反-正浮選工藝脫除菱鎂礦中硅鈣雜質(zhì)的研究

反-正浮選工藝脫除菱鎂礦中硅鈣雜質(zhì)的研究

鎂礦是中國(guó)的主要礦產(chǎn)資源，目前儲(chǔ)水量是世界上最重要的。我國(guó)菱鎂礦礦石品位高、雜質(zhì)少、賦存集中,具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)［1］。目前,MgO含量46%以上的高品位菱鎂礦資源得到了大規(guī)模開發(fā),使我國(guó)成為世界最大的菱鎂礦產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)統(tǒng)計(jì),2009我國(guó)菱鎂礦儲(chǔ)量占世界的33.82%,而消費(fèi)量卻達(dá)到世界的51.23%［2］?？梢?多年來對(duì)高品位資源的過度開發(fā)使我國(guó)菱鎂礦資源頻臨枯竭。與之形成鮮明對(duì)比的是,占我國(guó)總儲(chǔ)量60%以上的中低品位菱鎂礦資源常常被當(dāng)作廢石堆積,不但造成了資源的浪費(fèi),而且形成的大量尾礦對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響［3］。制約低品位菱鎂礦開發(fā)利用的主要因素在于礦石中的硅鈣雜質(zhì)含量高。眾所周知,80%以上的菱鎂礦用于冶金、化工、玻璃等行業(yè)工業(yè)爐窯所需的耐火內(nèi)襯［4］,而低品位菱鎂礦中的SiO2在煅燒過程中會(huì)形成易熔性的硅酸鹽,極大地減弱耐火材料的強(qiáng)度;CaO在煅燒過程中會(huì)形成CaSiO3,冷卻時(shí)易松離而使耐火材料崩潰［5］?？梢?通過對(duì)低品位礦石進(jìn)行選礦提純,降低硅鈣雜質(zhì)含量,使低品位菱鎂礦資源得到高效開發(fā)利用,對(duì)我國(guó)菱鎂礦資源的戰(zhàn)略安全具有重要意義。目前,針對(duì)菱鎂礦中石英及硅酸鹽礦物等含硅脈石,一般反浮選脫除,而對(duì)方解石和白云石等含鈣脈石,一般采用正浮選技術(shù)脫除。根據(jù)礦石性質(zhì)與產(chǎn)品要求,菱鎂礦的浮選除雜可采用反浮選、正浮選或反-正浮選工藝。如李曉安等［6］采用反浮選工藝,從MgO含量46.10%的菱鎂礦(SiO21.34%,CaO0.88%),得到了MgO含量47.29%,回收率76.19%的精礦;王金良等［7］的研究表明,采用正浮選工藝,可以使MgO含量46.35%(SiO20.40%,CaO1.33%)的原礦,得到產(chǎn)率72.15%、MgO品位47.10%的菱鎂礦精礦;孫體昌等［8］針對(duì)MgO含量46.40%,SiO2與CaO含量分別為1.30%和0.56%的菱鎂礦進(jìn)行了反-正浮選工藝研究,精礦MgO品位47.39%,回收率為74.88%;程建國(guó)［9］等采用反-正浮選工藝對(duì)MgO含量46.62%的菱鎂礦(SiO21.96%,CaO0.86%)進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn),得到了MgO含量47.50%的精礦。目前關(guān)于菱鎂礦選礦的研究多為針對(duì)MgO含量46%以上、SiO2與CaO雜質(zhì)含量小于2%的較高品位礦石進(jìn)行浮選除雜研究［6～9］,關(guān)于MgO品位低、SiO2與CaO雜質(zhì)含量高的低品位菱鎂礦選礦研究較少,且難以獲得高質(zhì)量精礦［10～11］。本研究采用反-正浮選工藝,針對(duì)遼寧某MgO含量43%左右的低品位菱鎂礦進(jìn)行浮選提質(zhì)降雜研究,以期為實(shí)現(xiàn)低品位菱鎂礦的高效利用提供技術(shù)支撐。1礦石中mgo、pla和pb該低品位菱鎂礦中MgO品位為43.52%,SiO2和CaO雜質(zhì)含量高,分別為3.74%和2.69%。礦石中MgO主要以菱鎂礦形式存在,MgO在菱鎂礦中的分布率為93.39%,此外還有少量分布于白云石和硅酸鹽中;含硅脈石主要為石英,另有部分滑石、云母、綠泥石等硅酸鹽礦物;含鈣脈石主要為白云石,以及少量方解石和磷灰石;此外,礦石中還含有少量褐鐵礦、金紅石和重晶石等礦物。該礦石化學(xué)成分列于表1中,鎂物相分析結(jié)果見表2。2反浮選流程及藥劑用量對(duì)脫硅作用效果的影響工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明,樣品中硅鈣雜質(zhì)含量均較高,考慮采用反-正浮選流程,反浮選以脫除含硅脈石為主要目的,主要考察了磨礦細(xì)度、pH、調(diào)整劑和捕收劑用量對(duì)反浮選脫硅作用效果的影響;反浮選槽內(nèi)產(chǎn)品采用正浮選脫除含鈣脈石,試驗(yàn)主要研究了調(diào)整劑與捕收劑用量對(duì)正浮選脫鈣效果的影響。2.1磨礦細(xì)度對(duì)低收率調(diào)節(jié)反浮選粗選脫硅效果的影響在礦漿自然pH值(8.40左右)環(huán)境中,在水玻璃用量為200g/t,捕收劑BK428用量為300g/t的條件下,考察了磨礦細(xì)度對(duì)低品位菱鎂礦反浮選粗選脫硅效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖1。結(jié)果表明,隨磨礦細(xì)度的提高,SiO2脫除率和MgO品位逐漸提高,但磨礦細(xì)度過高M(jìn)gO回收率下降,綜合考慮,以-0.074mm含量90%的磨礦細(xì)度考察其他因素的影響。2.2硫酸和碳酸鈉ph對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響試驗(yàn)考察了礦漿pH值對(duì)反浮選脫硅效果的影響,粗選試驗(yàn)條件為水玻璃用量200g/t,捕收劑BK428用量為300g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖2(試驗(yàn)過程總以硫酸和碳酸鈉調(diào)整pH)。從圖2知,隨pH值的升高,MgO回收率逐漸升高,SiO2脫除率先升高后降低,在自然pH環(huán)境中(pH值8.4左右)反浮選脫硅效果最佳。這是由于反浮選采用的陽離子捕收劑主要依靠靜電左右吸附于含硅礦物表面,在pH較高時(shí)石英等含硅礦物表面負(fù)電性增強(qiáng),有利于陽離子捕收劑吸附,而pH過高陽離子捕收劑自身解離受到限制,從而導(dǎo)致作用效果變差。2.3水玻璃用量對(duì)反浮選脫硅效果的影響在自然pH環(huán)境中,捕收劑BK428用量為300g/t的試驗(yàn)考察了水玻璃用量對(duì)反浮選脫硅效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖3。圖3表明,隨水玻璃用量的增加,MgO回收率逐漸升高,但水玻璃用量過高,SiO2脫除效果變差,200g/t為適宜的反浮選粗選水玻璃用量。2.4捕收劑用量試驗(yàn)針對(duì)該低品位菱鎂礦反浮選脫硅采用陽離子捕收劑BK428為捕收劑,為考察其適宜的用量,進(jìn)行了捕收劑用量試驗(yàn),試驗(yàn)條件為自然pH環(huán)境,水玻璃用量為200g/t,試驗(yàn)結(jié)果見圖4。圖4的結(jié)果表明,捕收劑BK428用量對(duì)反浮選脫硅效果具有顯著影響。隨捕收劑用量的增加,MgO品位逐漸升高,但回收率逐漸降低,同時(shí),SiO2脫除率顯著提高,精礦SiO2含量逐漸降低,綜合考慮,400g/t為適宜的反浮選粗選捕收劑用量。此時(shí),反浮選粗選SiO2脫除率可達(dá)69.26%,精礦MgO回收率保持90%以上。2.5捕收劑用量試驗(yàn)原礦經(jīng)一粗一精兩次反浮選后可脫除大部分含硅脈石,但含鈣脈石脫除效果不佳。以陰離子捕收劑BK420為捕收劑,六偏磷酸鈉100g/t為抑制劑,針對(duì)脫硅后的粗精礦進(jìn)行了正浮選捕收劑用量試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見圖5。從圖5看出,隨捕收劑BK420用量的提高,正浮選作業(yè)MgO回收率逐漸升高,但MgO品位降低,CaO脫除率顯著下降,脫鈣效果變差。綜合考慮,700g/t為適宜的正浮選粗選捕收劑用量。2.6偏磷酸鈉用量以反浮選粗精礦為給礦,在捕收劑BK420用量為700g/t的條件下,考察了調(diào)整劑六偏磷酸鈉用量對(duì)正浮選鈣硅脫除效果的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖6。從圖6看出,隨六偏磷酸鈉用量的提高,正浮選作業(yè)MgO品位逐漸升高,回收率有所降低,CaO脫除率顯著提高。可見,在正浮選作業(yè)中,六偏磷酸鈉對(duì)含鈣脈石具有顯著的抑制作用。此外,從圖中可知,六偏磷酸鈉用量為150g/t時(shí)CaO脫除率顯著高于其用量100g/t時(shí),可見六偏磷酸鈉在礦漿中需達(dá)到一定濃度對(duì)含鈣脈石抑制效果才變得顯著。當(dāng)六偏磷酸鈉用量達(dá)到150g/t時(shí),正浮選粗選CaO作業(yè)脫除率為42.34%,MgO回收率為89.52%。2.7粗一精再浮選試驗(yàn)在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)上,進(jìn)行了低品位菱鎂礦反-正浮選提質(zhì)降雜全流程試驗(yàn),首先采用水玻璃和陽離子捕收劑BK428的藥劑制度進(jìn)行一粗一精兩次反浮選,然后以六偏磷酸鈉和陰離子捕收劑BK420的藥劑制度進(jìn)行一粗一精兩次正浮選,階段脫除硅鈣脈石。試驗(yàn)流程見圖7,試驗(yàn)結(jié)果見表3。表3結(jié)果表明,采用反-正浮選工藝,可以使品位從43.52%,獲得MgO品位為47.02%的精礦,MgO回收率為71.64%,同時(shí),菱鎂礦精礦中SiO2和CaO含量均顯著降低。3控制捕收劑用量(1)該低品位菱鎂礦中MgO品位為43.52%,SiO2和CaO雜質(zhì)含量分別為3.74%和2.69%,Mg、Si、Ca均以多種礦物形式存在,存在較大浮選提質(zhì)降雜難度。(2)以陽離子捕收劑BK428為捕收劑,水玻璃為調(diào)整劑進(jìn)行反浮選可有效脫除含硅脈石,自然pH環(huán)境中捕收劑用量是影響反浮選脫硅效果的主要因素。(3)以陰離子捕收劑BK420為捕收劑,六偏磷酸鈉為調(diào)整劑進(jìn)行正浮選可有效脫除含鈣脈石,且礦漿中六偏磷酸鈉濃度需達(dá)到一定值才能起到較好脫鈣效果。(4)采用反-