某石煤釩礦磨礦以及預先拋尾工藝試驗*

張麗敏 葉從新 魏黨生

(湖南有色金屬研究院)

含釩石煤是我國除釩鈦磁鐵礦之外的一種優勢含釩資源［1］，其主要有價金屬為釩，釩在石煤中以獨立礦物存在的情況較少，主要為含釩云母、釩石榴石、砷硫釩銅礦、含釩鍺石和橙釩鈣石等［2-3］。近年來為提高冶煉給礦中釩的品位，降低冶煉生產成本與處理量，選礦工作者進行了大量的石煤選礦研究，目前常采用的工藝有正浮選、反浮選、反浮選+正浮選、重選、擦洗、重選+浮選、磁選+浮選［4-11］等。

部分石煤釩礦，在破碎磨礦過程中，釩極易隨云母、高嶺石等礦物在細粒級中產生富集，然而采用常規的磨礦工藝，磨礦產品易泥化，且由于鋁硅酸鹽在磨礦過程中黏度較高，粗顆粒被先磨碎的細泥包裹罩蓋，賦存在粗顆粒中的釩難以解離，給石煤釩的選礦帶來了很大的難度。為了滿足選礦過程中的粒度要求，同時避免過粉碎，實現含釩礦物與脈石礦物的選擇性解離，進行了磨礦研究及預先拋尾工藝試驗，并獲得了滿意的試驗效果。

1 礦石性質分析

1.1 礦石主要化學成分分析

礦石主要化學成分分析結果見表1。

表1 礦石主要化學成分分析結果 %

1.2 礦石主要礦物組成分析

原礦經礦物組成分析，礦石中石英質礦物占59.89%，綠泥石-云母類礦物占 17.39%，電氣石-閃石類礦物占4%，碳酸鹽類礦物占6.19%，含鐵礦物占5.02%，碳質礦物占0.44%，蛇紋石礦占4.98%，螢石占1.19%。

1.3 釩的賦存狀態

偏光顯微鏡鑒定和電子探針測試表明:在原礦中沒有含釩的單體礦物存在，釩主要以類質同像的形式存在于綠泥石－云母類礦物、電氣石-閃石類礦物以及鐵質礦物中，對各礦物上不同點進行測試得到綠泥石-云母類礦物中V2O5含量平均為3.57%，電氣石-閃石類礦物中V2O5含量平均為1.83%，鐵質礦物中V2O5含量平均為1.1%。石英質礦物、碳酸鹽礦物和碳質礦物中沒有發現賦存釩。V2O5化學物相分析結果見表2。

表2 V2O5化學物相分析結果 %

由表2可知，釩主要賦存于綠泥石-云母類礦物中，占總釩的83.78%，說明該礦選礦富集的主要目的礦物為綠泥石-云母類礦物。

1.4 含釩礦物的嵌布粒度

綠泥石-云母類礦物的嵌布粒度小，其中10～20 μm 粒級占48.81%，20 ～40 μm 粒級占39.49%，屬細粒級嵌布，不利于釩的選礦富集。

2 試驗研究與討論

2.1 磨礦試驗

通過優化磨礦條件，考察了鋼球填充率、鋼球介質尺寸和配比、磨礦濃度以及磨礦時間等對石煤釩礦磨礦產品各粒級產率及V2O5分布律的影響。

2.1.1 鋼球填充率對磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響

在磨礦濃度為55%，直徑分別為30、25、18 mm的3種球配比為54%:27%:19%，磨礦時間為5 min的條件下，研究了鋼球填充率分別為30%、20%、10%、5%、0%時對石煤釩礦磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響。試驗結果見圖1。

由圖1可見:(1)隨著填充率的增加，粗粒級產率降低，細粒級產率升高，填充率越大磨礦產品粒度越細，這是由于鋼球填充率小時，鋼球間撞擊、研磨并作用于物料的機會少，隨著鋼球填充率的增大，接觸機會提高，磨礦效率增加。

圖1 鋼球填充率對磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響

(2)隨著填充率的增加，各粒級產品V2O5品位降低，當充填率大于10%后，各粒級V2O5品位變化不明顯。由于鋼球填充率越大，細粒級產率越高，因此填充率越大，V2O5越易在細粒級里富集。這是因為礦石中釩主要富集于綠泥石-云母類礦物中，該類礦物硬度相對于主要脈石石英低很多。因此，隨著磨礦的進行，綠泥石-云母類礦物首先遭到破碎而富集于細粒級礦物中。

(3)－0.037 mm粒級V2O5品位雖有所富集，但由于其產率較高，因此該粒級產品V2O5品位最高僅為1.20%左右，直接用于冶煉品位較低;而+0.85 mm粒級V2O5品位隨著磨礦填充率的增加而降低，當磨礦填充率達到5% ～10%后，其品位降低不明顯，約為0.20個百分點，可直接進行拋尾，從而降低后續選礦工作的處理量。從預先拋尾角度考慮，當磨礦填充率達到10%時，+0.85 mm粒級產率相對最高，預先拋尾率最高，因此選擇磨礦填充率為10%。

2.1.2 介質尺寸及配比對磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響

由于大、中球對鋁土礦以沖擊磨碎為主，小球則主要起磨剝作用，適當的配比可使沖擊和磨剝作用相結合，達到較好的磨礦效果。因此，考察了配球比對磨礦效果的影響。在磨礦濃度為55%，鋼球填充率為10%，磨礦時間為5 min的條件下，考察了直徑分別為30、25、18 mm的3種鋼球在大中小配比為配比1(10% ∶30% ∶60%)、配比 2(10% ∶60% ∶30%)、配比 3(50% ∶50% ∶0)、配比 4(40% ∶48% ∶12%)、配比 5(52% ∶26% ∶12%)、配比 6(26% ∶52%∶12%)時對磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響。試驗結果見圖2。

由圖2可知，不同介質配比對磨礦細度有所影響;配比4獲得的+0.85 mm粒級產率較高、V2O5品位相對較低，且－0.037 mm粒級V2O5品位相對較高;因此，選擇配比4方案。

2.1.3磨礦濃度對磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響

在磨礦鋼球填充率為10%，磨礦時間為5 min，直徑分別為30、25、18 mm的大中小3種球配比為40%∶48%∶12%的條件下，研究磨礦濃度對石煤釩礦磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響，試驗結果見圖3。

由圖3可見，隨著磨礦濃度的增加，+0.85 mm粒級產率先降低后增加，當磨礦濃度為55%時，+0.85 mm粒級產率最低;－0.037 mm粒級產率隨著磨礦濃度的增加先升高后降低，當磨礦濃度為55%時，－0.037 mm粒級產率最高?？梢?，磨礦濃度為55%時，磨礦效率最高。

圖3 磨礦濃度對磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響

2.1.4磨礦時間對磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響

在磨礦鋼球填充率為10%，磨礦濃度為55%，直徑分別為30、25、18 mm的大中小3種球配比為40%∶48%∶12%的條件下，研究了磨礦時間對石煤釩礦磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響。試驗結果見圖4。

由圖4可見，磨礦時間越長則磨礦產品細度越大，礦石磨得越細;磨礦產品中+0.85 mm粒級產率隨時間增加呈下降趨勢，各粒級中V2O5品位隨磨礦時間的增加而降低，當磨礦時間達到5 min后，+0.85 mm粒級產率下降較快，+0.85 mm粒級中V2O5品位變化不明顯;因此，從預先拋尾的角度考慮，選擇磨礦時間5 min較為適宜。

2.2 預先拋尾試驗

對磨礦后產品采用螺旋溜槽進行預先拋尾，試驗結果見表3。

表3 螺旋溜槽預拋尾試驗結果 %

圖4 磨礦時間對磨礦產品粒度組成及V2O5分布律的影響

由表3可知，選擇性磨礦后產品采用螺旋溜槽預拋尾，可丟掉產率為 25.81%、V2O5品位為0.17%的尾礦，大幅提高了后續選礦或者冶煉給礦的V2O5品位，試驗指標較好。

3 結語

(1)某石煤釩礦礦石中可供選礦回收的主要組分為釩，V2O5品位為0.75%;主要礦物為石英、綠泥石-云母礦物、電氣石-閃石類礦物以及碳酸鹽類礦物。礦石中不存在釩的獨立礦物，以類質同象賦存在綠泥石-云母類礦物中占83.78%。分布在鐵質礦物和電氣石-閃石類礦物中的釩均占8.11%。主要含釩礦物屬于細粒嵌布，不利于選礦回收。

(2)研究發現鋼球介質尺寸和配比、磨礦時間以及磨礦濃度等磨礦條件對磨礦情況有較大的影響，不同的磨礦條件對礦物顆粒磨碎作用的強度和大小均有不同。通過試驗發現當介質填充率為10%、介質配比為30 mm∶25 mm∶18 mm=40%∶48%∶12%、磨礦濃度為55%、磨礦時間為5 min時，有利于細粒級礦物中含釩礦物的富集，有利于石英在粗粒級中富集。

(3)對上述磨礦產品采用螺旋溜槽進行預先拋尾，可丟掉產率為25.81%、V2O5品位為0.17%的尾礦，提高了后續選礦與冶煉的給礦品位。

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