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      甘肅某大型石膏礦選礦試驗(yàn)研究*

      2022-12-26 11:19:50王曉慧馬忠鑫梁友偉竇增文
      化工礦物與加工 2022年12期
      關(guān)鍵詞:水楊酸鈉石膏礦碳酸鈉

      王曉慧,馬忠鑫,王 麗,梁友偉,竇增文

      (1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所,四川 成都 610041;2.金川集團(tuán)股份有限公司選礦廠,甘肅 金昌 737100)

      0 引言

      石膏是一種用途廣泛的工業(yè)材料和建筑材料,目前國(guó)內(nèi)每年的石膏消費(fèi)量達(dá)到3 000萬(wàn)t,居世界第一,并且均來(lái)源于優(yōu)質(zhì)天然石膏礦產(chǎn)資源。這些石膏通常以原礦形式進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng),或者以初級(jí)產(chǎn)品形式進(jìn)入應(yīng)用市場(chǎng),主要用作水泥緩凝劑[1-4]。

      石膏的選礦方法有多種,主要有光電選礦法[5]、重選法、洗礦脫泥選礦法和浮選法等[6]。楊新春[7]采用重介質(zhì)選礦法分選石膏,取得了較好的分選指標(biāo);朱鵬程等[8]采用浮選方法對(duì)石膏捕收劑、石膏與其他礦物的分離以及石膏的浮選特性等進(jìn)行了研究。目前,針對(duì)石膏的浮選研究主要采用脂肪酸類(lèi)陰離子捕收劑或陽(yáng)離子捕收劑捕收石膏,并結(jié)合化學(xué)方法去除石膏精礦中的雜質(zhì)。對(duì)不同類(lèi)型石膏礦石的浮選采用的工藝有正浮選或反浮選。

      本文針對(duì)甘肅某大型石膏礦,以碳酸鈉作為礦漿pH調(diào)整劑、水楊酸鈉作為脈石礦物抑制劑、油酸鈉作為石膏礦物捕收劑,采用“1段開(kāi)路浮選-浮選精礦酸洗”的工藝流程進(jìn)行了浮選條件試驗(yàn)。

      1 原礦性質(zhì)

      礦石的化學(xué)組成及礦物組成分別見(jiàn)表1和表2。由表1、表2可知,石膏礦石的主要成分為CaO和SO3,主要有用礦物為石膏和燒石膏,主要脈石礦物為石英、白云石和黏土。

      表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 單位:%

      表2 原礦X射線衍射分析結(jié)果

      2 試驗(yàn)方法

      稱(chēng)取原礦樣500 g置于棒磨機(jī)內(nèi)磨礦,并將磨好的原礦樣置于1.5 L浮選槽中,加水至刻度,調(diào)漿1 min,加入碳酸鈉調(diào)整礦漿pH,攪拌3 min后加入脈石礦物抑制劑水楊酸鈉,再攪拌3 min,加入捕收劑油酸鈉進(jìn)行條件試驗(yàn)。

      3 結(jié)果分析

      3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

      試驗(yàn)條件:碳酸鈉用量為3 500 g/t,水楊酸鈉用量為400 g/t,油酸鈉用量為400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

      表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 單位:%

      由表3可知:隨著磨礦細(xì)度的增加,精礦產(chǎn)率不斷減小,精礦中CaSO4回收率先升高后降低;當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%時(shí),精礦CaSO4品位為70.54%,CaSO4回收率可達(dá)84.25%;隨著磨礦細(xì)度的進(jìn)一步增加,礦漿泥化加劇,導(dǎo)致浮選藥劑消耗過(guò)大,對(duì)CaSO4浮選不利。綜合考慮,確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%。

      3.2 碳酸鈉用量試驗(yàn)

      試驗(yàn)條件:磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%,水楊酸鈉用量為400 g/t,油酸鈉用量為400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

      圖1 碳酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

      由圖1可知:未添加碳酸鈉時(shí),精礦中CaSO4品位為69.82%、CaSO4回收率僅為47.36%;已有研究表明,在陰離子捕收劑浮選體系中,當(dāng)?shù)V漿pH為7.5~10.0時(shí),石膏可以有效上浮,因而,添加碳酸鈉后精礦CaSO4品位先升高后降低、CaSO4回收率逐漸增加。綜合考慮,確定碳酸鈉用量為3 500 g/t。

      3.3 水楊酸鈉用量試驗(yàn)

      試驗(yàn)條件:磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%,碳酸鈉用量為3 500 g/t,油酸鈉用量為400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

      由圖2可知,添加水楊酸鈉后,精礦CaSO4品位逐漸降低、CaSO4回收率不斷增加。綜合考慮,確定水楊酸鈉用量為400 g/t。

      圖2 水楊酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

      3.4 油酸鈉用量試驗(yàn)

      試驗(yàn)條件:磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%,碳酸鈉用量為3 500 g/t,水楊酸鈉用量為400 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

      圖3 油酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

      由圖3可知,隨著油酸鈉用量的增加,精礦CaSO4品位呈下降趨勢(shì),而CaSO4回收率則逐漸增加。綜合考慮,確定油酸鈉用量為400 g/t。

      3.5 全流程試驗(yàn)

      浮選所得石膏精礦夾帶了部分白云石及少量鐵雜質(zhì),因此在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了攪拌酸洗的除雜試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和表5。

      表5 酸浸試驗(yàn)結(jié)果 單位:%

      圖4 全流程試驗(yàn)流程

      表4 浮選試驗(yàn)結(jié)果 單位:%

      由表4可知,在磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占60%的條件下,采用“1段開(kāi)路浮選—浮選精礦酸洗”的流程,獲得了CaSO4品位為71.27%、CaSO4回收率達(dá)83.57%的石膏精礦指標(biāo),實(shí)現(xiàn)了該石膏礦石的有效除雜,明顯提高了石膏品級(jí)。

      由表5可知,浮選所得的石膏精礦在pH=1的酸性水溶液中進(jìn)一步攪拌除雜后,CaSO4品位提高至75.16%,獲得了高純石膏產(chǎn)品(理論上純石膏CaSO4質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 79.1%,結(jié)晶水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 20.9%),且酸浸濃硫酸用量較少。技術(shù)經(jīng)濟(jì)概算結(jié)果表明,酸浸藥劑成本僅為1.25元/t。

      4 結(jié)論

      a.甘肅某大型石膏礦CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為29.83%、SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38.59%,有用礦物主要以石膏及燒石膏的形式存在,脈石礦物主要為石英、白云石及黏土。

      b.針對(duì)該礦采用“1段開(kāi)路浮選—浮選精礦酸洗”流程,獲得了CaSO4品位為75.16%、CaSO4回收率為83.57%的石膏精礦指標(biāo)。

      c.試驗(yàn)確定的工藝流程及藥劑制度合理,試驗(yàn)指標(biāo)良好,實(shí)際可操作性強(qiáng),可以為回收該資源中的石膏礦物提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

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