攀西钒钛磁铁矿中硫钴粗精矿综合利用研究
2021-03-01
来源:步旅网
Serial No.537 现代矿业 总第537期 2014年1月第1期 January.2014 M0DERN MINING 攀西钒钛磁铁矿中硫钴粗精矿综合利用研究术 邓 杰 , 张 渊 ' 刘飞燕 , (1.中国地质科学院矿产综合利用研究所;2.钒钛磁铁矿综合利用重点实验室) 摘要攀西钒钛磁铁矿硫钴粗精矿中硫、钴品位低,达不到综合利用要求。通过工艺矿物学 和选矿试验研究得出:钒钛磁铁矿中主要硫化矿物为黄铁矿和磁黄铁矿,钴在黄铁矿和钴镍黄铁矿 中富集。以硫酸为调整剂,丁黄药为捕收剂,硫酸铜为活化剂,石灰为分离抑制剂,经过“精选一分 离”流程可以同时得到Co品位0.74%,S品位41.07%的钴硫精矿和S品位35.58%的硫精矿,钴、 硫的综合回收率分别达到84.45%和91.14%,实现钒钛磁铁矿中钴、硫资源的综合利用。 关键词 硫钴粗精矿钴镍黄铁矿 综合利用 Comprehensive Utilization of Primacy Sulfur Cobalt Concentrate in West Panzhihua Vanadium-titanium Magnetite Deng Jie ’ Zhang Yuan ’ Liu Feiyan ’ (1.Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources,Chinese Academy of Geological Sciences; 2.State Key Laboratory of Vanadium and Titanium ResourcesComprehensive Utilization) Abstract In west panzhihua vanadium—titanium magnetite,the grade of sulfur and cobalt were low in the S—Co rough concentrate.which cannot meet the demand of comprehensive utilization.Thorough re- search was conducted on the process mineralogy and beneficiation experiment to improve the utilization of sulfur and cobalt in west panzhihua region.The main sulifde mineral in vanadium-titanium magnetite are pyrite and pyrrhotite,cobalt is enriched in pyrite and hengleinite.By using sulfuric acid,butyl xanthate, copper sulfateand lime in combination,through the”cleaning-separation”process,the Co—S concentrate containing 0.74%Co,42.07%S and sulfur concentrate containing 35.58%S can both be obtained, the comprehensive recovery of Co and S reaches 84.45%and 92.45%. Keywords S-Co rough concentrate,Hengleinite,Comprehensive utilization 攀西钒钛磁铁矿中蕴藏储量巨大的钴、镍和铜 方法确定其中主要有色金属矿物种类及赋存状态, 等有色金属资源,据估计攀西地区钴、镍、铜资源的 储量均在百万吨以上 ,但是由于存在品位低、分 布散等原因,对这部分资源的可利用程度和回收利 用方法学者们虽然有一定的研究 ,但并未根本解 决目前攀西地区硫、钴资源回收利用过程中存在的 问题。目前攀西地区四大矿区中仅太和铁矿对钒钛 磁铁矿中硫、钴进行回收利用,其他三大矿区都没有 对其中的有色金属资源加以有效利用。为提高攀西 钒钛磁铁矿中硫、钴资源综合利用率,以工艺矿物学 国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(编号: 2013CB632602)。 以工艺矿物学研究结果为指导,制定分选方案,得到 提高攀西钒钛磁铁矿中有色金属资源综合利用率的 药剂条件和工艺流程。 1试验原料和试验方案 1.1矿石工艺矿物学研究 试验样品来自于四川攀西地区某选矿厂的硫钴 粗精矿,样品化学多元素分析结果见表1。 表1 硫钴粗精矿化学多元素分析 % 鲞 ! 垒量 丝:! ! :箜 Q: ! 曼! : 丝 :箜 兰:丝 鱼量 :! !: !:! : : ! : ! 邓杰(1984一),男,工程师,博士,610041四川省成都市武侯 区二环路南三段5号。 从表1中可看出,在硫钴粗精矿中除含有硫化 矿物外,还含有大量钛铁矿和脉石矿物,导致粗精矿 41 总第537期 现代矿业 2014年1月第1期 中硫、钴含量偏低。矿样中主要有色金属元素为 co,Ni和cu,其中co品位略高,可作为主要回收元 素,对Co在矿样中的分布情况进行了物相分析,结 果见表2。 表2 硫钴粗精矿中钴物相分析 % 从表2中物相分析结果可以发现,只有48.55% 的Co元素分布在硫化矿物中,其余均分布于选矿 难以回收的氧化物和硅酸盐矿物中。 为了确定矿样中硫化矿物的主要存在形式,通 过光学显微镜鉴定、x射线衍射分析和MLA测试确 定了样品中的矿物含量,见表3。 表3 硫钻粗精矿矿物含量分布 % 矿物名称 含量 矿物名称 含量 黄铁矿 7.94 钴镍黄铁矿0.23 磁黄铁矿 27.59 钛磁铁矿0.79 辉石 14.69 钛铁矿 24.50 角闪石 4.82 橄榄石 2.84 绿泥石8.80 长石 3.12 黑云母0.94 黄铜矿0.13 闪锌矿0.03 磷灰石0.04 榍石 1.11 其他 2.43 从表3中可以看出,硫钴粗精矿中硫化矿物总 量为35.92%,其中主要硫化矿物为黄铁矿和磁黄 铁矿,占全部硫化矿物的98.91%,硫钴粗精矿中没 有独立的钴矿物存在。为了确定钴元素在主要硫化 矿物中的含量,用EMPA(电子探针x射线微区分析 仪)分析黄铁矿和磁黄铁矿中Fe,S和co含量,用 扫描电镜分析了钴镍黄铁矿中Fe,S和co的含量, 对所得结果取平均值。分析结果见表4。 表4 硫钴粗精矿中主要矿物化学成分分析 % 从表4可以看出,这3种硫化矿物中均含有以 类质同象形式分布的钴元素,其中,黄铁矿中co含 量高于磁黄铁矿中co含量,要得到含钴品位高的 钴硫精矿应当将其作为选矿回收的目的矿物;钴镍 黄铁矿中co品位虽然很高,但是在矿物中含量很 低,难以单独回收,只能在浮选过程中尽量回收。对 42 黄铁矿和磁黄铁矿EMPA结果进行进一步分析,得 到黄铁矿和磁黄铁矿颗粒中钴品位分布率,见图1。 3。 藿20 10 O 1 几_r]r]r] 厂 厂 -r] Co品位/% 图1黄铁矿和磁黄铁矿中钻品位分布率 ・一磁黄铁矿;口一黄铁矿 从图1可以看出,黄铁矿和磁黄铁矿中钴含量 分布有较大差异。磁黄铁矿中钴品位较低且分布集 中,主要分布在0.2%一0.5%;黄铁矿中钴含量呈 两极分化趋势,约50%的黄铁矿含钴在0.3%以下, 但是含钴大于0.7%的黄铁矿也占了30%左右。 黄铁矿和磁黄铁矿中钴含量分布规律表明:当 这两种矿物分离效果较好且部分含钴低的黄铁矿也 被抑制时,浮选精矿中Co的品位可能会高于0.48% 的平均品位,这在之后的试验结果中也得到了印证。 1.2选矿试验方案 工艺矿物学研究结果表明硫钴粗精矿中主要矿 物为黄铁矿和磁黄铁矿,Co在钴镍黄铁矿和部分黄 铁矿中品位较高,在磁黄铁矿中品位较低。为了实 现co、S资源的综合利用,需要实现黄铁矿和磁黄 铁矿分离,得到钴硫精矿和硫精矿,为此采用先富集 硫化矿物再分离得到钴硫精矿和硫精矿的“精选一 分离”流程。选矿试验中考察了精选富集阶段和分 离阶段最佳的药剂条件。 2选矿试验研究 2.1调整剂用量试验 试验矿样从取样到运至实验室并进行试验经历 了半个月左右时问,在此期间硫化矿物表面不可避 免的发生了一定程度的氧化,一般来说硫化矿物氧 化的产物为亲水性的金属氢氧化物 ,为了消除这 些矿物表面氧化产物对浮选的影响,试验选用价格 较低、来源广泛的硫酸来溶解矿物表面的亲水性物 质,起到活化硫化矿物的作用。试验采用一段精选 流程,丁黄药用量200 g/t,2 油用量50 g/t,试验结 果见图2。 邓 杰张渊等:攀西钒钛磁铁矿中硫钴粗精矿综合利用研究 2014年1月第1期 H SO 用量/(g/t) (a) 褂 回 ∞ 如 ∞ 如 堡 咯∽ 1 000 1 500 2 000 2 500 3000 H SO 用量/(g/t) (b) 图2硫酸用量对精矿浮选指标的影响 ・一co回收率;。一c0品位;・一s回收率;口~s品位 从图2中看出,硫酸用量的增加对Co和s品位 的影响较小,但是co和S的回收率均呈先增加后减 小的趋势。由于一段精选阶段的目标是提高硫化矿 物的回收率,因此选择粗选硫酸用量为2 000 g/t。 2.2捕收剂用量试验 黄药类捕收剂是硫化矿物浮选时最常用的捕收 剂,丁黄药是本矿石中主要硫化矿物黄铁矿和磁黄 铁矿的优良捕收剂,在以往研究和现场生产中均取 得较好效果 J,本次试验仍以丁黄药为浮选捕收 剂,考察其用量对浮选效果的影响,H:s0 用量 2 000 g/t,2 油用量50 g/t,试验结果见图3。 从图3中可以看出,精矿中Co、S的品位和回收 率变化趋势基本一致。随着捕收剂用量增加,精矿 中co、s品位逐渐降低,回收率升高。在捕收剂用 量增加到300g/t后品位和回收率均基本保持不变, s的回收率达到95%,Co的回收率达到90%以上, 这说明丁黄药是本矿石中硫化矿物的优良捕收剂, 在300 g/t的用量下可以实现几乎全部硫化矿物的 浮选,而且精矿中硫的品位接近35%,选择性较强。 2.3活化剂用量试验 为进一步提高精矿中硫化矿物的回收率在一段 精选作业中加入活化剂考察其对精矿中硫、钴的回收 率和品位的影响。CuSO 是硫化矿浮选试验中常用 的活化剂,对大多数硫化矿物均有活化效果,其作用 机理一般被认为是在硫化矿物表面生成疏水性物质 CuS[ J。本试验考察CuSO 用量对硫化矿物的活化 效果,药剂条件为:H2SO 2 000 g/t,丁黄药300 g/t, 2 油50 g/t。 BX用量/(g/t) (a) 蒋 回 BX用量/(g/t) (b) 图3丁黄药用量对精选指标的影响 ・一co回收率;0一co品位;・一s回收率;口一s品位 从图4试验结果中看出,CuSO 的加入对精矿 co、s的品位影响较小,但是却可以明显提高co、s 的回收率。这说明CuSO 对硫钴粗精矿中黄铁矿 和磁黄铁矿均有活化效果,从试验结果可以得出 100 g/t的用量较为适宜。 谆 回 槲 回 咯 ∽ CuSO /(g/t) (b) 图4硫酸铜用量试验结果 ・一c0回收率;0一c0品位;・一s回收率;口一s品位 2.4抑制剂用量试验 工艺矿物学研究表明钴在黄铁矿中的含量较高 而在磁黄铁矿中的含量较低,因此要得到合格的钴 43 总第537期 现代矿业 2014年1月第1期 精矿需要分离黄铁矿和磁黄铁矿,但是目前针对黄 铁矿和磁黄铁矿分离的研究较少。参考有色金属矿 山常用于抑制铁硫矿物的抑制剂进行试验 ,探 索试验表明石灰对本矿石中黄铁矿和磁黄铁矿有较 好的分离效果,且购买方便,价格低廉。为了考察石 灰对硫、钴分离效果的影响,H:S0 用量2 000 g/t, 2 油用量50 g/t,丁黄药用量300 g/t,CuSO 用量 100 g/t,条件下,开展了石灰用量试验,试验结果见 图5 CaO用量/(g/t) (b) 图5石灰用量对硫、钴用量的影响 ・一co回收率;。一co品位;_一s回收率;口一s品位 从图5可以看出,随着石灰用量的增加,精矿中 Co品位迅速升高,S品位略有上升;Co、S的回收率 均下降,且s的回收率下降幅度更大。当石灰用量 为100 g/t时,精矿Co品位为0.42%,S品位为 38.77%,Co、S回收率分别为59.82%和58.64%, 但是中矿产品中s品位较低。当石灰用量达到600 g/t时,精矿中co品位升高至0.74%,S品位 41.07%,此时中矿Co品位0.24%,S品位为 35.58%,可以将这两个分别作为钴硫精矿和硫精矿 产品,co的综合回收率达到84.45%,S的综合回收 率达到91.14%,实现co、s资源的综合利用。 对所获得的钴硫精矿和硫精矿进行化学多项分 析,结果见表5。 从表5结果可知,所获得的钴硫精矿和硫精矿 均达到质量要求。 3结论 通过对攀西地区某钒钛磁铁矿中选钛前浮选得 44 表5 产品化学多项分析结果 % 成分含量 产品名称—— Cu C0 Ni S As Mn SiO2 F 钴硫精矿0.24 0.74 0.27 42.12<0.001 0.016 2.56 0.047 硫精矿0.066 0.25 0.10 35.40<0.001 0.030 4.42 0.072 到的硫钴粗精矿进行工艺矿物学和选矿试验研究, 确定了硫钴粗精矿中含钴矿物种类和综合利用流 程。 (1)硫钴粗精矿中主要硫化矿物为黄铁矿和磁 黄铁矿,钴主要分布在钴镍黄铁矿和部分黄铁矿中。 (2)对硫钴粗精矿采用“精选一分离”流程可以 同时得到钴硫精矿和硫精矿,钴硫精矿中Co品位 0.74%,S品位41.07%,硫精矿中Co品位0.24%, s品位为35.58%,co和s的综合回收率分布为 84.45%和91.14%,可以实现co、s资源的综合利 用。 参考文献 [1] 吴本羡,孟长春.攀枝花钒钛磁铁矿工艺矿物学[M].成都:四 川科学技术出版社,1998. [2] 戴向东.攀枝花硫钴粗精矿精选新技术的研究[D].昆明:昆 明理工大学,2001. [3]周军,戴向东.粗硫钴精矿精选的实验室研究[J].钢铁钒 钛,1998,19(3):30-33. [4] 刘爱华.攀钢选钛厂粗硫钴矿回收钴精矿的试验研究[J].攀 钢技术,2000,23(2):4_7. [5]Buekley A.N.,Woods R.The surface oxidation of pyrite[J]. Applied Surface Science.1987,27:437452. [6]Hamilton I.C.,Woods R.An investigation of surface oxidation of pyrite and pyrrhotite by liner potential sweep vohammetry[J]. Journal of Eleetroanalytieal Chemistry,1981,118:327-343. [7]Hieyilmaz C.Altun N.E.Quantifying Hydrophobieity of Pyrite after Copper Activation and DTPI Addition under Electrochemically Controlled Conditions[J].Minerals Engineering,2004,17:879— 890. [8] Chandra A.P.Gerson A.R.A Review of The Fundamental Stud- ies of the Copper Activation Mechanisms for Selective Flotation of the Sulifde Minerals,Sphalerite and Pyrite[J].Advances in Colloid and Interface Science,2009,145:97—1 10. [9] 邱廷省,方夕辉,钟常明.几种黄铁矿抑制剂的抑制性能比较 [J].矿产综合利用,2005(3):6_9. [10]黄有成,赵礼兵,代淑娟.黄铁矿浮选抑制剂研究现状[J].有 色矿冶,2011,27(3):24-29. (收稿日期2013.11.20)