锡石多金属硫化矿微波辅助磨矿机理研究

白立记, 苏秀娟, 何春林, 马少健. 锡石多金属硫化矿微波辅助磨矿机理研究[J]. 矿产保护与利用, 2018, (6): 31-36. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.06.006
引用本文: 白立记, 苏秀娟, 何春林, 马少健. 锡石多金属硫化矿微波辅助磨矿机理研究[J]. 矿产保护与利用, 2018, (6): 31-36. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.06.006
BAI Liji, SU Xiujuan, HE Chunlin, MA Shaojian. Study on Microwave-assisted Grinding Mechanism of Cassiterite-polymetallic Sulfide Ore[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, (6): 31-36. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.06.006
Citation: BAI Liji, SU Xiujuan, HE Chunlin, MA Shaojian. Study on Microwave-assisted Grinding Mechanism of Cassiterite-polymetallic Sulfide Ore[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2018, (6): 31-36. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2018.06.006

锡石多金属硫化矿微波辅助磨矿机理研究

  • 基金项目:
    国家自然科学基金(51464003)
详细信息
    作者简介: 白立记(1991-), 男, 广西贺州人, 博士研究生
    通讯作者: 苏秀娟(1977-), 女, 黑龙江双城人, 副教授, 硕士研究生导师, 主要研究方向为矿产资源综合利用
  • 中图分类号: TD921+.4

Study on Microwave-assisted Grinding Mechanism of Cassiterite-polymetallic Sulfide Ore

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    Corresponding author: SU Xiujuan
  • 以锡石多金属硫化矿作为研究对象,通过微波加热预处理矿石,考察矿石预处理前后和不同冷却方式对磨矿产品可磨度等指标的影响。结果表明,经微波加热预处理后,矿石可磨度提高,邦德功指数下降。这是因为微波辐射致使锡石多金属硫化矿中的脆硫锑铅矿、黄铁矿、闪锌矿、锡石等金属矿物温度升高,而脉石矿物升温并不明显,致使金属矿物和脉石的温度梯度大,产生不均匀热膨胀,导致在矿石内部出现应力集中对矿物与脉石产生破坏,强化锡石多金属硫化矿磨矿效果。

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  • 图 1  微波焙烧设备

    Figure 1. 

    图 2  多种物料分立共存吸波升温测试图

    Figure 2. 

    图 3  同步暴露竞争吸波测试装置

    Figure 3. 

    图 4  金属矿物和脉石矿物分立共存时吸收微波后的表面温度

    Figure 4. 

    图 5  单模波导中微波加热温度变化对吸波特性的影响

    Figure 5. 

    表 1  试验样品粒度分布

    Table 1.  Particle size distribution of ore sample

    粒度/mm 产率/% 筛下累积产率/%
    -3.2+3 19.08 100.00
    -3+2 43.12 80.92
    -2+1.5 29.54 37.80
    -1+0.425 8.08 8.26
    -0.425 0.18 0.18
    合计 100.00 -
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    表 2  试验样品各粒级中主要金属元素分析结果

    Table 2.  Analysis results of main metallic elements in each size fraction of ore sample

    粒度/mm 金属品位/% 金属分布率/%
    Fe Sn Pb Sb Zn Fe Sn Pb Sb Zn
    -3.2+3 10.9 0.87 0.32 0.18 2.16 21.20 19.45 22.12 20.20 19.37
    -3+2 10.04 0.85 0.30 0.19 2.10 44.12 42.94 46.86 48.19 42.57
    -2+1 8.56 0.76 0.22 0.14 2.26 25.77 26.30 23.54 24.32 31.38
    -1 10.60 1.17 0.25 0.15 1.72 8.922 11.32 7.48 7.29 6.68
    合计 - - - - - 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
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    表 3  试验样品的化学成分分析

    Table 3.  Chemical composition analysis of the ore sample

    化学成分 SiO2 CaCO3 Fe2O3 SO3 Al2O3 其他
    含量/% 45.9 28.2 8.4 7.2 4.1 6.2
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    表 4  微波加热预处理后冷却方式对磨矿产品粒度分布的影响

    Table 4.  Effect of the cooling pattern on the particle size distribution after microwave pretreatment

    粒级/mm 产率/% 筛下累计产率/%
    Untreated MW-N MW-W Untreated MW-N MW-W
    -3.2+2 3.24 2.78 1.84 100.00 100.00 100.00
    -2+1 20.36 19.20 12.94 96.76 97.22 98.16
    -1+0.425 35.04 32.21 34.06 76.40 78.02 85.22
    -0.425+0.15 17.22 18.47 20.79 41.36 45.81 51.15
    -0.15+0.074 5.66 6.64 7.84 24.13 27.34 30.36
    -0.074+0.038 4.59 5.59 5.71 18.47 20.70 22.52
    -0.038 13.88 15.11 16.81 13.88 15.11 16.81
    注:Untreated未经微波加热预处理;MW-N微波辐射后,经自然冷却处理;MW-W微波辐射后,经水冷却处理,以下各表均相同。
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    表 5  原矿的邦德功球磨试验数据

    Table 5.  Experiment data of Bond ball mill of raw ore

    次序 新给料Fi/g 转数Ni/r 新生成合格产品量qi/g 循环负荷Ci/% 可磨度Grpi/(G/r)
    1 1 173.00 100 109.97 3.17 1.100
    2 109.97 305 345.19 2.47 1.132
    3 345.19 296 355.01 2.44 1.199
    4 355.01 279 387.83 2.34 1.390
    5 387.83 242 333.77 2.50 1.379
    6 333.77 249 314.78 2.56 1.264
    7 314.78 246 342.43 2.48 1.392
    8 342.43 241 322.15 2.54 1.337
    9 322.15 244 323.87 2.53 1.327
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    表 6  微波处理后矿样邦德功球磨试验数据

    Table 6.  The experiment data of Bond ball mill after microwave pretreatment

    次序 新给料Fi/g 转数Ni/r 新生成合格产品量qi/g 循环负荷Ci/% 可磨度Grpi/(G/r)
    1 1173.00 100 163.18 3.01 1.632
    2 163.18 205 191.16 2.93 0.932
    3 191.16 236 321.63 2.54 1.363
    4 321.63 246 338.80 2.49 1.377
    5 338.80 243 338.67 2.49 1.394
    6 338.67 240 346.60 2.47 1.444
    7 346.6 232 340.38 2.48 1.467
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    表 7  金属矿物和脉石矿物的吸波能力

    Table 7.  Microwave absorption ability of metallic minerals and gangue minerals

    名称 脆硫锑铅矿 黄铁矿 锡石 闪锌矿 石英 碳酸钙
    REc/% 33.96 28.04 18.87 2.44 0 2.12
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    表 8  矿物密度及比热容

    Table 8.  Density and specific heating capacity of minerals

    矿物 密度/(kg·m-3) 比热/(J·kg-1·K-1)
    298 K 500 K 1000 K
    黄铁矿 5 016 517.08 600.42 683.83
    石英 2 648 740.50 991.17 1167.17
    方解石 2 712 817.70 1051 1 238.5
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    表 9  矿物热膨胀系数

    Table 9.  Thermal expansion coefficients of minerals

    矿物 热膨胀系数(α) : (1/K)(10-6)
    373K 473 K 673 K 873 K
    黄铁矿 27.3 29.3 33.9 --
    石英 45.0 43.3 49.7 77.9
    方解石 13.1 15.8 20.1 24
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出版历程
收稿日期:  2018-10-19
刊出日期:  2018-12-25

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