白云鄂博磁铁矿石中氟元素

内蒙古科技大学毕业论文I白云鄂博磁铁矿石中氟元素赋存状态及其走向研究摘 要本课题针对白云鄂博磁铁矿中氟元素的赋存状态及走向进行研究分析，因该矿储量巨大，矿石中氟含量高，而氟元素大部分赋存在萤石和氟碳铈石矿物中，又因白云鄂博矿石难选矿，本课题进行了对原矿工艺矿物学研究，选矿工艺试验研究，得出主要成果：查明矿物中主要成分，嵌布关系，分析出了氟元素的赋存状态，含氟主要矿物萤石和稀土氟碳铈石。通过包钢选矿厂对磁铁矿采用阶段磨矿阶段选别工艺流程，进行跟踪连续取样和化验，对氟元素的走向进行分析，确定了氟元素化合物大部分进入了尾矿，少量进入铁精矿中。通过了解目前氟元素在国内外的现状，氟元素的地位和对人体的作用，对今后氟矿的利用提出建议，并对今 后包钢选矿厂磁铁矿铁精矿品位的提高提供了宝贵的材料。关 键 字 ： 磁铁矿 氟元素 赋存 状态 走向内蒙古科技大学毕业论文IIThe study for occurrence and trend of fluorine element In Baiyun Ebo magnetic iron ore ABSTRACTThis class the fluorine elements tax saves the research which to the Baiyunebo magnetite in the condition and moves toward, this ore reserves is huge, in the ore the fluorine content is high, the fluorine element majority of tax existence fluorspar and in the fluorine carbon cerium stone mineral, in view of the Baiyunebo ore difficult dressing, this experiment to have carried on to the undressed ore craft mineralogy research, the dressing engineer testing research, obtains the main achievement: Verifies in the mineral the principal constituent, inlays the cloth relations, analyzed the fluorine element tax to save the condition, including fluorine essential mineral fluorspar and rare earth fluorine carbon cerium stone. Uses the stage rubbing - - stage classification technical process through the Baotou Steel Factory ore dressing plant, carries on the track continuous sampling and the chemical examination, carries on the analysis to the fluorine elements trend, had determined the fluorine element entered the debris majority, enters in few hard ore concentrate. Through the understanding present fluorine element in the domestic and foreign present situations, with the fluorine elements status and to human bodys function, will put forward the proposal to the next fluorine ores use, and has provided the precious material to the next Baotou Steel Factory ore dressing plant magnetite iron ore concentrate personal statuss enhancementKEY WORDS: Magnetite， Element Fluorine ， Occurrence ， Trend内蒙古科技大学毕业论文III目 录摘要 .I关键字 .IABSTRACT IIKEY WORDSII第一章 前言 1第二章 概述 32.1 本次课题研究的目的及意义 .32.2.1 包钢选矿厂磁铁矿中氟现状 .32.2.2 包钢选矿厂磁铁矿中氟研究背景 .52.2.3 包钢选矿厂氟的研究内容及技术思路 .72.3 氟元素的地位及应用 .82.4 本课题研究内容及技术思路 .102.4.1 工艺矿物学研究 102.4.2 磁铁矿阶段选别工业试验研究 102.4.3 白云鄂博磁铁矿试验研究 10第三章 矿物工艺学特性 113.1 主要矿物特性及分选行为 .113.1.1 磁铁矿 .113.1.2 黄铁矿 .113.1.3 黑云母 .1231.4 钠辉石 123.1.5 氟碳铈石 .133.1.6 独居石 .133.1.7 萤石 .143.1.8 石英 .143.1.9 方解石 .153.1.10 白云石 .15内蒙古科技大学毕业论文IV3.2 矿物性质比较 .163.2.1 磁性比较 .163.2.2 矿物元素表面特性比较 .163.4 矿物分选行为研究 .17第四章 试验流程 194.1 试验流程简介 .184.1.1 流程概述 .204.1.2 试验流程 .204.1.3 阶段磨选工艺各流程产品分析 .234.2 试验样品的采取 .294.2.1 试验样品的采取 .294.2.2 取样位置 294.3 工艺矿浆走向 .314.4 氟元素的数字流程图 .314.5 氟元素走向分析 .33结论 34参考文献 35致谢 36内蒙古科技大学毕业论文1第 一 章 前 言白云鄂博，白云鄂博矿区地处蒙古高原南部，属内蒙古自治区包头市所辖。东南距呼和浩特市城区 212 公里，南距包头市城区 149 公里，北距中蒙边境 95公里。地理座标为北纬 41。 3941 。 53，东经 109。 47110 04。总面积为 328.647 平方公里。白云鄂博铁矿是包钢的主要原料基地，是举世闻名的稀土之乡。现已发现 175 种矿物，71 种元素。已探明铁矿石储量约 14 亿吨；稀土储量约 1 亿吨，占世界稀土总储量的 77% ；铌储量 660 万吨，居全国之首，世界第二；富钾板岩储量约 2.8 亿吨。此外，蕴藏的铜、石英石、莹石、金、宝石、玉石等多种矿物也可利用。白云鄂博矿床是铁、稀土、铌等多种矿物共生的特大型矿床。由于矿床成因复杂，导致矿物种类繁多，矿物性质特殊，使得白云鄂博矿矿石分选工艺复杂、流程长且指标不堪理想。对于这样的难选矿石，提高选别指标，就必须考虑矿物的内在性质，运用现代岩矿测试技术和矿物学理论，研究与矿物分选有关的性质，分析这些性质在矿物分选过程中对矿物分选行为的影响，才能从本质上查明矿物难选的原因。白云鄂博铁矿作为包钢主要的铁矿、稀土资源基地，矿区内共分 5 个矿体群，即，主矿、东矿、西矿、东介格勒和东部接触带。现已探明铁矿石资源储量约 16 亿吨，含铁 33.14%35. 56%，矿石成份复杂，现发现有 70 多种元素，具有综合利用价值的有 26 种。其主矿东矿采矿权为包钢所有，已开采多年，西矿的采矿权证正在办理之中， “十五”末白云鄂博铁矿已达 1 200 万吨/年的能力，产铁精矿 457 万吨。目前，包钢(集团)公司内部具备自产铁精矿 527 万吨的能力，其中，白云鄂博铁矿形成 457 万吨铁精矿生产能力，固阳矿业公司形成 20 万吨铁精矿产能，包钢投资控股的黄岗矿业公司将形成 50 万吨铁精矿生产能力。包钢选矿厂现有 8 个系列生产自产铁精矿，年生产能力已超过 450 万吨,2个再磨系列处理包钢在外部市场采购的粗精矿，年粗精矿处理能力达 400 万吨。近两年来，包钢选矿厂进一步加大了科技攻关力度，通过使用细筛再磨工艺、氧化矿提质降杂的攻关试验、强精反浮选一正浮选工业试验等新工艺和 SLon 立环脉动高梯度强磁选机、72 m2外滤式、40m 2内滤式过滤机新设备等有效手段，提高综合铁精矿品位、自产铁精矿品位，改善人炉原料的冶金性能，为提高高内蒙古科技大学毕业论文2炉利用系数奠定了基础。2005 年包钢选矿厂混合铁精矿品位达到 64.89%，自产铁精矿品位达到 63. 89%，自产铁精矿实收率达到 74.44%。虽然，包钢在提高自产铁精矿品位和降低杂质含量以及提高产能等方面做了大量的工作，也取得了一些成效，但在白云鄂博铁矿资源的综合利用方面仍缺乏有效的手段，和其它大钢的自有矿山相比自产铁精矿品位、实收率都偏低，现有的锭资源不能很好利用，自产铁精矿产量不能满足包钢(集团)公司形成产钢 1 000 万吨能力的需求，这都有待于今后进一步去解决。为了经一步提高白云鄂博磁铁矿铁铁精矿品位，分析氟元素的赋存状态及走向，针对白云鄂博磁铁矿，进行了大量细致的研究工作。包钢选矿厂以前采用连续磨矿弱磁反浮选工艺，该工艺已运行近二十余年，铁精矿品位低，F 0.3%、SiO 2 4.0%、 （K 2O+Na2O） 0.4%左右，对此包钢选矿厂进行了大量工业试验，和进行深刻研究，最后确定用阶段磨选阶段选别工艺。根据矿物组成查定，磁铁矿中脉石矿物以含铁硅酸盐、碳酸盐矿物、萤石连生体等为主，含量较高。根据包钢选矿厂以“早收、早抛”磁铁矿选矿学术思想为指导，合理开发利用白云鄂博磁铁矿，提高铁精矿品位，怎样去降低氟元素在铁精矿中的含量，本次试验进行了大量的跟踪取样，深入系统的研究了氟元素在矿物中的存在形式及走向，分析分选因素，为氟元素的赋存状态及走向研究提供基础资料。2000 年，包钢(集团)公司为实现年排氟量小于 1302 吨的环保工作目标，明确要求选矿铁精矿中氟含量小于 0. 7%。而 1999 年选矿厂全年铁精矿中氟含量为 0. 75%，离公司要求的目标有一定的差距，而对这一难题，从磨矿、浮选等几个关键工序进行试验和改进，取得了较好效果。2000 年选矿铁精矿氟含量为0. 65%，为公司环保工作目标的完成做出了突出贡献。新世纪的白云鄂博铁矿，任重而道远，包钢（集团）公司调整白云鄂博铁矿的矿石量仅为 1200 万吨/年左右，充分利用得天独厚的资源和足够的能源配置，雄厚的物资基础，将内蒙古千里草原上的这颗明珠雕塑的更加璀璨。内蒙古科技大学毕业论文3第 二 章 概 述2.1 本 课 题 研 究 的 目 的 及 意 义搞好矿山的综合利用不仅充分合理地利用了有限的矿产资源，同时还可以取得显著的经济效益，对国民经济的建设和发展有着重要的意义。从近代来看，矿物原料加工技术的发展方向主要是结合环境保护，扩大矿物资源，提取其中全部有价组分，实现无废物加工，建立节约型矿产资源综合利用的选矿工艺。虽然白云鄂博矿资源丰富，但磁铁矿和氟元素资源都属于不可再生的自然资源，用一点少一点，并不是取之不尽，用之不竭的。因此，对磁铁矿和氟资源综合利用是非常必要的。本课题研究的白云鄂博磁铁矿氟元素的赋存状态及走向。因此本课题研究的目的是对该矿矿石进行工艺矿物学和试验研究，以确定可行的选冶工艺，为该矿的开发提供理论的基础具有非常重要的意义。2.2 包 钢 选 矿 厂 磁 铁 矿 中 氟 元 素 存 在 现 状 及 研 究 背 景2.2.1 包 钢 选 矿 厂 磁 铁 矿 中 氟 现 状白云鄂博磁铁矿石矿物属沉积变质并经多期热液叠加而形成，其矿石中各种矿物之间共生关系密切，铁矿物与稀土矿物及其它脉石矿物相互间的嵌布关系复杂，需要经过选矿工艺而达到矿物单体解理的目的。白云鄂博矿石中富含萤石，而萤石是主要的含氟矿物，就已开发的主，东矿而言，铁矿石中所含的萤石就有 1.3 亿吨，占铁矿物总量的 23%。因此可以说，白云鄂博不仅是一个大型铁矿，大型铌矿，大型萤石矿，特大稀土型矿，也是一个特大氟矿。但是多年来，由于诸多原因，尤其是白云鄂博矿石铁的选矿没有过关，对萤石选矿的研究显得支离破碎，生产商更为提上议事日程。现在铁的选矿技术已基本过关，稀土选矿卓有成效，铌的选矿也有些眉目，眼下已到了加强对萤石选矿技术的研究和萤石精矿应用研究的时候了，从而对氟元素的研究。萤石在主，东矿体中分布最广，其嵌布粒度较粗，大于 0.15mm 的含量在75%以上，大于 74um 的矿量多数在 90%以上。但萤石与铁矿物及其他矿物共生关系复杂，常有磁铁矿，赤铁矿及其他矿物的微细包裹体存在于萤石颗粒中。白云鄂博矿石物质成分极其复杂，应综合回收利用的矿物种类又多欲回收高质内蒙古科技大学毕业论文4量高收率的萤石精矿是相当困难的，必须系统的进行科研工作。在进行萤石选矿技术研究的同时，应特别注意开展白云鄂博矿萤石的应用研究和时间，这不仅可以使选矿技术研究的目标明确，而且只有这样，才可能为白云鄂博矿这样一个十分特殊的萤石矿床找到合适的应用领域和有价值的市场。但总的来说，根据过去的选矿实验成果和不同用户对萤石产品的质量要求，对萤石选矿的研究和生产在战略上可分两部走。第一步，可研究和生产含 CaF2大于 85%的萤石精矿，用于水泥工业等萤石精矿要求不十分严格的部门；第二步，再进一步研究和生产含 CaF2大于 95%的高品位萤石精矿，用于化工原料等。综上所述为当今包钢选矿厂氟资源的研究背景，其利用与研究还有待于进一步深化。随着现代科技的发达，包钢选矿厂以前采用连续磨矿磁选反浮选工艺，该工艺虽然已经运行 20 年，铁精矿品位 Fe 65%、 F 0.30%、 SiO2 4.0%、 （K2O+Na2O）0.04%左右。而氟元素主要以萤石形式存在，其次为氟碳铈石，用下表说明：氟元素平衡计算结果表 表 2-2-1矿物 磁铁矿 氟碳铈石 钠闪石 钠辉石 萤石 云母重量% 42.93 2.00 11.57 0.74 11.08 1.90氟分析值% 0.11 8.05 1.85 0.10 47.98 3.50氟配分量% 0.05 0.16 0.21 5.32 0.70氟配分率% 0.88 2.83 3.72 94.16 1.24从上表可以看出，氟元素最大的特点是不分散，绝大部分形成萤石，其次是稀土氟碳酸盐。萤石又称氟石，是工业上氟元素的主要来源，是世界上 20 几种重要的非金属矿物原料之一。它广泛应用于冶金、炼铝、玻璃、陶瓷、水泥、化学工业。纯净无色透明的萤石可作为光学材料，色泽艳丽的萤石亦可作为宝玉石和工艺美术雕刻原料。萤石又是氟化学工业的基本原料，其产品广泛用于航天、航空、制冷、医药、农药、防腐、灭火、电子、电力、机械和原子能等领域。随着科技和国民经济的不断发展，萤石已成为现代工业中重要的矿物原内蒙古科技大学毕业论文5料，许多发达国家把它作为一种重要的战略物资进行储备。中国萤石资源丰富，分布广泛，矿床类型繁多，资源储量、生产量和出口量均居世界首位，其它含氟矿物虽然患有钠闪石、磷灰石、云母和与氟碳铈矿呈类质同像产出的某些氟碳酸盐类稀土矿物，但因其含量少，或含氟量低，对降低选矿产品氟的含量作用不太明显。所以磁磁浮选流程降氟的重点对象是萤石，且在选铁过程中表现尤为突出。由于萤石的比磁化率系数很低，在强磁选作业中绝大部分单体萤石和萤石与非磁性矿物的连生体将排入强磁尾矿。但是由于萤石内部常常含有众多的它种矿物包裹体，因此被包裹矿物的种类在很大程度上决定了萤石连生体在选过程中的分选行为。当包裹体是铁矿物时，这时连生体易进入磁选铁精矿。如为稀土矿物则将排入强磁尾矿。进入磁铁精矿的萤石主要以连生体形式出现，其中萤石的体积含量大于铁矿物，为了提高铁精矿的质量，必须采取浮选的方法将它们排除。因此，可以说对磁选铁精矿进行反浮选作业的目的，主要是分离铁矿物与萤石连生体，降低铁精矿中的含氟量。其次含氟元素是稀土氟碳铈石，氟碳铈石是主要稀土矿物之一，浅黄、黄色或褐黄色，多数呈圆粒状、椭圆粒状、短柱状、板状。粒度大者为 0.12mm，小者于 0.004mm，一般在 0.050.02mm 之间，多以细小圆粒状组成集合体出现，常见和独居石共同组成条带状与萤石和铁矿物条带相间排列。另一种情况是单体或集合体呈浸染状嵌布在萤石、铁矿物、铁白云石、钠闪石、钠辉石等颗粒之间。也常见于萤石、铁白云石、石英矿物中，而以包裹体形式出现。2.2.2 包 钢 选 矿 厂 磁 铁 矿 中 氟 研 究 背 景经过数十年的发展，我国的氟行业取的了长足的进步，但与国外大厂商比较差距仍然较大。有专家指出，我国的氟工业还处于起步阶段，整体水平相当于美国 70 年代。含氟材料具有卓越的耐化学性和热稳定性，优良的介电性，不燃性和不粘性以及低的摩擦系数，被广泛地应用于军工，电子，电器，机械，化工，纺织，汽车等领域。然而有机氟工业是氟化工的重要分支，有机氟化工产品是指碳原子上的氢氟原子取代后的有机化合物，此外，为配合有机氟产品的发展，也把无机含氟原料无水含氟原料列入了有机氟发展规划。由于氟原子结构的特异性，有机氟产品一般都具有非凡的性能，因此有机氟产品被广泛应用在尖端科学，军事和国民经济的各个部门，有机氟工业已成为精细化工和化工新材料的重要内蒙古科技大学毕业论文6部门。关于有机氟工业发展概况，国外简况即发展趋势，国外有机氟工业的发展已有六十多年的历史，技术以非常成熟。世界有机氟材料的研制和生产，主要集中在美国，日本，前苏联等少数国家和地区的一些大公司手中。在 1991 年世界有机氟产品的生产的生产能力及销售量分别为：无极氟化氢 130 万吨和110 万吨，氯氟烃为 130 万吨和 76 万吨，含氟高分子材料为 9.6 万吨和 6.8 万吨，含氟精细化学品为几万吨和 2.0 万吨以上等等。目前国外有机氟工业产品的发展有以下趋势:氯氟烃用替代品，70 年代，科学家们发现大气平流层臭氧减少，出现空洞问题，于是严重引起世界各国关注，为了不危及地球人类，生物，植物的生存，现用量正在逐步的减少；含氟高分子材料，主要包括含氟树脂和含氟橡胶，近年来，因世界经济因素，含氟高分子材料发展缓慢，特别是新的用途开发的很少，预计今后市场不会有大的变化；含氟精细化学品，含氟精细化学品近年来开发研究活跃，其中尤其是医药、氟农药，90 年代英、德等国公司已建成千吨级规模大型工厂。含氟表面活性剂国外销量已达百吨以上，氟处理剂需求量数千吨。国内概况：我国有机氟工业基本是在 50 年末随着国防工业和尖端科学技术的迫切需要而自力更生发展起来的。经过几十年的努力，现已形成了一个从原料，中间产品到制品的完整配套体系和门类，并有了相当的开发能力和技术基础。有机氟的特多产品已在国民经济各部门得到应用并发挥了重大作用，成绩是卓越的。我国有机氟工业虽然取得了很大的发展，但与一些先进国家相比还存在很大的差距，主要表现特点是：（1） 生产企业多，规模小。（2） 总能力大，总量小，平均开工率低，单耗高。（3） 生产的品种品级，数量，质量与消费需要不相适应。我国是一个氟资源丰富的国家，可是原料却不能好的利用，每年低价出口大量的初级原料萤石。总之，有机氟工业在当今社会发展中，应时时刻刻考虑稳固站稳脚跟和一切以提高效益为中心，带动各方面的发展为今后的发展打下牢固的基础。因包钢白云鄂博铁矿还有大量萤石，萤石是含氟的主要物质，而包钢生产主要原料为白云鄂博铁矿石，白云鄂博矿是一个含有铁、稀土、铌、氟等多元素的共生矿，铁矿物中含氟 0.10%左右，所以最终铁精矿中含氟下线不可能低内蒙古科技大学毕业论文7于 0.10%，选矿可能达到的降氟指标究竟是多少？严格的受到原矿中氟含量的高低，萤石和铁矿物嵌布关系及入选粒度影响。而包钢现选矿厂铁矿石中含氟量高达 7%左右，在选矿、冶炼过程中，原矿中氟大约有 98.5%进入尾矿和高炉渣中，其余 1.5%的氟以含废气、粉尘、废水、废渣的形式进入环境，从而产生了不同于其他钢铁企业的污染氟污染，而包钢炼钢厂是主要氟污染源之一，该厂分为烧结车间产生的氟污染和球团车间产生的氟污染。为稳定降低铁精矿的氟含量，要从源头入手，进一步减少进入生产工序的总含氟量。介于此背景，包钢选矿厂对磁铁矿石中氟元素进行分析研究。2.2.3 包 钢 选 矿 厂 氟 的 研 究 内 容 及 技 术 思 路萤石是主要的非金属矿物，他形粒状为主。偏光镜下呈不同程度紫色，少量为紫黑色或微带蓝色的紫色。在矿石中萤石多呈条带状，部分呈侵染状产出。粒度 0.01 0.03mm 与铁矿物稀土矿物共生关系密切，内部常常包裹这些矿物的微粒。包裹体分布很不均匀，排列杂乱，数量不一常达数颗数十颗之多，粒度 0.002 0.02mm。此外，萤石本身也可作为包裹体嵌布在铁矿物集合体内，或呈不规则状充填在各矿物粒间。总之，萤石的嵌布情况相当复杂，是选矿需要排除的重点对象。从白云鄂博主，东矿中贫氧化矿石中尤其是萤石型贫氧化矿石中回收 CaF2大于 85%的萤石精矿在技术上并不十分困难，弱磁强磁浮选流程中的强磁选尾矿，由于通过弱磁选和强磁选已基本上实现了铁矿物和萤石性矿物的分离。因此，在强磁选尾矿中萤石得到富集，见下表 ，而其回收率也在 70%以上，可以作为综合回收萤石的良好原料。弱磁强磁浮选流程强磁尾矿多元素分析结果 表 2-2-3成分 Fe2O3 TFe FeO SFe SiO2 Al2O3 CaO MgO F含量% 12.51 10.0 1.60 8.90 20.10 0.16 22.70 2.59 13.65成分 REO P Nb2O5 BaO S K2O Na2O 烧失含量% 7.20 1.40 0.14 4.35 1.26 0.86 1.36 6.20曾利用强磁选尾矿进行过回收萤石的小型试验。试验首先浮选出稀土及其他易浮矿物，其尘沙进行脱泥脱药后，采用氢氧化钠，水玻璃，烤胶，柠檬酸，内蒙古科技大学毕业论文8SLM 药剂组合，进行一次粗选四次精选，可以获得 CaF285%左右，回收率 30%的萤石精矿。萤石精矿的多元素分析结果列于表 2-2-4含 CaF2 85%的萤石精矿多元素分析结果 表 2-2-4成分 CaF2 BaO TFe Al2O3 F REO P Nb2O5 SFe含量% 85.44 1.42 1.50 0.10 42.40 0.95 0.51 0.038 0.80成分 CaO MgO SiO2 S ThO2 Na2O K2O 烧失含量% 64.40 1.05 1.00 0.34 0.01 0.03 0.02 1.15如果想获得含 CaF2大于 95%的高品位萤石精矿，其技术难度就大得多，其技术要求主要表现在两方面，一是 CaF2含量大幅度提高，要求萤石与其他矿物充分分离，尤其是可浮性与萤石相近的重晶石，稀土矿物，易浮碳酸盐矿物等要实现与萤石的充分分离绝非易事：二是此种用于化工原料的萤石精矿对杂志含量要求较高，这就增加了选矿技术的难度。2.3 氟 元 素 的 地 位 及 应 用氟元素是一种反应性能极高的元素，被称为是“化学界顽童” ，但是氟元素一旦与其它元素结合，就会成为耐热，难以被药品和溶剂浸蚀的具有“高度安全性能”的化合物。氟原子非常小，仅次于氢原子，是非金属中最活泼的元素，氧化能力很强，能与大多数含氢的化合物如水、氨和除氦、氖、氩的一切无论液态，固态或气态的化学物质起反应。氟元素化合物被广泛应用于家庭用品，办公自动化设备，半导体，汽车领域，液态氟还可以作火箭燃料的氧化剂。目前应用最为广泛的含氟材料就是含氟塑料和含氟橡胶。这些含氟高分子化合物具有防粘、防水、防油，润滑弯曲率低，电气性能好等优异性能，可用于制造各种高性能材料。这些特殊的分子结构的化合物，广泛应用汽车工业，石油，化工和机械等国民经济领域。对汽车排放物的环境需求带动了市场对氟的需求不断增长，上世纪六十年代以来，随着国外汽车和航空航天工业的快速发展，氟的化合物，这种高性能的材料得到了迅速发展，世界氟化合物主要消费国为美国，欧洲和日本，氟化合物最初应用于航空领域，但该产业最大的转变则是在汽车领域应用于汽车工业，其次为造船、化工、石油，轻工业等领域。其次应用领域还将不断扩大，我国从上世界五十年代开始研制氟橡胶，主要满足航空航天需要。改革开放以来，随着内蒙古科技大学毕业论文9国民经济的快速发展，氟橡胶除用于国防工业外，还广泛应用于汽车、民航、石油、化学和医疗等工业部门，近年来对氟化合物的需求量更是以每年 30%以上的速度增长。在国内汽车，机械类产品的高速发展，市场需求大幅增长，以及丰富萤石资源赋存的发展氟化工得天独厚的条件。氟元素矿不仅在工业很重要，而且对人体也很重要。自从人类认识氟元素以来，就了解到氟与人体的健康有一定的关系。氟是一种循环元素，在自然界中十分广泛。人们的饮水，食品中都有氟，虽然氟对人体的安全范围比其他微量元素窄很多，但它在人体内能产生机理和生化的功能，对人类的健康起着直接的影响。基于氟的生化特性，人们用的牙膏中都往往加入氟，以防龋齿，但在食补或者治疗中应注意它们在体内的含量，以使其充分发挥有益的功效。氟是人体的必须微量元素，人体对氟的含量最敏感，正常人体内的含氟量为 2.6克，仅次于硅和铁，人体的平均含氟量为 3710-67010 -6，90%的氟在骨骼中，氟离子具有很强的与钙离子结合的能力，即使在氟离子浓度很低的情况下，都能够穿过皮肤渗入骨骼，以无机氟的形态沉积于松骨质中，同时氟还分布于皮肤，肺，肾，心，脾等软组织中，人体内的氟以离子型的氟化物存在，很容易被生物体吸收而且速度快，氟的吸收属于被动扩散，当进入肠道后，可形成一个浓度梯度，跨膜运输进入血液，以维持机体的正常水平。氟的生物化学功能，对于人体而言，适量的氟对于其生长发育和繁殖十分必要，骨骼是氟组织，在一定的 PH 环境下，氟有助于钙和磷形成羟基磷灰石，晶格紧縮，热力学的稳定性高于羟基磷灰石，且溶解度降低，增强了骨骼的强度，此外氟可通过对某些酶的作用造成对神经系统兴奋性的影响，氟还可以通过使细胞膜破损，通透性增加是通过细胞膜内层的分子催化区发挥作用。氟与人体健康密切相关，缺氟对于人体的影响很大，易发生龋齿，在一定程度上影响骨骼，还可以引起动物的造血功能障碍，氟过高会引起氟中毒，例如：氟斑牙病，氟骨症，甲状腺肿，遗传毒性，眼鼻喉病等多种疾病。综上所述，氟对人体具有非常重要的生理作用，因此正确认识及进一步研究氟元素对提高人们的身体素质和健康水平有很重要意义。在此背景下氟化工企业与科研生产单位大力合作，加强技术研究，改变过去那种单纯扩大生产规模和在低端产品竞争上打价格战的模式，争取在国际氟工业高端市场领域占有一席之地，促进我国氟工业的良性快速发展。内蒙古科技大学毕业论文102.4 本 课 题 研 究 内 容 及 技 术 思 路 针对白云鄂博磁铁矿矿石的特点，研究氟元素的赋存状态及走向工艺条件，为半工业试验和工业试验提供试验依据，为开发和利用白云鄂博磁铁矿资源打下基础，是本论文的主要研究内容。具体包括：2.4.1 工 艺 矿 物 学 研 究从工艺矿物学角度，研究了白云鄂博磁铁矿的化学成分、矿物组成、矿石成因、氟元素的赋存状态、嵌布特性以及与其它矿物的共生关系，为后续的试验研究提供理论依据。2.4.2 磁 铁 矿 阶 段 选 别 工 业 试 验 研 究磁铁矿阶段选别工业试验研究主要是对磁铁矿流程进行研究，具体包括：各流程特点，流程的数据分析。2.4.3 白 云 鄂 博 磁 铁 矿 试 验 研 究根据矿石性质和氟元素的赋存状态，找出氟元素的赋存状态及走向分析，进一步促进白云鄂博磁铁矿的开发和应用，为氟工业的发展注入新的阶段。本课题根据该矿石性质和特点拟定了以下的技术思路：对各环节进行连续取样，分析氟元素的走向，达到资源综合利用的目的。内蒙古科技大学毕业论文11第 三 章 矿 物 工 艺 学 特 性 3.1 主 要 矿 物 特 性 及 分 选 行 为3.1.1 磁 铁 矿(1)磁性特性比磁化率 4000010-6cm/g磁铁矿具有反尖晶石晶体结构，Fe 3+离子的 1/2 占据四面体空隙，1/2 占据八面体空隙；Fe 2+离子占据八面体空隙。二种结构位置上的 Fe3+离子的磁矩相抵消。只有 Fe2+离子的磁矩产生磁性，表现为亚铁磁性。(2)磁铁矿表面性质磁铁矿表面元素分布见表 3.1.1磁铁矿表面元素分布 表 3.1.1元素 Fe O S Ca原子百分数 48.89 46.76 1.36 3.00重量百分比 75.02 20.50 1.19 3.29磁铁矿的表面化学组成：（Fe 4.06Ca0.25） 4.31（O 3.89S0.11)4。根据磁铁矿的表元素分布与磁铁矿化学组成比较表现为富铁贫氧的特性。磁铁矿物是主要回收的矿物，铁黑色，结晶程度有自形、半自形粒状和他形不规则粒状，以后者居多。粒度分布不均匀，大者大于 0.5mm，小者小于 0.004mm，一般在 0.30.04mm 之间。这种分布不均匀，主要与萤石、铁白云石、钠闪石、稀土矿物紧密镶嵌。以呈包裹体形式存在于萤石、铁白云石中常为见，也有呈粉尘状分布在白云石颗粒中的。3.1.2 黄 铁 矿(1)磁性特性比磁化率 3.910-6cm3/g(2)黄铁矿表面性质黄铁矿表面元素分布见表 3.1.2内蒙古科技大学毕业论文12黄铁矿表面元素分布 表 3.1.2元素 Fe S O Ca C原子百分比 48.42 37.24 39.57 1.20 1.14重量百分比 58.97 25.92 13.77 1.04 0.30黄铁矿表面化学组成：（Fe 1.28Ca0.02） 1.30（S 0.48O0.52） 2黄铁矿表面元素分布与化学组成比较具有贫硫富铁、氧的特征。富氧是由于表面层氧化造成的。3.1.3 黑 云 母（1）磁性特性比磁化率 54.2410-6cm3/g（2）黑云母表面性质黑云母表面元素分布见表 3.1.3黑云母表面分布 表 3.1.3元素 K Mg Fe Ca O Al Si C原子百分数 3.64 17.58 3.96 1.47 42.35 3.77 13.30 13.93重量比分比 6.56 19.70 10.19 2.72 31.25 4.69 17.17 7.71黑云母表面化学组成为：K 0.86Ca0.348Mg4.152Fe0.935Al0.890Si3.140O10。黑云母表面元素分布与化学组成比较具有富镁、硅贫铁、钾的特征。3 1.4 钠 辉 石（1）磁性特性比磁化率 67.3010-6cm3/g（2）钠辉石表面性质分布见表 3.1.4钠辉石表面元素分布 表 3.1.4 元素 Na Ca Mg Fe O Si C原子百分数 6.18 4.83 9.66 9.34 49.04 17.09 3.86重量百分数 5.91 8.04 9.76 21.75 32.63 19.97 1.93根据钠辉石的表面元素分布与化学组成比较具有富镁、钙、硅、铁贫钠的特内蒙古科技大学毕业论文13征，钠辉石是主要脉石矿物之一，呈深绿色，淡黄绿色，粒度一般在0.30.02mm，多呈短柱状，不规则粒状，分布在石英、重晶石、铁矿物颗粒间，并见有与稀土矿紧密相嵌，也有呈柱状、粒状组成条带与石英、重晶石和稀土矿物相间排列呈条带状嵌布，颗粒中多见有星点状包裹体。3.1.5 氟 碳 铈 石（1）磁性特性比磁化率 9.9810-6cm3/g（2）氟碳铈石性质氟碳铈石表面元素分布见表 3.1.5氟碳铈石表面元素分布 表 3.1.5元素 Ce Ca Ba C O F S原子百分数 73.45 0.86 4.56 1.35 16.69 0.25 2.84重量百分百 90.10 0.30 5.48 0.14 2.34 0.04 0.80氟碳铈矿表面化学组成为：Ce 13.194Ba0.818Ca0.155(C0.243O3)F0.045,根据氟碳铈矿表面元素分析与化学组成比较具有富铈（稀土）贫碳、氟的-特征。氟碳铈石是主要稀土矿物之一，浅黄、黄色或褐黄色，多数呈圆粒状、椭圆粒状、短柱状、板状。粒度大者为 0.12mm，小者于 0.004mm，一般在0.050.02mm 之间，多以细小圆粒状组成集合体出现，常见和独居石共同组成条带状与萤石和铁矿物条带相间排列。另一种情况是单体或集合体呈浸染状嵌布在萤石、铁矿物、铁白云石、钠闪石、钠辉石等颗粒之间。也常见于萤石、铁白云石、石英矿物中，而以包裹体形式出现。3.1.6 独 居 石(1)磁性特性比磁化率 11.3210-6cm3/g(2)独居石的表面性质分布见表 3.1.6内蒙古科技大学毕业论文14独居石表面元素分布 表 3.1.6 元素 Ce La Ca P O C原子百分数 16.13 17.49 5.27 28.41 31.14 1.55重量百分比 35.89 38.58 3.35 13.98 7.91 0.30独居石是稀土矿物之一，浅黄色、褐黄色，多呈圆粒状或板状，粒度一般在 0.050.02mm，呈浸染状、细脉状与萤石、氟碳铈石、磁铁矿、铁白云石和钠闪石等紧密镶嵌。3.1.7 萤 石（1）磁性特性比磁化率 4.210-6cm3/g（2）萤石表面性质分布见表 3.1.7萤石表面分布 表 3.1.7元素 Ca F O Mg Si S原子百分数 50.26 16.92 15.24 7.06 9.58 0.96重量百分比 66.00 10.55 8.00 5.63 8.81 1.01萤石的表面化学组成为：Ca 5.941Mg0.835F2Si1.132O1.801， 跟据萤石表面元素分布与化学组成比较具有富钙、镁、硅、氧的特征。萤石是主要含氟矿物，呈现不同紫色，多半自形他形粒状，粒度一般为 0.30.04mm，浸染状或条带状和细脉状产出与铁矿物、稀土矿物、钠闪石、铁白云石嵌布关系密切。也常见到互相包裹体现象。在铁矿物中有萤石的包裹体。在萤石中，也见有铁矿物、稀土矿物包裹体。3.1.8 石 英（1）磁性特性比磁化率 3.5010-6cm3/g（2）石英表面性质分布见表 3.1.8内蒙古科技大学毕业论文15石英表面元素分布 表 3.1.8元素 Si O C原子百分数 46.07 41.66 12.27重量百分比 61.32 31.68 7.00石英的表面化学组成为：Si 2.212C0.589O2石英表面元素分布与化学组成比较具有富硅贫氧的特性。3.1.9 方 解 石（1）磁性特性比磁化率 1.5210-6cm3/g（2）方解石表面性质分布见表 3.1.9方解石表面元素分布 表 3.1.9元素 K Ca C O原子百分数 2.20 58.75 4.56 34.49重量百分数 2.82 77.24 1.80 18.14方解石的表面化学组成为：K 0.19Ca6.72C0.40O3方解石表面元素分布与组成比较具有富钙贫碳特征。3.1.10 白 云 石（1）磁性特性比磁化率 23.110-6cm3/g（2）白云石的表面性质分布见表 3.1.10白云石表面元素分布 表 3.1.10元素 K C O Fe Mg Ca原子百分数 2.94 4.09 33.77 2.63 2.21 54.37重量百分量 3.73 1.59 17.54 4.78 1.74 70.61白云是的表面化学元素组 K0.26Ca4.83Mg0.20Fe0.23C0.36O3白云石表面元素分布与化学组成比较具有富碳贫碳、镁的特征。内蒙古科技大学毕业论文163.2 矿 物 性 质 比 较3.2.1 磁 性 比 较根据矿物磁性大小，将白云鄂博矿床主要矿物划分为强磁性、弱磁性和非磁性三组，即强磁性矿物（3000cm 3/g）：磁铁矿、磁黄铁矿。弱磁性矿物（6008cm 3/g）：氟碳铈石、独居石、钠辉石、钠闪石、白云石。非磁性矿物（8cm 3/g）:黄铁矿、萤石、石英、方解石。根据分组，强磁性矿物可以用弱磁选回收，非磁性矿物可以用弱磁选去除，在各组矿物中，各矿物的比磁化率尚有区别，通过调整磁选机磁场也可以分离3.2.2 矿 物 元 素 表 面 特 性 比 较（1）矿物表面元素分布量与其化学组成有较大差别。（2）云母、钠辉石、钠闪石的表面均具有富铁的特征，表现出与铁矿物表面元素分布的相似性。（3）萤石、方解石、白云石、石英的表面元素分布与铁矿物表面元素分布具有显著的不同。（4）硫化物矿物表面由于氧化作用的结果，均具有富氧的特征。（5）稀土矿物表面富含稀土元素，与其它矿物具有明显的不同。 3.3 氟 元 素 赋 存 状 态根据矿物主要特性及矿物表面性质比较，矿物工艺学研究，可得氟元素的赋存状态。在白云鄂博矿区氟的一个很大特点是不分散，绝大部分形成萤石，其次是稀土氟碳酸盐，在平衡系数 86.8114.5 的情况下，本矿各种类型矿石中，98% 以上的氟分布在萤石和氟碳铈石中，其他含氟矿物有黄河矿、钠闪石、云母类、易解石类等。氟在各种矿物中的分布情况如表 3.3 所示。在白云鄂博矿中氟主要集中在条带矿石中，其次在霓石和钠闪石型矿石中的氟的活动也很重要，萤石经常以浸染状或条带状产出在这些岩石中。内蒙古科技大学毕业论文17各种矿石类型中的氟的含量 表 3.3矿 石 类 型 F %块状铌稀土铁矿石 2.625.89条带状铌稀土铁矿石 8.1216.83霓石型铌稀土铁矿物 5.737.25钠闪石型铌稀土铁矿石 8.31白云石型铌稀土矿石 3.969.87霓石型铌稀土矿石 0.445.73白云石型铌稀土矿石 0.223.71透辉石型铌矿石 1.211.263.4 矿 物 分 选 行 为 研 究 本项试验以包钢选矿厂目前的选矿生产流程为基础，对生产流程进行系统取样，研究氟元素在流程中的分布及走向，进而去研究矿物的分选行为。但因白云鄂博磁铁矿石成分复杂，纵观各矿物的性质，经过分析，如萤石、磷灰石、稀土矿物的分选行为与铁矿物具有显著差别，而云母、钠辉石和钠闪石与铁矿物具有相似的分选行为，以下对各矿物进行分析说明：（1） 磁铁矿具有较强的磁性，通过弱磁选工艺，大部分磁铁矿和假象赤铁矿进入弱磁铁精矿中，很少部分进入尾矿抛掉，由于包钢流程为闭路选矿，磁铁矿的分布率最高，经过浮选后，最终进入浮选铁精矿的磁性铁矿占较大部分。（2） 黄铁矿是主要的含硫矿物，黄铁矿经弱磁选后，很大部分进入尾矿，后经浮选后有部分进入浮选铁精矿。（3） 独居石在弱磁选过程中，很大部分进入尾矿，少部分进入弱磁精矿，经过浮选，很少部分独居石进入浮选铁精矿中。（4） 云母是主要的含钾矿物，云母在弱磁选过程中大部分进入尾矿中，少部分进入弱磁精矿，经浮选后进入尾矿。（5） 钠辉石和钠闪石是主要的含钠矿物，钠辉石和钠闪石经弱磁选大部分进入弱磁尾矿，经过浮选精矿中钠辉石和钠闪石占少量，全流程钠辉石和钠闪石的去除率较高。内蒙古科技大学毕业论文18（6） 石英经过弱磁选和反浮选去除率很高。萤石和氟碳铈矿是选矿石中最主要的氟矿物，是其它含氟矿物虽然患有钠闪石、磷灰石、云母和与氟碳铈矿呈类质同像产出的某些氟碳酸盐类稀土矿物，但因其含量少，或含氟量低，对降低选矿产品氟的含量作用不太明显。所以磁磁浮选流程降氟的重点对象是萤石，且在选铁过程中表现尤为突出。由于萤石的比磁化率系数很低，在强磁选作业中绝大部分单体萤石和萤石与非磁性矿物的连生体将排入强磁尾矿。但是萤石内部常常含有众多的它种矿物包裹体，因此被包裹矿物的种类在很大程度上决定了萤石连生体在选过程中的分选行为。当包裹体是铁矿物时，这时连生体易进入磁选铁精矿。如为稀土矿物则将排入强磁尾矿。进入磁铁精矿的萤石主要以连生体形式出现，其中萤石的体积含量大于铁矿物，为了提高铁精矿的质量，必须采取浮选的方法将它们排除。因此，对磁选铁精矿进行反浮选作业的目的，主要是分离铁矿物与萤石连生体，降低铁精中的含氟量。内蒙古科技大学毕业论文19第 四 章 试 验 流 程4.1 阶 段 磨 选 流 程 简 介4.1.1 流 程 概 述本试验为进一步研究白云鄂博磁铁矿中氟元素走向，因氟元素大部分赋存在萤石中，进行了选矿，而选矿在白云鄂博矿石资源利用中的作用，选矿是以矿石为原料经过加工处理而获得精矿的生产过程，大部分有用矿物含量少的矿石往往不能直接工业应用，而需把其中无用的脉石矿物排出、将有用矿物富集成精矿，通过提供精矿来保证冶炼加工的经济可行或者满足其它应用部门的要求。此外，矿石中往往含有一些有害杂质，会对下一步生产过程造成不良影响甚至不能生产出合格产品，需要经过选矿处理将有害杂质含量降低至允许的程度。再者，矿石中除主要有用矿物以外还可能伴生有其它可利用的有用矿物，在选矿过程中也将其富集成精矿往往是实现综合利用的最有效的方式。由于白云鄂博矿石的特殊性，其选矿过程中须同时完成三项任务。白云鄂博矿石的铁品位较低，从经济意义上不可能直接炼铁，必须经行选矿处理。随着选矿工艺技术不断进步，铁品位有较大的提高，为高炉利用系数创造有利的条件。白云鄂博矿石矿中含有多种对后部工序有害的杂质，如氟、磷、硫、钾、钠等。氟高会降低烧结矿、球团矿的强度及软融温度，影响高炉寿命，并造成环境污染；钾、钠高主要是容易造成高炉结遛；磷、硫高会影响钢的质量从而导致炼钢的冶炼周期延长、消耗增加。选矿在经济技术的条件，须尽力降低精矿中这些有害杂质的含量。白云鄂博矿石在选矿中不仅提高了铁品位，而且实现了稀土的综合利用。 氟矿在选矿流程中的分布,包钢选矿厂共有 8 个生产系列(5 个氧化矿，3 个磁矿系列)，采用两种工艺流程分别处理氧化矿石和磁铁矿石。在氧化矿流程中，在原矿含氟 8. 42%的情况下，弱磁精矿含氟 1.26%,强磁精矿含氟 4. 95% ,强精与弱精氟含量为 2. 36%，浮选精矿氟含量为 0. 76%;在磁矿系列中，原矿含氟 5. 70% ,弱磁精矿含氟 1. 10%，若弱精进入反浮选作业，则浮精矿达 64%一 65 %，氟含量降至 0. 4%左右。分析以上数据可知，当全厂转 2 个氧化矿系列和 2 个磁铁矿系列时，只要有 1 个磁铁矿系列的弱磁精矿不进入反浮选作业，则全厂铁精矿氟内蒙古科技大学毕业论文20含量将超过 0. 7%，若转 3 个氧化矿系列，铁精矿氟含量会更高，故合理组织生产开动系列(尤其是反浮选的开动更为重要) 、抓好磨矿粒度、尽可能发挥浮选工序能