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科技新進展:秘鐵高純鐵精礦選礦技術及伴生銅鉛鋅綜合利用

?????? ???????發布時間:2021-06-25


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一、研究的背景與問題

首鋼集團于1992年成功收購秘魯鐵礦股份有限公司(以下簡稱首鋼秘鐵),并擁有其所屬670.7平方公里礦區的永久開采權、勘探權和經營權,是迄今為止我國海外鐵礦投資最成功的案例。礦區探明鐵礦資源儲量達22.17億t,還蘊藏有大量的銅、鉛、鋅等多種伴生有價金屬礦產資源。2018年建成的首鋼秘鐵新區選礦廠是“一帶一路”落地南美洲的首個項目,年產鐵精礦1000萬噸。

隨著礦山開采范圍的擴展,以14#礦體(儲量1.3億噸)為代表的高鋅高硫難選磁鐵礦礦體已進入實質性開發階段,礦石中鋅硫載體礦物種類多、嵌布粒度微細、共生關系復雜,導致鐵精礦深度降鋅降硫難度大,由于該類礦石缺少鐵精礦高效除雜技術,生產鐵精礦中鋅硫等雜質含量高,產品積壓滯銷,嚴重影響企業經濟效益。如果這些高鋅高硫原生磁鐵礦礦體得不到技術支撐進行有效處理,將導致儲量達1.3億噸(價值95億元人民幣)鐵礦資源的浪費。

為開發利用好秘鐵復雜共伴生銅鉛鋅原生磁鐵礦資源,長沙礦冶研究院與首鋼秘魯鐵礦股份有限公司聯合從鐵精礦降鋅脫硫和伴生銅鉛鋅金屬綜合回收兩個方面開展科技攻關。

二、解決問題的思路或技術原理

高端特種鋼對鐵精礦質量要求極為嚴格,其中鋅、硫雜質含量分別需要達到0.02%和0.1%以下。此外,選鐵尾礦中的銅鉛鋅有價資源需在海水體系下進行綜合回收,硫化礦浮選礦漿體系異常復雜。數十年間多家國內外研究機構(如德國的IMC、BISA等)相繼開展了大量研究工作,均未取得突破,首鋼秘鐵在鐵精礦深度降鋅降硫及銅鉛鋅高效富集與分離技術方面面臨前所未有的挑戰。

長沙礦冶研究院從礦石本征特點研究入手,發現首鋼秘鐵鐵精礦深度除雜及銅鉛鋅高效富集與分離存在的技術瓶頸主要為:(1)鋅、硫載體礦物種類多、嵌布粒度極細,其礦物表面金屬質點暴露概率小,被親水性物質與水化膜罩蓋,導致捕收劑難以與礦物表面的這些活性金屬質點作用;(2)鋅、硫載體礦物的深度活化和海水中高濃度鉀鈉鈣鎂離子對礦物可浮性及捕收劑性能產生了“鈍化效應”,導致伴生銅鉛鋅難以高效富集與分離;(3)浮選過程中加入的藥劑使得尾礦中大量微細顆粒因同性電荷排斥作用大而具有較大穩定性,導致選礦廢水采用常規技術凈化處理效果不理想。

針對上述難點,長沙礦冶研究院研發了新型綠色活化劑CYA-29、耐鹽型抑制劑CYZ-10和有機聚合物混凝劑CYH,以及超細碎-高效預選工藝、銅鉛鋅同步浮選-異步失活-選擇性抑制浮選工藝和智能控制技術,建立了從基礎研究、核心關鍵技術創新突破到選礦工藝、裝備、藥劑開發應用,以及選礦廢水循環回用的整套技術研發體系,打通了從基礎研究到產業化應用的鏈接通道,成功突破了困擾首鋼秘鐵鐵精礦深度除雜和伴生銅鉛鋅高效綜合利用的世界級選礦技術難題。中國金屬學會組織的鑒定會評價委員會認為“項目整體技術達到國際領先水平”。

 

1  總體研究思路

三、主要創新性成果

1)開發了多活化功能耦合協同的鋅硫礦物廣譜活化劑CYA-29和極細粒鋅、硫載體多礦物同步活化技術。針對閃鋅礦和鐵閃鋅礦易被礦泥、親水性金屬羥基化合物和水化膜罩蓋,磁黃鐵礦表面易被過度氧化形成親水性物質的特點,采用不同螯合基和非極性基的基團接枝與分子組裝技術,研制出螯合作用、電位調控與定位離子調節耦合協同的鋅硫礦物活化劑,解決了鐵精礦深度除雜技術難題,獲得品位TFe70.8%、S 0.08%、Zn 0.018%、SiO2 0.5%的高純鐵精礦。

 

2  高鋅高硫礦深度除雜技術

2)研發了CYZ-10耐鹽抑制劑,實現海水體系下銅鉛鋅同步浮選、異步失活-選擇性抑制浮選。通過耐鹽型抑制劑的膠粒吸附、氧化還原、氫鍵和化學鍵鍵合協同作用,對黃鐵礦、閃鋅礦等進行選擇性失活以及界面精準調控,解決了選鐵尾礦中銅鉛鋅的富集與分離難題,獲得銅精礦品位Cu 20%、銅回收率68%,鋅精礦品位Zn 40%、鋅回收率67%。

 

3 官能團與礦物表面之間化學鍵合和氫鍵作用示意圖

3)針對選礦廢水中膠體化微細懸浮物含量高、金屬離子與殘留選礦藥劑交互影響大,導致沉降速度慢的特點,研發了使廢水中微細顆??焖偈Х€與凝聚生長的CYH有機聚合物混凝劑,實現了高濁度選礦廢水快速澄清凈化和選礦廢水全部回用。

1  廢水處理前后主要指標/%

 

4)基于超細碎-高效預選、鐵精礦深度除雜、選鐵尾礦銅鉛鋅綜合回收、智能控制技術集成創新,建成了年產1000萬噸高純鐵精礦大型現代化選礦廠和年處理800萬噸選鐵尾礦綜合回收銅鉛鋅選礦廠。

 

4  年產1000萬噸高純鐵精礦大型選礦廠

四、應用情況與效果

首鋼秘鐵新區選礦廠于2018年10月建成調試,2019年1月應用活化浮選深度除雜(鋅、硫)選礦技術工業投產以來,系統至今運行平穩,由于疫情影響2020年1月~6月停產半年,2019年1月至2020年12月,一年半時間共計生產高純鐵精礦1205萬噸,品位TFe70.8%、Zn 0.018%、S 0.08%、SiO20.5%,明顯優于鐵精礦C67一級標準(Fe≮67%、S 0.1%~0.2%,Zn 0.1%~0.2%),CYA-29新型活化劑效果顯著,鋅含量由0.08%降至0.018%;硫含量由0.56%降至0.08% 。

海水體系下選鐵尾礦綜合回收伴生銅鉛鋅有價元素,采用銅鉛鋅同步浮選、異步失活-選擇性抑制浮選技術,配合使用耐鹽型高效抑制劑CYZ-10,實現了海水體系下銅鉛鋅礦物的選擇性分離,2019年1月~2020年12月銅精礦產量10.37萬噸、品位Cu20%,銅回收率68%,產值9.333億元;鋅精礦產量15.71萬噸、品位Zn40%,鋅回收率67%,成功實現綜合回收利用的目的。

信息來源:長沙礦冶研究院

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