低品位硼矿选矿关键技术研究

                                                               韩跃新 李艳军 张淑敏　东北大学矿物工程研究所
        一、概述
        上世纪80年代以来，国内硼砂厂家迅速增加，硼矿石供应紧张局面十分突出，由于硼镁石矿加工技术复杂，成本高，缺乏与国外企业和产品竞争的能力。每当进口一定数量的硼砂时，中国的硼砂生产会就受到一定的影响，甚至处于停产状态，硼砂生产厂家缺乏抗风险能力。
我国的硼矿山主要集中在辽宁省，全国硼矿石生产能力约为150万吨/年（折含B2O3为12%的标矿），此外全国有乡镇及个体小硼矿100余家，没有固定的生产能力。目前能够满足硼化工使用的硼矿资源主要有黑硼矿和白硼矿两种。
        二、低品位硼铁矿选矿技术研究 
        硼铁矿矿石一般俗称为黑硼矿，黑硼矿的选矿主要是针对我国丹东境内的翁泉沟硼铁矿矿床而言的。该矿床属镁质硼镁铁矿，有用矿物为磁铁矿、纤维硼镁石和硼镁铁矿，脉石矿物为蛇纹石、金云母和硅镁石，主要为变晶、交代残余结构，条带状、块状、斑杂状构造。矿石中铁矿物在空间上分布较为均匀，TFe品位在30%左右，B2O3含量为5~8%。矿区内矿石类型分为四种：硼镁石-磁铁矿型、硼镁铁矿-磁铁矿型、硼镁石-硼镁铁矿-磁铁矿型、磁铁矿型，其中前两类为主要类型，90%以上矿石属于具有一定可选性的硼镁石-磁铁矿型。
        矿床的矿石主要特点：（1）矿物种类多。矿石物质成分比较复杂，已发现的矿物有60多种，其中主要有用矿物为磁铁矿、硼镁石和硼镁铁矿，此外还有磁黄铁矿、黄铁矿、变铜铀云母、黄铜矿等；脉石矿物主要是蛇纹石，其次是云母、白云石、方解石、斜硅镁石、角闪石、长石、石英等。（2）主要矿物均呈细粒不均匀嵌布。有用矿物嵌布粒度细，属微细粒不均匀嵌布，尤其是磁铁矿嵌布更细，一般在0.1~0.02mm，是由硼镁铁矿后期分解形成，最细的呈尘点状，粒度为0.01~0.001mm，属于晚期生成产物。硼镁石多呈纤维状，一般粒度为0.003~0.06mm；硼镁铁矿多呈柱状，粒度一般在0.12~0.05mm；磁铁矿、硼镁石和硼镁铁矿粒度小于0.076mm的分别占73~78%、60~91%和35~54%。此外，矿床中局部含铀。因此，该矿床至今未能得到充分的综合开发利用。
        针对翁泉沟硼镁铁矿床，研究结果如下。
        试验矿样的化学多元素分析如表1所示。
                     
        矿石中主要有用组分B2O3、TFe的含量分别为7.33%、36.97%，是主要的回收对象；矿石中含有少量的硫化矿物；有害杂质P含量为0.026%，可以不予考虑。 
        对矿样中的硼元素和铁元素进行物相分析。矿样中硼元素的物相分析结果见表2。矿样中铁元素的物相分析结果见表3。
                       
        矿石中主要可利用的硼镁石的含量为13.24%，其中的B2O3占总B2O3的量的74.76%。矿石中磁铁矿的含量为92.36%，磁黄铁矿的含量为0.03%，黄铁矿的含量为0.78%，在磁选过程中由于磁黄铁矿的含量仅为0.03%，不会影响铁精矿的质量。
        矿石中的矿物之间的嵌布关系复杂。其中主要的有用矿物为硼镁石、磁铁矿；其他还有少量的硼镁铁矿及褐铁矿、镁铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿等矿物；主要的脉石矿物为蛇纹石、绿泥石及少量的方解石、白云石、石英等。矿石中各矿物相对含量见表4。
                          
        通过对矿石的工艺矿物学研究和选矿的可行性试验，确定了细磨-浮选-磁选的工艺流程。主要工艺参数：调整剂用量为4 kg/t，捕收剂十二胺的用量为60 g/t。试验结果如图1所示。
        在磨矿细度为-360目95%的条件下，经过浮选－磁选工艺得到B2O3品位高于12%的硼精矿回收率为71.80%，得到的铁精矿TFe品位58.52%，回收率为83.60%。 
        三、低品位硼镁石的选矿技术研究 
        硼镁石矿石一般俗称为白硼矿，该类矿石中主要的有用矿物是硼镁石，脉石矿物主要是蛇纹石和菱镁石。我国的白硼矿矿山通常产生一定量的中等品位粉矿和低品位矿石。
        白硼矿矿山在采出B2O3含量高于18%的矿石的同时，采矿过程及手选过程中一般产生15~20%的品位为12~15%的中等品位粉矿。该部分矿石采用“一步法”制硼酸，由于给矿品位低，导致硼酸生产经济上不合理。如果将该部分矿石经过煅烧制硼砂，又由于粒度太小，导致煅烧过程中透气性差，降低煅烧质量和产品活性。
                           
        白硼矿矿石目前都在采用经济价值比较高的高品位矿石，对于B2O3含量10%以下的低品位矿石多采用堆存或者暂时不开采的方式来处理，初步估算，仅宽甸地区，这样的矿石量至少大于500万吨。这部分资源目前尚未开发，实施这部分资源的保护盒开发具有重要的意义。
        东北大学矿物工程研究所以宽甸金源硼矿的白硼矿石为研究对象，开展了低品位硼镁石选矿关键技术的研究工作，取得了较好的研究成果。矿石的光谱分析如表5所示。
                          
         矿样的X-射线衍射分析结果如图2所示。从X-射线分析结果看，矿石中主要的矿物为白云石、菱镁石、硼镁石和蛇纹石。
                         
        试验最终确定该低品位硼矿石的适宜工艺流程为一次粗选、四次精选、两次扫选反浮选工艺，确定适宜的试验条件为：磨矿细度-200目占90%，抑制剂用量为1.2kg/t，捕收剂FL用量1400g/t。 
        在上述工艺流程和试验条件下，在原矿B2O3品位8.12%的条件下，获得了品位B2O3品位18.52%、MgO42.12%的硼矿精矿1和B2O3品位18.95%、MgO41.57%的硼矿精矿2，开路精矿回收率累计71.35％。实验为进一步的扩大试验研究工作奠定了基础。
         四、结论与建议
（1）研究开发“增加我国硼矿资源储量的选矿关键技术”已经迫在眉睫，提高我省硼资源的利用效率具有重要的经济意义和社会意义。
（2）针对硼铁矿资源，应强化资源的综合回收，在选铁的同时，必须综合回收硼。要转变观念，辽宁丹东的硼铁矿资源首先是硼资源，首先要利用硼，同时综合回收铁。
（3）对低品位的硼镁石，应重点研究投入少、工艺简单的选矿工艺流程，并尽快实施低品位硼镁石选矿的工业化生产，形成示范化工程。
（4）加强对低品位硼资源的保护，从可持续发展的角度研究我省硼资源的开发与利用问题。