CN105665122B - 从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法，该方法采用下述工艺：（1）煤矸石经破碎后采用双层振动筛分级；分级的粗粒级产品采用重介质振动溜槽分选，得到精矿产品和尾矿；精矿产品脱除介质后，得到粗粒级硫铁矿；（2）分级的中间粒度产品采用矿砂摇床进行分选，得到中粒级硫铁矿和尾矿；（3）分级的细粒级产品经磨矿分级、脱除矿泥，经浮选与分选后得到煤＋黄铁矿产品和尾矿。本方法将煤矸石破碎后分成粗细不同粒级，粗粒级采用生产成本相对低的重介质振动溜槽，分选出粗粒级的脉石矿物，减少直接磨矿的成本；尤其适用于嵌布粒度不均匀的煤矸石，可大大提高硫铁矿的回收率，且分选过程中同步对其它有价元素进行提取增加其附加值。
Description
技术领域
本发明涉及一种选矿方法，尤其是一种从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法。
背景技术
煤矸石是指煤炭在开采及洗选加工过程中排放出的固体废弃物，约占整个煤炭产量的10%左右。据最新资料统计，我国现有矸石堆存量达45多亿吨，并以3亿吨/年的速度仍在不断地增加，是工业中产量和堆存量最大的固体废弃物之一。矸石的堆存不仅造成资源的严重浪费，而且对大气、土壤及水源等环境造成不同程度的污染，若加强对其资源化综合利用研究，可使煤矸石转化为有用的资源。同时，很多地方的煤矸石中含有一定数量的硫铁矿，硫铁矿是生产硫酸的最佳原料，若将煤矸石中的硫铁矿矿提取出来则可以为企业创造出较为可观的经济效益。
随着科学技术的进步，新药剂、新工艺、设备的出现，对煤矸石中硫铁矿的提取利用取得了突破性的进展，典型的煤矸石中提取硫铁矿的方法主要为重选或者浮选，前者的突出问题是选矿回收率偏低，大量的硫铁矿损失在尾矿中；后者带来的问题主要有：①破碎后的矿石直接磨矿，造成选矿厂成本较高；②浮选工艺中对硫铁矿的提取需要加入的药剂复杂，有pH调整剂、抑制剂、活化剂、捕收剂、起泡剂等，同时粗选很难达到较高的品位，还需进行精选工艺流程，同时易泥化的粘土类矿物会吸附在硫铁矿表面，造成浮选选择性变差。尤其对于嵌布粒度不均匀的煤矸石来说，简单通过重选或者浮选很难实现其有效地分离。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种选矿回收率高、品位高的从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法，尤其适用于嵌布粒度不均匀的煤矸石。
为解决上述技术问题，本发明采用下述工艺：（1）煤矸石经破碎后采用双层振动筛分级；分级的粗粒级产品采用重介质振动溜槽分选，得到精矿产品和尾矿；精矿产品脱除介质后，得到粗粒级硫铁矿；
（2）分级的中间粒度产品采用矿砂摇床进行分选，得到中粒级硫铁矿和尾矿；
（3）分级的细粒级产品经磨矿分级、脱除矿泥，得到煤＋黄铁矿产品和尾矿。
本发明进一步的工艺步骤为：（1）煤矸石经一段破碎作业后经过双层振动筛，分级为粗粒级产品、中间粒度产品和细粒级产品；粗粒级产品经重介质振动溜槽分选后，脉石矿物作为尾矿；精矿产品经直线振动筛进行脱介，筛上产品为粗粒级硫铁矿，筛下产品经湿式强磁选后，磁性产品返回至重介质振动溜槽，非磁性产品给入步骤（3）中的磨矿作业；
（2）所述中粒级产品进入矿砂摇床进行两段分选，中矿顺序返回，得到中粒级硫铁矿和尾矿；
（3）所述细粒级产品与步骤（1）中的非磁性产品进行磨矿作业，使分级设备的溢流粒度为-0.074mm占80%～90%，分级设备的溢流给入圆锥分级机脱泥，溢流泥质物料作为尾矿，圆锥分级机的底流作为煤＋黄铁矿产品。
更进一步的，所述步骤（1）中，湿式强磁选的磁场强度为450KA/m～640KA/m，脉动冲程22～30mm，脉动冲次为300～350次/min，矿浆质量浓度为25%～35%。
进一步的，所述粗粒级产品的粒级为30～5mm，中间粒度产品的粒级为5～2mm，细粒级产品的粒级为2～0mm。
更进一步的，所述步骤（3）中的煤＋黄铁矿产品进行浮选作业，得到精煤和浮选尾矿；浮选尾矿进入悬振锥面选矿机两段选别，得到细粒级硫铁矿和尾矿。
更进一步的，采用悬振锥面选矿机I和悬振锥面选矿机Ⅱ进行选别；悬振锥面选矿机I的分选面转动速度为1.0～1.5r/min，盘面振动频率为350～400次/min，冲洗水流速为1.0～1.5m3/h，给矿量为0.27～0.42t/h，矿浆质量浓度为15%～25%；悬振锥面选矿机Ⅱ的分选面转动速度为1.0～1.5r/min，盘面振动频率为350～400次/min，冲洗水流速为1.2～1.8m3/h，给矿量为0.22～0.30t/h，矿浆质量浓度为12%～23%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：（1）本发明将煤矸石破碎后分成粗细不同粒级，粗粒级采用生产成本相对低的重介质振动溜槽，分选出粗粒级的脉石矿物，减少直接磨矿的成本；尤其适用于嵌布粒度不均匀的煤矸石，根据煤矸石嵌布粒度不均匀的性质，分级提取煤矸石中的硫铁矿资源，这样可大大提高硫铁矿的回收率，且分选过程中同步对其它有价元素进行提取增加其附加值。
（2）本发明采用圆锥分级机进行预选脱泥作业，减少了泥质矿物对后续浮选选择性的影响，分选出的精煤可增加煤矸石加工利用的附加值。
（3）悬振锥面选矿机是一种新型的微细粒物料的分选设备，采用该设备对细粒级的硫铁矿进行回收，取得了理想的分选指标。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的工艺过程示意图；
图2是煤矸石的XRD分析图；
图3是煤矸石在反光镜下的观察图片。
具体实施方式
下述实施例中所用煤矸石中主要成分的重量百分含量为：SiO2 64.03%，S 4.92%，Al2O3 20.48%，Fe2O3 4.21%，K2O 3.47%，MgO 0.54%，CaO 1.78%。由图2煤矸石原矿的XRD分析结果表明，煤矸石中含有的矿物主要有：硫铁矿、石英、斜绿泥石、高岭土、伊利石以及碳；同时从图3煤矸石反光镜下观察图片可以看出，煤矸石原矿中硫铁矿与石英、高岭土等呈不均匀粒度嵌布。
实施例1：图1所示，本从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法采用下述具体工艺步骤。
（1）煤矸石经一段破碎作业后经过双层振动筛，30～5mm的粗粒级产品经重介质振动溜槽分选后，脉石矿物作为尾矿；精矿产品经直线振动筛进行脱介，筛上产品为粗粒级硫铁矿，筛下产品经湿式强磁选机进行强磁选后，磁性产品返回至重介质振动溜槽，非磁性产品给入步骤（3）的磨矿作业；其中，湿式强磁选机的磁场强度为480KA/m，脉动冲程25mm，脉动冲次为310次/min，矿浆质量浓度为28%。
（2）5～2mm的中粒级产品采用矿砂摇床I和矿砂摇床Ⅱ进行两段分选，两段分选过程为：中粒级产品进入矿砂摇床I进行选别，矿砂摇床I的中矿返回矿砂摇床I进行再选，矿砂摇床I的精矿给入矿砂摇床Ⅱ进行再选，矿砂摇床Ⅱ的精矿产品作为中粒级硫铁矿，矿砂摇床Ⅱ的中矿产品返回至矿砂摇床Ⅱ进行再选，矿砂摇床I和矿砂摇床Ⅱ的尾矿作为尾矿产品。
（3）2～0mm的细粒级产品与湿式强磁选机的非磁性产品进行磨矿作业，使分级设备的溢流粒度为-0.074mm占82.41%，分级设备的溢流给入圆锥分级机脱泥，溢流泥质物料作为尾矿，圆锥分级机的底流为煤＋黄铁矿产品。
所述煤＋黄铁矿产品进行浮选作业，浮选的精煤增加煤矸石矿加工利用的附加值；浮选尾矿采用悬振锥面选矿机I和悬振锥面选矿机Ⅱ进行两段选别，两端选别过程为：浮选尾矿进入悬振锥面选矿机I进行选别，悬振锥面选矿机I的中矿返回悬振锥面选矿机I进行再选，悬振锥面选矿机I的精矿给入悬振锥面选矿机Ⅱ进行再选，悬振锥面选矿机Ⅱ的精矿产品作为细粒级硫铁矿，悬振锥面选矿机Ⅱ的中矿产品返回至悬振锥面选矿机Ⅱ进行再选，悬振锥面选矿机I和悬振锥面选矿机Ⅱ的尾矿作为尾矿。其中，悬振锥面选矿机I的分选面转动速度为1.2r/min，盘面振动频率为365次/min，冲洗水流速为1.2m3/h，给矿量为0.42t/h，矿浆质量浓度为22%；悬振锥面选矿机Ⅱ的分选面转动速度为1.5r/min，盘面振动频率为380次/min，冲洗水流速为1.6m3/h，给矿量为0.25t/h，矿浆质量浓度为17%。
煤矸石经过上述方法处理之后，最终得到品位为39.08%、回收率为90.13%的硫铁矿产品，以及灰分为10.25%、产率为5.23%的精煤产品。
实施例2：本从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法采用下述具体工艺步骤。
（1）煤矸石经一段破碎作业后经过双层振动筛，30～5mm的粗粒级产品经重介质振动溜槽分选后，脉石矿物作为尾矿；精矿产品经直线振动筛进行脱介，筛上产品为粗粒级硫铁矿，筛下产品经湿式强磁选机进行强磁选后，磁性产品返回至重介质振动溜槽，非磁性产品给入步骤（3）的磨矿作业；其中，湿式强磁选机的磁场强度为520KA/m，脉动冲程27mm，脉动冲次为330次/min，矿浆质量浓度为30%。
（2）5～2mm的中粒级产品采用矿砂摇床I和矿砂摇床Ⅱ进行两段分选，两段分选过程为：中粒级产品进入矿砂摇床I进行选别，矿砂摇床I的中矿返回矿砂摇床I进行再选，矿砂摇床I的精矿给入矿砂摇床Ⅱ进行再选，矿砂摇床Ⅱ的精矿产品作为中粒级硫铁矿产品，矿砂摇床Ⅱ的中矿产品返回至矿砂摇床Ⅱ进行再选，矿砂摇床I和矿砂摇床Ⅱ的尾矿作为尾矿产品。
（3）2～0mm的细粒级产品与湿式强磁选机的非磁性产品进行磨矿作业，使分级设备的溢流粒度为-0.074mm占89.94%，分级设备的溢流给入圆锥分级机脱泥，溢流泥质物料作为尾矿，圆锥分级机的底流为煤＋黄铁矿产品。
所述煤＋黄铁矿产品进行浮选作业，浮选的精煤增加煤矸石矿加工利用的附加值，浮选尾矿采用悬振锥面选矿机I和悬振锥面选矿机Ⅱ进行两段选别，两端选别过程为：浮选尾矿进入悬振锥面选矿机I进行选别，悬振锥面选矿机I的中矿返回悬振锥面选矿机I进行再选，悬振锥面选矿机I的精矿给入悬振锥面选矿机Ⅱ进行再选，悬振锥面选矿机Ⅱ的精矿产品作为细粒级硫铁矿，悬振锥面选矿机Ⅱ的中矿产品返回至悬振锥面选矿机Ⅱ进行再选，悬振锥面选矿机I和悬振锥面选矿机Ⅱ的尾矿作为尾矿。其中，悬振锥面选矿机I的分选面转动速度为1.5r/min，盘面振动频率为385次/min，冲洗水流速为1.4m3/h，给矿量为0.35t/h，矿浆质量浓度为20%；悬振锥面选矿机Ⅱ的分选面转动速度为1.5r/min，盘面振动频率为400次/min，冲洗水流速为1.8m3/h，给矿量为0.22t/h，矿浆质量浓度为15%。
煤矸石经过上述方法处理之后，最终得到品位为39.91%、回收率为89.72%的硫铁矿产品，以及灰分为10.15%、产率为5.06%的精煤产品。
实施例3：本从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法采用下述具体工艺步骤。
除下述不同之处，其余工艺同实施例1：
步骤（1）中：湿式强磁选机的磁场强度为450KA/m，脉动冲程26mm，脉动冲次为350次/min，矿浆质量浓度为35%。
步骤（3）中：分级设备的溢流粒度为-0.074mm占80%；悬振锥面选矿机I的分选面转动速度为1.3r/min，盘面振动频率为400次/min，冲洗水流速为1.0m3/h，给矿量为0.32t/h，矿浆质量浓度为15%；悬振锥面选矿机Ⅱ的分选面转动速度为1.3r/min，盘面振动频率为350次/min，冲洗水流速为1.4m3/h，给矿量为0.30t/h，矿浆质量浓度为20%。
煤矸石经过上述方法处理之后，最终得到品位为38.97%、回收率为91.23%的硫铁矿产品，以及灰分为10.22%、产率为5.21%的精煤产品。
实施例4：本从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法采用下述具体工艺步骤。
除下述不同之处，其余工艺同实施例2：
步骤（1）中：湿式强磁选机的磁场强度为580KA/m，脉动冲程30mm，脉动冲次为320次/min，矿浆质量浓度为25%。
步骤（3）中：分级设备的溢流粒度为-0.074mm占90%；悬振锥面选矿机I的分选面转动速度为1.0r/min，盘面振动频率为375次/min，冲洗水流速为1.5m3/h，给矿量为0.27t/h，矿浆质量浓度为18%；悬振锥面选矿机Ⅱ的分选面转动速度为1.2r/min，盘面振动频率为370次/min，冲洗水流速为1.2m3/h，给矿量为0.27t/h，矿浆质量浓度为12%。
煤矸石经过上述方法处理之后，最终得到品位为40.51%、回收率为88.73%的硫铁矿产品，以及灰分为10.41%、产率为4.96%的精煤产品。
实施例5：本从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法采用下述具体工艺步骤。
除下述不同之处，其余工艺同实施例1：
步骤（1）中：湿式强磁选机的磁场强度为640KA/m，脉动冲程22mm，脉动冲次为300次/min，矿浆质量浓度为32%。
步骤（3）中：分级设备的溢流粒度为-0.074mm占85.02%；悬振锥面选矿机I的分选面转动速度为1.3r/min，盘面振动频率为350次/min，冲洗水流速为1.3m3/h，给矿量为0.38t/h，矿浆质量浓度为25%；悬振锥面选矿机Ⅱ的分选面转动速度为1.0r/min，盘面振动频率为375次/min，冲洗水流速为1.3m3/h，给矿量为0.26t/h，矿浆质量浓度为23%。
煤矸石经过上述方法处理之后，最终得到品位为39.57%、回收率为90.04%的硫铁矿产品，以及灰分为10.08%、产率为5.12%的精煤产品。
Claims (5)
1.一种从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法，其特征在于，该方法采用下述工艺步骤：
（1）煤矸石经一段破碎作业后经过双层振动筛，分级为粗粒级产品、中间粒度产品和细粒级产品；粗粒级产品经重介质振动溜槽分选后，脉石矿物作为尾矿；精矿产品经直线振动筛进行脱介，筛上产品为粗粒级硫铁矿，筛下产品经湿式强磁选后，磁性产品返回至重介质振动溜槽，非磁性产品给入步骤（3）中的磨矿作业；
（2）所述中粒级产品进入矿砂摇床进行两段分选，中矿顺序返回，得到中粒级硫铁矿和尾矿；
（3）所述细粒级产品与步骤（1）中的非磁性产品进行磨矿作业，使分级设备的溢流粒度为-0.074mm占80%～90%，分级设备的溢流给入圆锥分级机脱泥，溢流泥质物料作为尾矿，圆锥分级机的底流作为煤＋黄铁矿产品。
2.根据权利要求1所述的从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法，其特征在于：所述步骤（1）中，湿式强磁选的磁场强度为450KA/m～640KA/m，脉动冲程22～30mm，脉动冲次为300～350次/min，矿浆质量浓度为25%～35%。
3.根据权利要求1所述的从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法，其特征在于：所述粗粒级产品的粒级为30～5mm，中间粒度产品的粒级为5～2mm，细粒级产品的粒级为2～0mm。
4.根据权利要求1－3任意一项所述的从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法，其特征在于：所述步骤（3）中的煤＋黄铁矿产品进行浮选作业，得到精煤和浮选尾矿；浮选尾矿进入悬振锥面选矿机两段选别，得到细粒级硫铁矿和尾矿。
5.根据权利要求4所述的从煤矸石中回收硫铁矿的选矿方法，其特征在于：采用悬振锥面选矿机I和悬振锥面选矿机Ⅱ进行选别；悬振锥面选矿机I的分选面转动速度为1.0～1.5r/min，盘面振动频率为350～400次/min，冲洗水流速为1.0～1.5m3/h，给矿量为0.27～0.42t/h，矿浆质量浓度为15%～25%；悬振锥面选矿机Ⅱ的分选面转动速度为1.0～1.5r/min，盘面振动频率为350～400次/min，冲洗水流速为1.2～1.8m3/h，给矿量为0.22～0.30t/h，矿浆质量浓度为12%～23%。
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