1擦洗工艺预富集
细粒黏土型石煤钒矿中的V2O5绝大部分以吸附状态存在于脉石矿物的空洞或裂隙中,部分以类质同象和游离氧化物形式存在。由于矿石含泥较多,且钒多分布在细粒级黏土矿物中,磨矿后产生大量的次生矿泥,与细粒级的黏土矿物混合,在浮选工艺中会恶化浮选环境,达不到选择性捕收有用矿物的目的。因而,浮选以及常见的重选、磁选工艺均难以实现对该类含钒石煤的有效富集。而擦洗工艺利用矿物硬度上或者形状上的差异能有效富集黏土型石煤钒矿。
对原矿筛分后发现,产品粒度越细,钒品位越高,钒主要赋存在细粒黏土矿物中,对原矿进行筛分分级,先分离出原矿中-0.045 mm粒级直接作为精矿,再对筛分后粗粒级矿物进行擦洗分级回收,在原矿V2O5品位1.17%时,可获得V2O5品位2.50%、回收率81.90%的预富集钒精矿。
分级—加药擦洗工艺具有低成本、低污染的特点,能显著提高后续湿法提钒工艺的经济效益。毛益林等[12]对某黏土型石煤钒矿进行了回收试验。原矿V2O5品位为0.83%,矿石破碎后进行筛分分级,+0.15 mm粗粒级直接进行沉降分级,-0.15 mm细粒级经磨矿后加入抑制剂EMF-19进行擦洗作业,再进行沉降分级。抑制剂EMF-19药剂对矿物表面硅酸盐脉石起到了有效的分散作用,细粒脉石与含钒矿泥在后续的沉降作业中有效分离,闭路试验获得了V2O5品位为2.16%、回收率为73.31%的预富集钒精矿。
选择性地加入抑制剂以后进行擦洗作业,由于药剂对矿泥的高效分散作用,清洗了影响精矿品位的硅酸盐细粒脉石的表面,加速了细粒硅酸盐脉石的沉降,将细粒脉石矿物与含钒细粒矿泥分离,并在沉降过程中解析出去,从而提高了精矿产品中V2O5的品位,达到了富集钒的效果。
2浮选工艺预富集
采用浮选方法预富集石煤中的钒时,浮选产品品质高。对于赋存于较易解离且浮选性能较好的石煤中的钒,研究人员采用图3所示的浮选工艺预富集矿石中的钒或者其载体矿物来提高钒的品位。按石煤中不同杂质矿物的含量,可分为钙质石煤和炭质石煤。2.1钙质含钒石煤钙质石煤含有大量的碳酸盐脉石矿物,在高温焙烧过程中钙质石煤中的碳酸钙和氧化钙会与钒发生化学反应,生成不溶于水的钒酸钙,影响钒的浸出,预先浮选除去石煤中的碳酸钙或氧化钙有利于提高钒的水浸率[13-14]。通过反浮选的方法脱除高钙石煤矿物中的白云石、碳酸钙等耗酸物质,既能提高入冶钒品位,减少冶炼处理量,还能大幅降低冶炼的酸用量。
2.2炭质含钒石煤炭质石煤中碳质矿物的可浮性较好,不加以去除会恶化含钒矿物的浮选效果。部分炭质石煤先通过浮选脱碳,不仅可以提高石煤中V2O5的品位,也有利于改善后续含钒矿物的浮选效果,浮选脱除的碳还可回收后作为燃料。炭质石煤浮选前除了采用浮选工艺脱碳,研究人员还借助焙烧手段脱碳。以主要脉石矿物为石英的低品位含钒。
3重选工艺预富集
重选具有处理量大、操作方便、成本低等特点。湖北某石煤中钒主要是以类质同象的形式赋存在云母类矿物中,云母类矿物多为片状结构,而脉石矿物的磨矿产品则为大小不等的粒状。边颖[26]等根据矿石中不同矿物嵌布形式差异这一特性进行了摇床重选试验,石煤脱碳后,在磨矿细度为-0.074 mm占63%的情况下,采用1粗1扫摇床重选流程处理,可抛出产率为12.99%、V2O5品位为0.21%的尾矿,钒金属损失率仅为3.33%。
4湿法筛分工艺预富集
部分含钒石煤矿物赋存状况较为简单,根据其粒度特性采用简单的湿法筛分就能有效富集。牛磊等[27]针对陕西某V2O5品位为0.82%的黏土型硅质石煤钒矿,采用0.3 mm孔径筛子湿法筛分富集钒,获得V2O5品位为2.11%、回收率为82.54%的预富集钒精矿。该方法对矿石性质要求比较高,适用性较为局限。
5联合选矿预富集
大部分石煤矿石矿物组成复杂,采用单一选矿工艺难以实现含钒矿物和脉石矿物的有效分离,需要根据矿石特性引入多种工艺联合回收富集。