銅尾礦中Fe大部分以鐵橄欖石、石榴子石形式存在,經(jīng)0.1 T磁選后難于獲得合格鐵精礦.為提高鐵精礦品位,使Fe礦物更充分單體解離,試驗(yàn)進(jìn)行了鐵粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示.

      圖2 鐵精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

      由圖2可知,隨著磨礦細(xì)度的增加,鐵精礦品位逐漸升高,但回收率逐漸降低.當(dāng)再磨細(xì)度為<0.038 mm占98.1%時(shí),經(jīng)場(chǎng)強(qiáng)為0.08 T磁選能獲得產(chǎn)率為36.21%,品位為50.40%,回收率為40.11%的鐵精礦.

      2.2 再磨后精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

      為繼續(xù)探索鐵精礦品位是否能達(dá)到51%,對(duì)再磨后精選時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行了條件試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示.

      圖3 鐵精礦磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

      由圖3可知,當(dāng)精選時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸降低時(shí),精礦品位逐漸升高,回收率逐漸降低.當(dāng)精選磁場(chǎng)強(qiáng)度降至0.05 T,此時(shí)鐵精礦產(chǎn)率為28.79%,含鐵品位為52.28%,回收率為35.12%.

      2.3 從鐵精礦中制取選煤用重介質(zhì)試驗(yàn)

      再磨精選后獲得的鐵精礦,由于其密度達(dá)不到4.3 g/cm3,不符合選煤用重介質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).經(jīng)顯微鏡下查定,發(fā)現(xiàn)鐵精礦中還含有一定量的硅酸鹽礦物,需要通過反浮選進(jìn)一步脫硅.鐵礦脫硅反浮選常用水玻璃作為分散劑及抑制劑,以十二胺作為捕收劑.水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示,十二胺用量試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示.

      圖4 反浮選脫硅水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

      圖5 反浮選脫硅捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

      由圖4可知,隨著水玻璃用量的增加,重介質(zhì)鐵品位是先升高再降低,回收率卻一直增加.當(dāng)水玻璃用量為200 g/t時(shí),獲得選煤重介質(zhì)比重最大,且回收率也較好,綜合考慮這2項(xiàng)指標(biāo),選擇水玻璃用量為200 g/t.

      從圖5可以看出,捕收劑十二胺用量對(duì)選煤重介質(zhì)的影響有限.相比較而言,當(dāng)十二胺用量為70 g/t時(shí),獲得選煤用重介質(zhì)的比重和回收率綜合指標(biāo)較好,此時(shí)其密度達(dá)到4.34 g/cm3,回收率為85.23%.

      2.4 從選鐵尾礦中提取選煤用重介質(zhì)試驗(yàn)

      為了考查是否能從選鐵尾礦中提取選煤用重介質(zhì),采用0.2 T磁選進(jìn)行磁性產(chǎn)品回收試驗(yàn),其Fe品位、回收率分別達(dá)到38.24%和25.57%,但密度只有3.58 g/cm3,達(dá)不到重介質(zhì)要求.因此探索了“選鐵尾礦→磁選→再磨→磁選→重介質(zhì)”流程中磨礦細(xì)度試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示.

      圖6 選鐵尾礦再磨再選試驗(yàn)結(jié)果

      由圖6可以看出,用選鐵后尾礦作選煤重介質(zhì)的給料,重介質(zhì)磁性產(chǎn)品密度也只有3.76 g/cm3左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到重介質(zhì)所需密度≥4.3 g/cm3的要求,且其對(duì)原礦產(chǎn)率只有4.72%.此外,再磨細(xì)度達(dá)到<0.019 mm占90%以上,經(jīng)濟(jì)上也不合算.因此,選煤用重介質(zhì)產(chǎn)品只能從鐵精礦中反浮選脫硅提取.選鐵后尾礦可以繼續(xù)以鐵質(zhì)校正劑綜合利用.

      2.5 全流程試驗(yàn)

      在上述粗選、再磨再選和反浮選脫硅等最優(yōu)條件下進(jìn)行了全流程試驗(yàn),如圖1所示,其試驗(yàn)結(jié)果如表3所示.

      表3 全流程試驗(yàn)結(jié)果

      3 結(jié) 論

      1)銅渣選銅后尾礦中的Fe,含量高達(dá)40.68%,主要以鐵橄欖石、硅酸鐵的形式存在,嵌布粒度極細(xì),嚴(yán)重影響了最終鐵精礦的品位,鐵的高效綜合利用難度大.

      2)試驗(yàn)采用“磁選粗選→再磨→磁選精選→反浮選”工藝選鐵,可獲得合格鐵精礦的產(chǎn)率為10.24%,鐵品位為51.56%;選煤用重介質(zhì)的產(chǎn)率為17.66%,鐵品位為53.38%,密度為4.35 g/cm3的技術(shù)指標(biāo).

      3)本工藝是銅冶煉渣中鐵綜合利用的一種新途徑和新方法,可以為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益,對(duì)其它二次資源綜合利用具有很好的借鑒作用.

      [1]趙凱,程相利,齊淵洪,等.水淬銅渣的礦物學(xué)特征及其鐵硅分離[J].過程工程學(xué)報(bào),2012,12(1):38-43.

      [2]胡建杭,王華,劉慧利,等.銅渣在不同煅燒溫度的晶相結(jié)構(gòu)[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,2(1):97-100.

      [3]曾軍龍,肖坤明.分散劑用于爐渣中回收鐵的研究[J].有色金屬科學(xué)與工程,2011,2(6):71-73.

      [4]李博,王華,胡建杭,等.從銅渣中回收有價(jià)金屬技術(shù)的研究進(jìn)展[J].礦冶,2009,18(10):44-48.

      [5]Alter H.The composition and environmental hazard of copper slag in the context of the Basel convention[J].Resources Conservation and Recycling,2005,43(4):353-360.

      [6]秦慶偉,張麗琴,黃自力,等.反射爐煉銅渣回收銅技術(shù)探索[J].過程工程學(xué)報(bào),2009,9(1):14-18.

      [7]陳江安,龔恩民,李曉波,等.江西貴溪銅冶煉廠轉(zhuǎn)爐渣選礦工藝研究[J].江西理工大學(xué)學(xué)報(bào),2010,31(3):19-21.

      [8]楊威,劉有才,符劍剛,等.某高結(jié)合率氧化銅渣的浮選試驗(yàn)研究[J].礦冶工程,2011,31(3):52-58.

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      [10]趙 凱,程相利,齊淵洪,等.配碳還原回收銅渣中鐵、銅的影響因素探討[J].環(huán)境工程,2012,30(2):76-79.

      [11]李磊,胡建杭,王 華.銅渣熔融還原煉鐵過程研究[J].過程工程學(xué)報(bào),2011,11(1):65-70.

      [12]楊慧芬,景麗麗,黨春閣.銅渣中鐵組分的直接還原與磁選回收[J].中國有色金屬學(xué)報(bào),2011,21(5):1165-1170.

      [13]雷存友,吳彩斌,余潯.銅冶煉爐渣綜合利用技術(shù)的研究與探[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究,2014,35(1):1-4.

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