低品位菱镁矿石的高效选矿技术

  一、基本情况

  菱镁矿是我国的优势矿产资源之一,其储量、产量、出口量均居世界首 位。我国菱镁矿总储量约30亿吨,占世界总储量的四分之一以上,菱镁矿储量中,含MgO43%以上的一、 二级品占总储量的53%,其中一级品以上(含特级品)菱镁矿储量11.7亿吨,占总储量的37.6%;二级品 储量4.8亿吨,占总储量的15.4%,而且前国际上最需要的MgO含量大于47%的特级菱镁矿储量非常少,其 目前的开采量已不能满足市场的需求。

  目前我国生产与出口的镁质材料大多为原料初加工产品。2000年辽宁省 镁制品总产量超过600万吨,其中高科技、高附加值镁制品产量为30万吨,仅占总产量的5%,而初级产品 与高级产品的效益相差十几倍。

  目前国际市场呈现对初级材料的需求逐渐减少,对高档产品的需求不断 增加的趋势。因此,依靠科技进步,调整和优化产品结构,提高资源利用水平,提高镁质耐火材料的加 工深度,开发生产高档镁制品是镁质材料的发展方向,而生产高档镁质材料的基础是高质量、高纯度的 菱镁矿。因此,研究菱镁矿的高效选矿技术是关键问题。

  菱镁矿的开采和利用中存在的另一个突出问题是资源的浪费严重。由于 经济原因以及缺乏合适的选矿加工技术,很多矿山只采富矿,而丢弃所谓的贫矿,实际上所谓的贫矿中 MgO的品位也在40%以上,而国外的菱镁矿开采,连MgO品位不到30%的矿石都在开采利用。我国有些矿山 的采出率不足50%,甚至更低,造成资源的极大浪费。据实地考察了解,含MgO47%以上的菱镁矿石的价格 每吨130元,而含MgO44~46%的菱镁矿石仅20~30元/吨,而这部分矿石占总储量的70%以上。

  菱镁矿资源是不可再生的,弃贫采优的开采方法使优质资源越采越少。 因此我国的菱镁矿资源的前景不容乐观。据估计,按现在的开采方式和开采速度,再过30年,辽宁的大 部分菱镁矿区的优质矿石资源将枯竭,这绝不是危言耸听。因此,必须重新认识和高度重视资源保护问 题。通过矿物加工技术,提高低品位菱镁矿中MgO的含量,降低杂质含量,充分合理地利用现有的菱镁矿 资源,是提高资源利用率,保持可持续发展,造福子孙的重大课题,其重要性和紧迫性不言而喻。

  二、产业重大技术的现状

  由于我国菱镁矿石资源相对较好,所以多年来对该类矿石的选矿技术和 理论研究较少。但随着镁矿资源开采量的增加,优质资源的数量不断减少,而另一方面,市场对高纯度 的镁质材料需求却在迅速增加。同时,目前由于缺乏合适的选矿技术,许多矿山仅开采优质矿石,很多 在我国看来相对较差的镁矿石都未能利用,造成了资源的极大浪费。

  因为国外菱镁矿石资源较差,所以对菱镁矿的选矿提纯问题非常重视, 研究较多。印度某地的菱镁矿矿石含14~41.5%的石英和硅酸盐,经选矿后,石英和硅酸盐含量减少到3% 以下。奥地利Radex公司菱镁矿中MgO含量不足30%,经选矿后,MgO含量达到46.5%以上。

  国内对菱镁矿选矿研究较少,目前已知的浮选技术如山东某菱镁矿厂 1984年建设了浮选试验厂,采用反浮选工艺,可以得到SiO2<0.1%,MgO含量47.28%的精矿,但回收率仅 32.70%,无法经济运行。

  辽宁某镁矿浮选厂采用酸性反浮选技术提纯菱镁矿,据考察,其原矿的 MgO品位45%左右,SiO20.6%左右,经选矿后,精矿中SiO2含量降低到0.4%左右,而尾矿中的SiO2富集程 度仅有0.8%左右,选别效率太低。

  经过对大石桥地区菱镁矿的初步试验表明,菱镁矿石中的SiO2含量可以 从原矿的1.98%降低到0.4%以下,当得率为70%时甚至可以降低到0.19%,去除率达到90%左右;尾矿中 SiO2含量达到9%以上,做到了对杂质的充分捕收。精矿中MgO含量达47.2%以上时,回收率达80%以上,选 别效果非常明显。此选矿工艺中特别是SiO2的去除率与富集比达到了国际先进水平,去除率高说明杂质 去除的干净,富集比高说明选择性好,回收率高则说明在去除SiO2的同时,MgO的损失很低。

  三、技术路线与开发前景

  1、研究目标的确定

  针对MgO含量为44~46.5%,SiO2含量1~2%的菱镁矿做为研究对象,查 清其中主要杂质的种类和矿物学存在形式,确定提高MgO品位,去除杂质的浮选药剂品种和工艺参数,使 所得菱镁矿精矿品位达到如下指标:

  MgO≥47%,SiO2≤0.4%,回收率≥75%;

  同时对矿石中含MgO40~44%的菱镁矿的选矿提纯工艺进行探索研究。

  在确定工艺参数的基础上,设计建设一条高效选矿示范线,为全行业的 发展打下基础。

  本研究成果预计达到国际先进水平。

  2、工艺路线

  采取的工艺路线如下:

  选取有代表性的矿样→详细研究低品位菱镁矿的矿物组成,特别是杂质 矿物的存在形式→确定最佳磨矿细度与磨矿工艺→选择最佳PH值→选择最佳去除SiO2的捕收剂→矿石脱 钙试验→开路流程试验→闭路流程试验→优化试验结果→生产工艺流程设计,设备造型→选矿厂建设与 调试→正式投产→技术经济评估。

  四、问题与思考

  1、选矿成本

  目前低品位矿与优质矿之间有100元/吨左右的价格,但从发展看,由于 优质矿数量越来越少,而需求越来越大,这个价差将在三到五年后进一步拉大,给选矿技术的采用腾出 有效成本空间。

  2、选矿厂的建设

  由于选矿厂的投资方是企业,可能是矿主,也可能是镁制品生产企业, 如果完全靠经济利益趋动,容易造成集中度不够,规模偏小,环保投资不足等问题。要解决上述问题, 政府应该在相应政策扶持、资本运作等方面给以引导和支持。

  3、技术权益

  由于菱镁矿石的差异,选矿技术一定是系列技术。为了有利于推广,使 整体工艺技术水平都处于高水平,应该成立相应的技术推广部门。使其在有偿获得技术权益后,做好部 局、设点、技术推广、后续研发的管理等工作。


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