论文部分内容阅读
摘要：菱镁矿是碱性耐火材料重要的原料之一，辽宁镁质耐火材料占全国耐火材料的40%，但大部分原料为低品位菱镁矿，目前只作为低档耐火材料或建筑材料的原料。若能運用物理加工方法对低品位菱镁矿进行脱硅除杂，提升低品位菱镁矿的品位，使低品位菱镁矿能应用于高档耐火材料的生产中去，是镁质耐火材料的发展应从源头上去解决的一个重要问题。
关键词：低品位菱镁矿 预先分级 综合利用
中图分类号：TD86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-023-01
0.引言
镁是冶金工业重要的组成部分，我国的镁资源储量和产量均居世界首位，随着工业技术的发展和冶金等行业对耐火材料的要求越来越高，高品位的菱镁矿将呈现满足不了高温工业对耐火材料的高要求的需求[1]。目前，提取MgO主要采用手选后直接热选方法，一方面造成环境污染严重，能源消耗高等问题，另一方面矿石中如滑石、绿泥石等有用矿物不能得到有效利用，资源综合利用率低。应用高效选矿工艺，充分利用高品位菱镁矿资源优势，提高低品位菱镁矿的利用价值，综合利用菱镁矿资源中其他的有用矿物是目前菱镁矿资源开发利用一个值得深入研究的课题。
选用辽宁省营口市南楼经济开发区高庄低品位菱镁矿作为研究对象，旨在探索低品位菱镁矿资源高效合理利用的途径，为菱镁矿选矿确定合理的工艺技术流程，对未来低品位菱镁矿资源的利用和开发提供借鉴。
1. 国、内外菱镁矿研究现状和发展动态
1.1 国外研究现状和发展动态
重选是利用菱镁矿与脉石矿物的密度差异进行的选矿方法，主要采用跳汰、溜槽、重介质旋流器、重介质锥形分选机等设备选别。美国华盛顿州的西北镁矿公司采用分离比重限度为0.01kg/cm3±的重液分离比重差为0.02kg/cm3的菱镁矿和白云石，前苏联也成功研制重介质悬浮液选别菱镁矿工艺，精矿产量可增加11.5%。
磁选是利用不同矿物的磁性差异来实现矿物分选目的的工艺技术。德国KHD洪堡维达格公司设计生产的德斯克斯型超导磁选机在磁场强度为3.2T的条件下从4～100mm粒级的菱镁矿中，将矿石中SiO2含量从20%将至1.5%，Fe2O3含量从4%降至0.3%，取得了较好的选矿指标。
浮选是利用不同矿物表面的物理化学性质差异行进矿物分选的工艺。菱镁矿的浮选主要应用于提升粉矿、级外矿和二、三级菱镁矿的纯度。根据菱镁矿的矿物组成和结构不同，浮选流程分为单一反浮选和反浮选-正浮选两种工艺流程。19世纪中叶，苏联、美国、希腊在菱镁矿浮选工艺上取得了较好的效果。对低品位菱镁矿的尾矿进行浮选还可获得10%左右的滑石精矿。
化学选矿用于处理杂质呈微细浸染或以类质同相存在的菱镁矿。越南 Ban Phung矿位于越南Sonla省SongMa地区，1990年被发现，早期勘探储量为120万吨。该矿利用热化学法处理的品位隐晶质菱镁矿，取得了良好的技术指标。
1.2 国内研究现状和发展动态
1965年，辽宁省地质局中心实验室成功回收了海城范家堡滑石浮选尾矿中的菱镁矿，为我国首次将浮选工艺应用于菱镁矿选矿上，1977年，武汉钢铁学院对大石桥级外菱镁矿进行了实验室浮选试验，取得了MgO含量97.90%的菱镁矿精矿。1978年，鞍山钢铁学院对大石桥一级菱镁矿进行实验室提纯试验，取得了取得了MgO含量98.13%的菱镁矿精矿。比国外选矿提高两个百分点，使我国的菱镁矿选矿水平位居世界前列，同时也证明了浮选法应用于菱镁矿选矿上是可行的。中国黑色冶金标准（YB/4056-91）对经过选矿、用于烧结镁砂的菱镁矿精矿做了详细技术规定，精矿中水分不得大于12%，不得混入外来杂物[2]。
2. 菱镁矿山的现状与问题
2.1 优质资源锐减
目前，特级矿已十分罕见，一级矿紧缺，因此优质矿石大幅度涨价，甚至翻了好几番。优质初级原料的紧缺除了矿山的不合理开采外，另一个主要原因是优质耐火制品的开发对原料提出了更为苛刻的要求。由于特级原料并不能从矿山直接开采出来，所以低品位矿石的提纯和镁资源合理的科学的综合利用是今后发展的一个十分重要的课题。通过对不同品级、不同类型的天然菱镁矿进行分级开采，分别利用，可使各品级的菱镁矿都能得到有效利用，实现菱镁矿资源的优质优用、物尽其用。开采低品位菱镁矿石，通过选矿提高菱镁矿资源利用率，延长矿山服务年限。
2.2 辽宁省大石桥市菱镁矿开采与产品开发面临如下矛盾：
①菱镁矿品位下降与冶金行业对耐火耐温材料要求愈来愈高的矛盾；
②国企破产、菱镁资源无序开采与高质量的市场需求之间的矛盾；
③原矿成分复杂与现阶段选矿技术相对滞后之间的矛盾；
④资源全组分利用与经济效益、运营成本之间的矛盾。
3. 研究内容
（1）针对辽宁省营口市南楼经济开发区高庄低品位菱镁矿的矿物组成、化学成分、矿物嵌布粒度、矿物共伴生关系、矿物硬度等矿物学性质确定矿物类型和综合利用价值；
（2）结合矿石工艺矿物学分析结果，对矿物进行破碎、磨矿、分级、磁选、浮选探索性试验研究，确定矿物选别趋势，进而进行优化试验研究，确定最优的工艺技术流程和参数；
（3）研究尾矿的矿物组成与赋存状态，探索尾矿资源的综合利用；
（4）针对矿产品的指标要求，确定各级选矿产物的最终形态。
运用选矿方法对低品位菱镁矿进行脱硅降钙工艺处理，提升低品位菱镁矿的品位从而使低品位菱镁矿能应用于高档耐火材料的生产中去，并从尾矿中分选滑石、绿泥石等有用矿物，实现资源的综合高效利用。
4. 低品位菱镁矿发展前景分析
4.1 拟解决的问题：
（1）对该低品位菱镁矿进行选择性磨矿、预先分级、优先浮选、混合浮选等工艺研究和优化试验研究；
（2）对单一浮选和反浮-正浮选进行对比试验，确定最优的浮选方案；
（3）采用预先抛泥后，浮选工艺可在保证精矿品位相近的条件下较直接浮选提高精矿产率，节省药剂，降低选别成本；
（4）菱镁矿在800℃-1000℃下煅烧形成多孔、体轻、耐压温度低的颗粒，而含硅酸盐矿物的滑石、绿泥石等强度逐渐提高，白云石的强度比煅烧后的菱镁石矿高20-30倍，利用这种差异进行选择性破碎、筛分、风选，使菱镁矿富集于细粒级别中，从而与杂质矿物分离。选用此法菱镁矿中的脉石矿物不能得到高效合理的利用。此法除回收菱镁矿外，还对矿石中的滑石、绿泥石等硅酸盐矿物进行回收，实现资源的综合利用。
4.2 预期成果
（1）为大石桥某低品位菱镁矿资源的综合利用探索并优化一条经济可行、工艺合理的工艺技术方案；
（2）将菱镁矿品位由原矿MgO含量为40%提升至46%以上，回收率75%以上；
（3）探索菱镁矿选矿过程中尾矿的综合利用。
5.结语
随着国民经济的日益发展，矿产资源的“贫、细、杂”现象愈加严重。以往的高品位矿产逐渐减少，而如何利用低品位矿物达到资源综合利用成为当今的一大难题。我国菱镁矿资源丰富，但也存在以上问题，因而合理开发利用低品位菱镁矿对我国矿产资源综合利用具有深远意义。
参考文献：
[1] 王恩慧.菱镁耐火材料[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1999：5-65.
[2] 王兆敏.中国菱镁矿现状与发展趋势[J].中国非金属矿工业导刊，2009，52（5）：6-8.
关键词：低品位菱镁矿 预先分级 综合利用
中图分类号：TD86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-023-01
0.引言
镁是冶金工业重要的组成部分，我国的镁资源储量和产量均居世界首位，随着工业技术的发展和冶金等行业对耐火材料的要求越来越高，高品位的菱镁矿将呈现满足不了高温工业对耐火材料的高要求的需求[1]。目前，提取MgO主要采用手选后直接热选方法，一方面造成环境污染严重，能源消耗高等问题，另一方面矿石中如滑石、绿泥石等有用矿物不能得到有效利用，资源综合利用率低。应用高效选矿工艺，充分利用高品位菱镁矿资源优势，提高低品位菱镁矿的利用价值，综合利用菱镁矿资源中其他的有用矿物是目前菱镁矿资源开发利用一个值得深入研究的课题。
选用辽宁省营口市南楼经济开发区高庄低品位菱镁矿作为研究对象，旨在探索低品位菱镁矿资源高效合理利用的途径，为菱镁矿选矿确定合理的工艺技术流程，对未来低品位菱镁矿资源的利用和开发提供借鉴。
1. 国、内外菱镁矿研究现状和发展动态
1.1 国外研究现状和发展动态
重选是利用菱镁矿与脉石矿物的密度差异进行的选矿方法，主要采用跳汰、溜槽、重介质旋流器、重介质锥形分选机等设备选别。美国华盛顿州的西北镁矿公司采用分离比重限度为0.01kg/cm3±的重液分离比重差为0.02kg/cm3的菱镁矿和白云石，前苏联也成功研制重介质悬浮液选别菱镁矿工艺，精矿产量可增加11.5%。
磁选是利用不同矿物的磁性差异来实现矿物分选目的的工艺技术。德国KHD洪堡维达格公司设计生产的德斯克斯型超导磁选机在磁场强度为3.2T的条件下从4～100mm粒级的菱镁矿中，将矿石中SiO2含量从20%将至1.5%，Fe2O3含量从4%降至0.3%，取得了较好的选矿指标。
浮选是利用不同矿物表面的物理化学性质差异行进矿物分选的工艺。菱镁矿的浮选主要应用于提升粉矿、级外矿和二、三级菱镁矿的纯度。根据菱镁矿的矿物组成和结构不同，浮选流程分为单一反浮选和反浮选-正浮选两种工艺流程。19世纪中叶，苏联、美国、希腊在菱镁矿浮选工艺上取得了较好的效果。对低品位菱镁矿的尾矿进行浮选还可获得10%左右的滑石精矿。
化学选矿用于处理杂质呈微细浸染或以类质同相存在的菱镁矿。越南 Ban Phung矿位于越南Sonla省SongMa地区，1990年被发现，早期勘探储量为120万吨。该矿利用热化学法处理的品位隐晶质菱镁矿，取得了良好的技术指标。
1.2 国内研究现状和发展动态
1965年，辽宁省地质局中心实验室成功回收了海城范家堡滑石浮选尾矿中的菱镁矿，为我国首次将浮选工艺应用于菱镁矿选矿上，1977年，武汉钢铁学院对大石桥级外菱镁矿进行了实验室浮选试验，取得了MgO含量97.90%的菱镁矿精矿。1978年，鞍山钢铁学院对大石桥一级菱镁矿进行实验室提纯试验，取得了取得了MgO含量98.13%的菱镁矿精矿。比国外选矿提高两个百分点，使我国的菱镁矿选矿水平位居世界前列，同时也证明了浮选法应用于菱镁矿选矿上是可行的。中国黑色冶金标准（YB/4056-91）对经过选矿、用于烧结镁砂的菱镁矿精矿做了详细技术规定，精矿中水分不得大于12%，不得混入外来杂物[2]。
2. 菱镁矿山的现状与问题
2.1 优质资源锐减
目前，特级矿已十分罕见，一级矿紧缺，因此优质矿石大幅度涨价，甚至翻了好几番。优质初级原料的紧缺除了矿山的不合理开采外，另一个主要原因是优质耐火制品的开发对原料提出了更为苛刻的要求。由于特级原料并不能从矿山直接开采出来，所以低品位矿石的提纯和镁资源合理的科学的综合利用是今后发展的一个十分重要的课题。通过对不同品级、不同类型的天然菱镁矿进行分级开采，分别利用，可使各品级的菱镁矿都能得到有效利用，实现菱镁矿资源的优质优用、物尽其用。开采低品位菱镁矿石，通过选矿提高菱镁矿资源利用率，延长矿山服务年限。
2.2 辽宁省大石桥市菱镁矿开采与产品开发面临如下矛盾：
①菱镁矿品位下降与冶金行业对耐火耐温材料要求愈来愈高的矛盾；
②国企破产、菱镁资源无序开采与高质量的市场需求之间的矛盾；
③原矿成分复杂与现阶段选矿技术相对滞后之间的矛盾；
④资源全组分利用与经济效益、运营成本之间的矛盾。
3. 研究内容
（1）针对辽宁省营口市南楼经济开发区高庄低品位菱镁矿的矿物组成、化学成分、矿物嵌布粒度、矿物共伴生关系、矿物硬度等矿物学性质确定矿物类型和综合利用价值；
（2）结合矿石工艺矿物学分析结果，对矿物进行破碎、磨矿、分级、磁选、浮选探索性试验研究，确定矿物选别趋势，进而进行优化试验研究，确定最优的工艺技术流程和参数；
（3）研究尾矿的矿物组成与赋存状态，探索尾矿资源的综合利用；
（4）针对矿产品的指标要求，确定各级选矿产物的最终形态。
运用选矿方法对低品位菱镁矿进行脱硅降钙工艺处理，提升低品位菱镁矿的品位从而使低品位菱镁矿能应用于高档耐火材料的生产中去，并从尾矿中分选滑石、绿泥石等有用矿物，实现资源的综合高效利用。
4. 低品位菱镁矿发展前景分析
4.1 拟解决的问题：
（1）对该低品位菱镁矿进行选择性磨矿、预先分级、优先浮选、混合浮选等工艺研究和优化试验研究；
（2）对单一浮选和反浮-正浮选进行对比试验，确定最优的浮选方案；
（3）采用预先抛泥后，浮选工艺可在保证精矿品位相近的条件下较直接浮选提高精矿产率，节省药剂，降低选别成本；
（4）菱镁矿在800℃-1000℃下煅烧形成多孔、体轻、耐压温度低的颗粒，而含硅酸盐矿物的滑石、绿泥石等强度逐渐提高，白云石的强度比煅烧后的菱镁石矿高20-30倍，利用这种差异进行选择性破碎、筛分、风选，使菱镁矿富集于细粒级别中，从而与杂质矿物分离。选用此法菱镁矿中的脉石矿物不能得到高效合理的利用。此法除回收菱镁矿外，还对矿石中的滑石、绿泥石等硅酸盐矿物进行回收，实现资源的综合利用。
4.2 预期成果
（1）为大石桥某低品位菱镁矿资源的综合利用探索并优化一条经济可行、工艺合理的工艺技术方案；
（2）将菱镁矿品位由原矿MgO含量为40%提升至46%以上，回收率75%以上；
（3）探索菱镁矿选矿过程中尾矿的综合利用。
5.结语
随着国民经济的日益发展，矿产资源的“贫、细、杂”现象愈加严重。以往的高品位矿产逐渐减少，而如何利用低品位矿物达到资源综合利用成为当今的一大难题。我国菱镁矿资源丰富，但也存在以上问题，因而合理开发利用低品位菱镁矿对我国矿产资源综合利用具有深远意义。
参考文献：
[1] 王恩慧.菱镁耐火材料[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，1999：5-65.
[2] 王兆敏.中国菱镁矿现状与发展趋势[J].中国非金属矿工业导刊，2009，52（5）：6-8.