某高砷含鉍硫精礦的浮選分離試驗(yàn)

鄒堅(jiān)堅(jiān)胡　真冉金城，3姚艷清，3李漢文

（1.廣東省資源綜合利用研究所，廣東廣州510650；2.稀有金屬分離與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州510650；3.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明650093）

鉍因理化性質(zhì)獨(dú)特而成為重要的冶金添加劑，以及低熔點(diǎn)合金、藥品、化學(xué)品的重要原料。鉍作為分散稀有金屬元素，雖然礦物種類繁多，但單一鉍礦床極少，多伴生在含鉍多金屬硫化礦中[1]。毒砂在多金屬硫化礦中較常見，而鉍精礦對(duì)砷含量有十分嚴(yán)格的要求[2]。然而，毒砂與鉍礦物的密度及可浮性差異微小，導(dǎo)致無(wú)論采用重選還是浮選方法分離砷鉍均十分困難，處理不當(dāng)極易導(dǎo)致鉍精礦砷含量超標(biāo)[3-5]。有的礦山選擇賤賣高砷鉍精礦，有的甚至不對(duì)鉍加以回收，造成鉍資源的浪費(fèi)。因此，從高砷含鉍硫精礦中回收鉍是選礦領(lǐng)域的一大難題。

試驗(yàn)將以某高砷含鉍硫精礦為對(duì)象，采用磁浮聯(lián)合工藝研究鉍、砷、硫高效分離的工藝流程及浮選藥劑制度，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最大化。

1　試樣

某高砷含鉍硫精礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，主要礦物組成見表2，鉍化學(xué)物相分析結(jié)果見表3。

由表1可知：試樣中的主要有價(jià)組分為鉍和硫，含量分別為0.67%和34.52%，砷含量高達(dá)3.97%。

由表2可知：試樣中的主要礦物為磁黃鐵礦，主要含砷礦物為毒砂，鉍主要以自然鉍和輝鉍礦形式存在，脈石礦物含量均較低，主要為少量的蛇紋石、滑石、長(zhǎng)石和石英等。

由表3可知：試樣中的鉍主要以自然鉍和硫化鉍的形式存在，占有率分別為82.09%和14.93%。

試樣中鉍礦物的解離度僅為53.22%，與磁黃鐵礦等硫化物連生的鉍占38.57%，還有8.21%的鉍與脈石等其他礦物連生。因此，要高效回收鉍還必須對(duì)試樣進(jìn)行再磨，以實(shí)現(xiàn)鉍礦物的充分單體解離。

2　試驗(yàn)方案

根據(jù)礦物組成測(cè)定結(jié)果，試樣中磁黃鐵礦含量高達(dá)85.92%，基于磁黃鐵礦與鉍礦物、毒砂之間的磁性差異，可通過(guò)磁選工藝實(shí)現(xiàn)磁黃鐵礦與鉍礦物等其他礦物的分離，然后在高堿環(huán)境下，采用高效抑制劑抑砷浮鉍，從而實(shí)現(xiàn)鉍、砷分離。試驗(yàn)原則流程見圖1。

3　試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1　條件試驗(yàn)

3.1.1磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)采用磁選工藝流程。根據(jù)試樣中磁黃鐵礦具有磁性強(qiáng)弱連續(xù)分布的特點(diǎn)，即既有強(qiáng)磁性的磁黃鐵礦，又有弱磁性的磁黃鐵礦，因此，確定采用弱磁選+強(qiáng)磁選流程選別磁黃鐵礦。

弱磁選采用ZCT型筒式磁選機(jī)，磁場(chǎng)強(qiáng)度為258.85 kA/m；強(qiáng)磁選采用SSS-1-145型周期式高梯度磁選機(jī)，磁介質(zhì)棒直徑為1.5 mm，沖程為17 mm，沖次為188 r/min，脈動(dòng)頻率為50 Hz，背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.60 T，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4表明，隨著磨礦細(xì)度的提高，非磁性產(chǎn)品鉍品位下降，鉍、砷回收率均呈先快后慢的上升趨勢(shì)。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占87%。

3.1.2鉍、砷分離浮選條件試驗(yàn)

鉍、砷分離浮選條件試驗(yàn)采用1次粗選流程。

3.1.2.1砷抑制劑種類及用量試驗(yàn)

鉍礦物與毒砂的天然可浮性均較好，但在堿性介質(zhì)下二者疏水性有明顯差異。毒砂在堿性條件下易氧化，在其礦物表面形成親水性的Fe（AsO4）·2H2O薄膜[6]，從而導(dǎo)致可浮性受抑制；而鉍礦物在堿性條件下則仍保持較好的可浮性。

腐植酸鈉[7]是良好的砷礦物抑制劑；糊精碳鏈上同時(shí)存在多種官能團(tuán)和極性基團(tuán)，對(duì)毒砂也有抑制效果，也是毒砂的有效抑制劑；SP是本課題組自主研發(fā)的一種高效無(wú)機(jī)砷抑制劑，配合石灰在堿性介質(zhì)中使用對(duì)毒砂表現(xiàn)出良好的抑制效果。試驗(yàn)將比較單獨(dú)使用石灰、石灰+腐植酸鈉、石灰+糊精及石灰+SP為抑制劑時(shí)的砷、鉍分離效果。

砷抑制劑種類及用量試驗(yàn)固定活化劑硝酸鉛的用量（對(duì)試樣，下同）為150 g/t，捕收劑兼起泡劑BIC用量為150 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5表明，石灰、石灰+SP、石灰+糊精、石灰+腐植酸鈉均能有效抑制毒砂，以石灰+SP的抑砷效果最好，不僅鉍粗精礦鉍品位、鉍回收率均較高，而且砷含量、砷回收率均明顯較低。綜合考慮，確定鉍粗選的砷抑制劑石灰+SP的用量為3 000+800 g/t。

3.1.2.2活化劑種類及用量試驗(yàn)

由表5可知，在浮鉍時(shí)石灰+SP可較好地抑制毒砂，實(shí)現(xiàn)鉍、砷的有效分離。為探究強(qiáng)化鉍礦物回收的可能性，分別考察了常規(guī)活化劑硫酸銅、硝酸鉛對(duì)浮鉍指標(biāo)的影響。活化劑種類及用量試驗(yàn)固定石灰+SP的用量為3 000+800 g/t，BIC用量為150 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6表明，隨著2種活化劑用量的增大，鉍粗精礦鉍回收率均有所提升，但以硫酸銅為活化劑時(shí)的鉍粗精礦鉍品位和鉍回收率均低于以硝酸鉛為活化劑時(shí)，且砷含量和砷回收率均較高；隨著硝酸鉛的用量增大，鉍粗精礦鉍品位先維持在高位后小幅下降，鉍回收率呈先快后慢的上升趨勢(shì)。綜合考慮，確定鉍粗選的活化劑硝酸鉛的用量為150 g/t。

3.1.2.3捕收劑種類及用量試驗(yàn)

乙硫氮是堿性條件下浮鉍的常用捕收劑，BIC是本課題組自主研發(fā)的浮鉍酯類捕收劑，對(duì)鉍礦物浮選具有良好的選擇性捕收效果。捕收劑種類及用量試驗(yàn)固定石灰+SP的用量為3 000+800 g/t，硝酸鉛的用量為150 g/t，采用乙基黃藥或乙硫氮為捕收劑時(shí)以2#油為起泡劑，用量均為10 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7表明，BIC作為鉍砷分離浮選鉍礦物的的捕收劑效果更好：隨著BIC用量的增大，鉍粗精礦鉍品位小幅下降，鉍回收率顯著升高，砷品位和砷回收率微幅上升。綜合考慮，確定鉍粗選捕收劑BIC用量為150 g/t。

3.2　全流程試驗(yàn)

在磁選脫除磁黃鐵礦、浮選分離鉍砷條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了全流程試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖2，結(jié)果見表8。

表8表明，根據(jù)試樣中磁黃鐵礦磁性變化較大的特點(diǎn)，采用如圖所示的弱磁選+強(qiáng)磁選聯(lián)合流程及工藝條件，實(shí)現(xiàn)了磁黃鐵礦與毒砂和鉍礦物等非磁性礦物的有效分離，獲得了硫品位為32.67%、含砷0.46%、硫回收率為77.28%的硫精礦；根據(jù)鉍礦物與毒砂在堿性礦漿中可浮性的差異，采用抑砷浮鉍工藝流程及藥劑制度，獲得了鉍品位為50.19%、鉍回收率為80.33%、含砷僅為0.45%的鉍精礦，以及砷品位為20.78%、砷回收率為90.49%的砷精礦，取得了良好的硫、鉍、砷分離指標(biāo)。

4　結(jié)論

（1）某高砷含鉍硫精礦中的主要有價(jià)組分為鉍和硫，含量分別為0.67%和34.52%，砷含量高達(dá)3.97%；試樣中的主要礦物為磁黃鐵礦、含量達(dá)85.92%，主要含砷礦物為毒砂、含量為8.83%，鉍主要以自然鉍和輝鉍礦形式存在、含量分別為0.54%和0.15%，脈石礦物含量均較低，主要為少量的蛇紋石、滑石、長(zhǎng)石和石英等；試樣中自然鉍和硫化鉍的占有率分別為82.09%和14.93%。試樣中的主要有用礦物單體解離度不高，其中鉍礦物的解離度僅為53.22%，與磁黃鐵礦等硫化物連生的鉍占38.57%，還有8.21%的鉍與脈石等其他礦物連生。

（2）試樣采用1次弱磁選+1次強(qiáng)磁選選硫，1粗2精2掃、中礦順序返回流程浮選分離鉍、砷，最終獲得了硫品位為32.67%、含砷0.46%、硫回收率為77.28%的硫精礦，鉍品位為50.19%、鉍回收率為80.33%、含砷僅為0.45%的鉍精礦，以及砷品位為20.78%、砷回收率為90.49%的砷精礦，取得了良好的硫、鉍、砷分離效果，實(shí)現(xiàn)了該高砷含鉍硫精礦的高效綜合回收利用。

（3）試驗(yàn)采用弱磁選+強(qiáng)磁選的聯(lián)合流程高效脫除磁性差異較大的磁黃鐵礦，大大減少了鉍、砷浮選分離的礦量，降低了磁黃鐵礦對(duì)后續(xù)浮選的影響。