氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝探討

馬元剛 李耀山 李小軍

西部礦業股份有限公司鋅業分公司，青海西寧 811600

1 工藝概述

經過氧壓浸出后，大部分硫磺單質均聚集在浸出渣中。浸出渣將作為硫回收工序的原料，用浸出渣泵將浸出渣輸送至粗選槽，粗選是由五個粗選槽串聯組成，浸出渣進入粗選槽后，通過鼓風、浮選攪拌、濃度等一系列工藝調整后產出泡沫層和底流。泡沫層再依次經過四個精選槽。底流則依次進入五個掃選槽。精選槽泡沫層為硫精礦產品，掃選底流為尾礦渣產品，精選底流、掃選泡沫層均再次進入粗選循環。浮選工藝產品有兩種，其一為硫精礦，其二為尾礦渣。硫精礦通過帶式過濾機除掉水份后進入干燥機再次脫水，干燥的硫精礦通過皮帶進入旋流器進行加熱融化。融化后的硫精礦儲存在粗硫池，再將熔融的硫精礦泵至熔融熱過濾機進行循環過濾。過濾后的硫磺儲存在精硫池，用硫磺輸送泵泵至硫磺造粒機進行制粒，成品硫磺通過打包后儲存于硫磺倉庫。工藝流程圖如圖1。

圖1 工藝流程圖

2 浮選探討

泡沫浮選原理是依據各種礦物質的表面性質 （濕潤性） 的差異，在礦漿中借助于氣泡的浮力選分礦物的過程。硫回收浮選則是利用硫磺具有很強的疏水性，將硫磺顆粒與其他的金屬氧化礦、非金屬礦分離。硫磺是天然可浮性很強的物質，所以，在硫浮選中是不需要添加輔料便可以順利浮選出硫磺單質。但是，在實際生產中卻并非如此順利，硫回收原料是來自于上工序氧壓浸出，其產生硫磺單質的化學原理：

氧壓浸出產品是ZnSO4，在氧浸過程中為了減少硫磺單質對未反應完全的硫化物包裹，會在氧浸過程中加入分散劑。分散劑量的或多或少均會對硫回收造成一定的影響。

2.1 浸出渣物料成分分析

（1） 對浸出渣物料進行物相分析：

圖2 浸出渣XRD圖譜

固相：①金屬礦—鈉黃鐵礬、鉛鐵礬、菱鉛礬、氧化鈦鈷等；②非金屬礦—云母、石英、高嶺土、重晶石、方解石等，還有最主要的硫磺單質。

液相：水、硫酸鹽溶液。

（2） 物料成分化驗分析：

表1 物料成分數據

從工藝角度思考，生產前對原料的物料成分的掌控是對生產最基本的管控，從物料成分化驗數據可得：物料當中S單質是含量最多的，金屬礦中Fe的含量最高占有17%左右，其次就是Zn、Pb。而非金屬礦中SiO2的含量最高占有14%左右。在試生產期間硫回收浮選遲遲不能正常，其主要原因是由于上工序使用添加劑，用量過大導致硫磺顆粒反被其他金屬礦和非金屬礦包裹。S單質和木質磺酸鈣、聚丙烯酰胺、金屬礦、非金屬礦等交織在一起，給后續浮選帶來很大的制約。從浸出渣試樣化驗結果中看，S單質的含量基本穩定在44%左右，但是通過浮選后硫精礦含S卻只有57%左右。該物料通過浮選時，泡沫層附著有穩定性強的金屬礦，導致泡沫層在溢流槽物料滯停現象，即使加入大量的浮選補充液也不能解決該問題，要解決該問題必須通過調整工藝破壞交織的現象，使得S單質裸露在物料中，這樣才能利用S的天然可浮性更好的浮選。

3 影響浮選的因素

3.1 粒度

粒度過大過小都不利于浮選生產，粒度太小，物料的比表面積大，不同細粒礦物質容易互相凝聚而非選擇性凝聚，細粒容易附著在粗粒物質的表面，給浮選帶來制約；其次，細粒具有大的比表面積和表面能，細粒具有很強的吸附能力，在與氣泡進行進行接觸時，在氣泡表面的附著效率低，并且使得泥礦包裹在氣泡上使得氣泡上浮的過程中出現制約。而粒度過大則在氣泡上浮的過程中容易破碎，部分附著物又沉積于物料中，不利于浮選。浮選原料采用上工序的浸出渣，因此粒度大小比較恒定。-200目通過率是100%，-325目通過率是96%，在實際生產中粒度大小對于浮選影響不是很大。

3.2 礦漿濃度

濃度是可控性比較強的一個影響因素，其濃度影響的原理是硫磺單質在物料中的分散度影響到在氣泡上面的附著效率，并且在帶有附著硫磺的氣泡在上升過程中，若是濃度太大則會使得氣泡破滅。濃度太小附著效率低，并且流動性大而影響浮選時間。

圖2 礦漿濃度與浮選含硫量關系圖

由圖可見，濃度和浮選含硫量是呈先上升后下降的趨勢。當其他影響因素是一定的時候，濃度在1～1.4kg/L時隨著濃度的增加浮選含硫量增大，而過了1.4kg/L這個峰值后，隨著濃度的增加浮選含硫量呈下降趨勢。在浮選工藝中可根據物料成分的不同、浮選攪拌、浮選槽等配套設施不同而實驗性的確定浮選最佳濃度。

3.3 鼓風量、攪拌強度

在浮選工藝中，鼓風量的大小、和攪拌強度的強弱直接影響氣泡的形成速率及泡沫的上升速率，鼓風量和攪拌強度的影響也是正常生產當中可控的因素。在浮選原理中浮選氣泡的大小可用

以下公式進行測算：

d——礦粒力度；

δ粒——礦漿密度；

a——假定罩蓋系數為1；

δ礦——礦粒密度。

通過以上計算結果，可根據所需最小氣泡大小來對攪拌強度和鼓風量進行調整。在實際生產中控制鼓風量是：4～8m3/min·臺，不同的生產可根據實際情況進行實驗調整。

3.4 浮選溫度和PH

浮選溫度和PH是影響浮選的重要因素，在硫回收浮選中由于氧浸后的浸出渣溫度較高，通常會通過冷卻器進行降溫，降溫后溫度要求在65℃左右，進入浮選槽后溫度在60℃左右。硫回收浮選中未曾使用捕收劑、起泡劑、抑制劑等添加劑，故溫度對浮選劑的影響是沒有的，但是溫度高低能影響礦物質的表面能，對部分氧化礦可提供水解成難溶性物質的條件，因此，溫度的控制是非常有必要的。

PH值得大小對浮選影響的重要原因是溶液呈酸或者呈堿性均影響氧化礦的分解。其次PH能影響礦物質電位，直接影響礦物質結合及泡沫附著等，在該公司實際生產中通過反復試驗ph為5時浮選含硫量最高。

4 結語

硫單質是天然可浮性物質，但是在氧壓浸出渣中，由于上工序加入木質磺酸鈣和聚丙烯酰胺，量的大小不穩定，導致下工序硫回收浮選工藝的變動，在浮選過程中熟知浸出渣原料硫的存在形式，物相的組成，根據物相組成調節工藝。