川南煤系硫鐵礦綜合利用新工藝研究

徐 明，張 淵，楊永濤，張俊輝，徐建林

(中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041)

我國是硫酸生產大國，由于我國硫磺資源缺乏，硫酸生產以硫鐵礦為主。我國硫鐵礦資源中約40%為煤系硫鐵礦，該類礦石中硫鐵礦嵌布粒度極不均勻，脈石礦物主要是黏土和碳質，選礦較復雜困難。目前，只有少量的煤系硫鐵礦得到較好的開發利用[1]。

1 川南煤系硫鐵礦綜合利用現狀

四川省硫鐵礦儲量居全國第一，是全國五大硫鐵礦生產基地之一，川南(包括宜賓和滬州兩市)硫鐵礦保存量又占全省儲量的97%[2]。川南煤礦在開采煤炭資源的同時，伴生在煤礦頂底板的硫鐵礦多隨煤采出[3]。由于我國長期以來對硫鐵礦精礦含硫要求在35%左右，礦山企業沒有從根本上全面考慮綜合利用硫鐵礦中的硫和鐵，以及該類尾礦的全面利用問題。導致在開發該類硫鐵礦時，大多使用單一跳汰重選等簡單的選礦工藝流程，獲得的硫精礦品位為35%～38%，回收率為65%～70%。由于選礦所得硫精礦的品位不高，造成生產硫酸或硫磺所產生的含鐵硫酸渣無法利用。同時，選礦尾礦含硫在6%左右很難利用，這不僅浪費了大量的資源，而且硫酸渣及尾礦的堆放，對當地農田土質和河流水系造成了嚴重破壞。

2 川南煤系硫鐵礦綜合利用新工藝研究

為了達到整體利用川南煤系硫鐵礦，從根本上解決環境問題，項目組針對某川南煤系硫鐵礦進行了綜合利用新工藝探索。

2.1 原礦性質

2.1.1 礦石組成

試驗礦樣采自江安縣。原礦化學多項分析結果見表1。礦石主要礦物為黃鐵礦和高嶺石，分別占到了28.5%、占56.5%；次要礦物為銳鈦礦、碳質礦，另有少量和微量的菱鐵礦、珍珠陶土、地開石、金紅石、綠泥石、水云母、石膏、褐鐵礦、水鋁石等。

2.1.2 主要礦物的嵌布特征

目的礦物黃鐵礦以自行半自行晶為主，有少量的它形晶和膠體狀晶體，單晶粒度的大小相差很大、極不均勻(0.001～17mm)。黃鐵礦多晶集合體的粒度多數較為粗大，一般幾毫米至幾十毫米。集合體內黃鐵礦晶粒之間，有的結合較為緊密，有的則較疏散，其間充填有細微的高嶺石礦物。黃鐵礦的粒度分布結果見表2。

表1 原礦化學多項分析

表2 黃鐵礦的粒度分布

從表2可以看出，在<0.02mm級別，尤其是<0.002mm粒級的硫鐵礦含量較少，但仍含有約1%的微細粒硫鐵礦，這就導致選礦尾礦中的硫難于降到1%以下。

高嶺石是構成礦石的主體，不同礦段含量在55%～62%之間，由于含少量碳質而呈灰白色、深灰色、灰黑色，質地致密、塊狀構造。由于高嶺石中鈦的含量較高，直接影響了高嶺土的白度，限制了川南煤系硫鐵礦中高齡土的使用范圍。

2.2 綜合利用試驗研究

2.2.1 選礦試驗研究

為了實現煤系硫鐵礦的綜合利用，選礦硫精礦制酸后的硫酸渣應能制備鐵精礦。從硫酸渣制備鐵精礦來看，硫精礦標礦(含硫<45%)得到的硫酸渣制備鐵精礦，要么鐵品位和回收率不太理想，要么經濟上不太合理[4]。所以，選礦部分應盡力拋除脈石礦物，大幅度提高硫精礦品位，形成高純硫精礦，盡量避免硫酸燒渣的再選，降低選礦尾礦中的硫含量，以便實現尾礦二次利用。

完成了浮選、重選流程、重選-浮選聯合流程實驗室選礦條件試驗。其中重選-浮選聯合流程及全浮選流程，可以得到S品位50%左右的硫精礦。重選-浮選聯合試驗流程見圖1，試驗結果見表3。全浮選試驗流程見圖2，試驗結果見表4。

以上的試驗研究表明，雖有用礦物的嵌布粒度分布較廣，通過全浮選工藝能獲得高品位、高回收率的硫精礦；重選-浮選工藝同樣可以獲得較高品位的硫精礦，但尾礦含硫量偏高，不利于回收率的提高。從技術指標上來看，全浮選流程較好。

2.2.2 硫精礦沸騰焙燒試驗研究

針對全浮選流程獲得的硫精礦，進行了焙燒試驗，考察高純硫精礦制酸后硫酸渣提取鐵精礦的可行性。試驗焙渣多項分析結果見表5。

圖1 重選-浮選工藝流程圖

圖2 全浮選工藝流程圖

表3 重選-浮選試驗結果

表4 全浮選試驗結果

表5 燒渣化學多項分析結果/%

從表5燒渣化學多項分析的結果可看出，燒渣中全鐵含量為64.45%，FeO質量百分含量為4.28 %，硫含量僅為0.17%，達到了高品位鐵精礦的質量要求，可以作為鐵精礦直接利用。

2.2.3 選礦尾礦二次利用

目前，煤系硫鐵礦選礦尾礦可用作建筑材料再次被利用，也可用來制備煅燒高嶺土。針對本試驗研究礦樣，采用重選-浮選或浮選選礦工藝流程，尾礦的產率都很大，大量堆積會造成嚴重的環境問題，并且由于礦樣中高嶺石中鈦的含量較高，影響了高嶺土的白度，限制了尾礦高嶺土的使用范圍。但針對浮選流程的尾礦含硫低的特點，在尾礦中摻加少量著色外加劑，可制造出不同顏色的燒結裝飾磚，同時也可以用來制作燒結保溫空心砌塊、燒結多孔磚和空心磚等墻體材料，實現尾礦的二次利用，解決環境問題。

3 結語

1)川南煤系硫鐵目前開發綜合利用差，資源損失大，產品單一低值，環境污染嚴重。

2)針對川南某地煤系硫鐵礦，采用重選-浮聯合流程及全浮選流程均可獲得高硫精礦，但全浮選流程可以獲得含硫較低的尾礦，技術指標較好，全浮選流程可得到礦含S49.63%、硫回收率95.5%的硫精礦，含S0.97%、硫回收率4.5%的尾礦。

3)高純硫精礦沸騰焙燒后得到的硫酸渣，含硫0.17%，含鐵64.54%，可以直接作為鐵精礦用于煉鐵。

4)本試驗選礦尾礦含硫低，可作為建筑材料二次利用，可解決川南煤系硫鐵礦開發利用過程中尾礦造成的環境污染問題。

[1] 廖舟，楊小中，許彬，等.煤系硫鐵礦綜合利用新工藝研究[J]. 礦冶工程，2006(3): 35-37.

[2] 葉巧明,劉建,張其春. 川南煤系硫鐵礦尾礦高嶺土綜合利用研究[J].礦產綜合利用, 2002(1): 41-45.

[3] 羅道成，劉俊峰，易平貴,等. 煤系硫鐵礦綜合利用發展現狀與建議[J]. 無機鹽工業, 2002(3):20-22.

[4] 占壽祥，陳忠，劉自鳳.高品位硫精礦的沸騰焙燒[J]. 硫酸工業，2001(2)：46-50.