硫磺渣的工艺矿物学研究MYK58

1、硫磺渣堆特征

研究区位于云南省镇雄县黑树地区，野外观察可知硫磺渣堆层理明显，具有粗粒+细粒的韵律旋回，这是因为在硫铁矿烧制时，将形成的矿渣堆放在平台上，长时间放置后，由于重力作用导致细粒矿渣下落，而粗粒矿渣仍位于上部，多次的堆放即形成了现在所看到的层理结构。渣堆单层韵律厚度介于6 ～27cm，其中粗粒矿渣最大至(10×10)cm，最小为(1×1)cm，结构疏松，发育气孔；细粒矿渣(渣土)呈粉砂状，土黄色。根据颜色的不同，可将粗粒矿渣(渣块)分为褐渣、黑渣和红渣三种类型。

2、试样化学成分分析

将各色渣块样品用颚式破碎机粉碎至－0.074mm，使用离子体质谱分析仪对其进行主量元素及微量元素化学定量分析。综合大样中主要成分为SiO2，含量高达37.60%，其次为Fe2O3和FeO，含量为28.12%和3.75%，折算成TFeO为29.05%。有害元素S和P2O5均超标。铁是烧渣中主要可回收利用的元素，钛元素的含量也达到了综合利用的要求，而微量元素V、Cr、Co、Ni含量较低，无法利用。但是，按照铁精矿的要求，元素S、P含量均超标，生产铁精矿时应予以去除。三种颜色渣块中化学成分也有明显差异。

3、试样物相分析

对综合大样中有价元素Fe、Ti及有害元素S进行物相分析。结果表明，有价元素铁主要以赤铁矿、硅酸铁、磁铁矿及硫化铁的形式存在，其中赤铁矿和磁铁矿为主要的回收对象，两种矿物相中的铁占总铁量的73.59%，而硅酸铁、硫化铁和碳酸铁中的铁则难以利用。钛主要以锐钛矿、钛铁矿、钛硅酸盐及钛磁铁矿的形式存在，其中锐钛矿、钛铁矿和钛磁铁矿可以作为主要回收对象，三种矿物相中的钛占总钛含量的74.86%。

4、试样主要矿物成分分析

为了查明硫磺矿渣的矿物种类，将硫磺矿渣综合大样及其中各色渣块分别破碎研磨至－0.074mm，进行X-射线衍射试验分析。综合大样中含铁有用矿物主要为赤铁矿和磁铁矿；含钛有用矿物主要为锐钛矿和钛铁矿；主要脉石矿物为莫来石，透长石、石英、方石英和石膏，及少量残留的原矿中矿物黄铁矿，其中莫来石、透长石和方石英均为高温下稳定产物，与实际情况相符。XRD分析结果与化学物相分析结果一致，由此可知，为提取高质量铁精粉，大部分脉石矿物可以经过磁—重法抛除，而残留的黄铁矿，则需要通过浮选法去除。

各色渣块中矿物种类与综合大样中一致，但矿物含量差别较大:红渣中赤铁矿和磁铁矿含量最高；褐渣中有用矿物赤铁矿含量最低，而残留矿物黄铁矿含量最高，并可能形成脱硫不完全的产物磁黄铁矿；黑渣中有用矿物赤铁矿含量居中，磁铁矿和残留矿物黄铁矿含量最低，同时含有较多脉石矿物莫来石、透长石和石英。

5、试样主要矿物嵌布特征

（1）赤铁矿。部分赤铁矿呈晶形较好的粒状单体产出，粒度100～150μm，颗粒内部疏松多孔，被脉石矿物充填；部分赤铁矿呈细粒状或隐晶质弥散于脉石矿物中，这部分赤铁矿的粒度较细，小于10μm，与脉石嵌布关系密切，即使在细磨条件下也很难与脉石完全解离；还有部分赤铁矿呈不规则状与脉石矿物呈复杂的连生体产出，粒度200～300μm，颗粒内部空隙及其发育，与脉石矿物密切共生。

（2）黄铁矿。黄铁矿是制硫过程中的残留产物，是选矿中需要去除的矿物。黄铁矿在砂光片中主要呈它形不规则状至粒状单体产出，见草莓状或碎片状黄铁矿单体，内部发育裂缝和空隙，粒径约50～100μm。褐渣中黄铁矿含量最高，黄铁矿颗粒(白色部分) 由内至外色调不一，显示化学成分不均匀的特点，内部发育空隙，边缘有细小颗粒呈弥散状分布在基质中。

（3）含钛矿物。由化学成分分析可知，硫磺渣中钛元素含量达到了综合利用的要求，同时由物相分析结果可知，元素钛主要赋存于锐钛矿、钛铁矿及钛磁铁矿中。含钛最多的矿物锐钛矿为透明矿物相，故反射光下，砂光片镜下观察无法辨别出锐钛矿。

6、试样中赤铁矿的解离特征

对选矿综合大样开展赤铁矿单体解离度试验，分别在0.2mm、0.074mm和0.043mm三个目标细度占80%条件下分别测定赤铁矿的单体解离度。测定的单体分别为46.90%、52.81%和68.52%，与脉石连生体分别为53.10%、47.19%和31.48%。随着磨矿粒度越来越细，赤铁矿单体含量也逐渐提高，结合显微镜下观察可知，赤铁矿颗粒粒度变化较大，由300μm至10μm均有产出，并且多数与脉石矿物呈复杂连生体，故为提高赤铁矿单体百分比，还需进一步提高研磨细度。

通过对硫磺渣的工艺矿物学的研究，为选矿工艺的设计及选矿设备的选用提高了理论基础。硫磺渣中含有丰富的有价金属资源，具有很好的应用前景，硫磺渣选矿工艺有助于实现选矿厂经济效益及社会效益的全面发展。

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