云母型含钒石煤工艺矿物学及选矿预富集工艺研究

摘要

含钒石煤是我国的一种优势含钒资源，分布广泛且储量丰富，由于其具有矿石性质复杂、钒品位低、钒赋存状态多样等特点，导致石煤提钒工艺普遍存在针对性不强、湿法提钒处理量大、酸耗高、浸出率低、环境污染严重等问题，制约着石煤提钒行业的发展。针对以上问题，本文拟对含钒石煤进行选矿预富集，提高湿法提钒原料的钒品位。本研究首先对石煤原矿及其700oC焙烧样进行了系统的工艺矿物学研究，然后对比了重选和浮选两种选矿方法的钒预富集效果，确定了最佳的预富集工艺流程，最后研究了焙烧对含钒石煤中矿物浮选的影响。主要研究内容和结果如下：
　　（1）湖北某地石煤属于炭质和方解石含量较高的低品位云母型含钒石煤，V2O5品位为0.71％，CaO的含量为6.26％，钒是以V(Ⅲ)和V(Ⅳ)的形式类质同象取代白云母中构成铝氧八面体的铝赋存于其晶格中。主要矿物为石英、煤、白云母、黄铁矿和方解石，其次为长石和高岭石等粘土矿物。白云母以细小片状或条状的集合体形式存在，脉宽一般在2~10μm不等，平均脉宽为5.41μm，脉长分布在30~45μm和小于10μm两个粒级，粗粒级白云母为大片状集合体，与石英共生，细粒级白云母以单片或细小集合体的形式存在，被长石包裹或沿长石颗粒边缘分布。脉石矿物石英、方解石和长石的平均粒径分别为25.55μm、34.94μm和10.25μm。石煤经焙烧脱炭后，V2O5的品位上升至0.82％，黄铁矿氧化成赤铁矿，含量为11％，方解石部分分解，含量降至9％，同时黄铁矿与方解石在高温下生成硬石膏。
　　（2）摇床预抛尾以700oC下焙烧脱炭石煤为原料，以棒磨机作为磨矿设备，确定了“一粗一扫”的预抛尾流程，粗选的最佳工艺参数为：处理量12kg/h，给矿浓度20％，给矿粒度-0.074mm占63％，冲次350次/min，冲程16mm，横向坡度0.65o，冲洗水400L/h；扫选的最佳工艺参数为：冲次350次/min，冲程16mm，横向坡度1.00o，冲洗水300L/h。通过扩大试验，获得了抛尾率为15.87％，钒损失率为5.52％的指标，矿石V2O5品位提高至0.94％。
　　（3）浮选预富集工艺确定了“反浮选方解石—正浮选含钒白云母”的浮选流程和“粗磨放粗，再磨再选”的磨矿流程。反浮选采用“焙烧脱炭—分散脱泥—2＃油等可浮选—方解石强化浮选—混合精矿钙钒分离”流程，正浮选采用“含钒云母一次浮选—尾矿再磨再选”流程，粗磨和再磨的磨矿细度分别为-0.074mm占63％和85.6％，最终获得产率为51.35％，V2O5品位为1.15％，回收率为70.86％的钒精矿。浸出试验表明，钒的品位是影响钒浸出率的重要因素，钒的品位越高，浸出率越高。
　　（4）焙烧对矿物浮选的影响主要表现在矿物组成及晶体结构的改变、矿浆中离子浓度的增减和矿物表面性质的变化三个方面。石煤经焙烧脱炭，煤完全分解，细粒的白云母和高岭石等粘土矿物脱除层间水和部分羟基，疏水性增强；浮选矿浆中的Mg2+、Ca2+、Ba2+及Si4+的浓度增加，降低了捕收剂对方解石和白云母的选择性；粗粒的石英和方解石等矿物表面粘附有微细粒的白云母和粘土矿物，高温焙烧增强了矿粒之间的粘结力，浮选时疏水性增强的细粒优先吸附在选择性降低的气泡上，使细粒和被细粒包裹的粗粒无选择的上浮进入精矿中，钙钒分离困难，钒损失较大。

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第1章 绪论

1.1 含钒石煤的资源现状

1.2 含钒石煤提钒现状

1.3 含钒石煤选矿预富集研究现状

1.4 课题来源及研究意义

第2章 试验原料、设备及研究方法

2.1 试验原料

2.2 试验药剂和设备

2.3 研究内容及技术路线

2.4 试验研究方法

第3章 矿石的工艺矿物学研究

3.1 原矿的工艺矿物学研究

3.2 脱炭石煤的工艺矿物学研究

3.3 小结

第4章 含钒石煤摇床预抛尾工艺研究

4.1 摇床预抛尾工艺流程的确定

4.2 摇床粗选试验

4.3 摇床扫选试验

4.4 综合流程开路试验

4.5 扩大规模试验及产品分析

4.6 本章小结

第5章 浮选预富集工艺研究

5.1 浮选预富集工艺流程的确定

5.2 脱炭方式的确定

5.3 反浮选方解石的多因素影响

5.4 正浮选云母试验

5.5 全流程闭路试验

5.6 产品分析及浸出试验

5.7 摇床预抛尾工艺与浮选预富集工艺的对比

5.8 本章小结

第6章 焙烧对矿物浮选的影响

6.1 焙烧对石煤矿物组成和矿物晶体结构的影响

6.2 焙烧对矿物离子溶出的影响

6.3 2#油浮选产品可浮性分析

6.4 本章小结

第7章 结论、创新点与展望

7.1 结论

7.2 创新点

7.3 展望

致谢

参考文献

研究生期间取得的主要成果及参与的项目