江西某銅脫硫尾礦的資源化試驗研究

李 素 葛英勇 周博文 方 紀 曾小輝

（1.武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北武漢430070；2.宜豐萬國礦業有限公司，江西宜春336300）

隨著礦業開發的不斷發展，固體廢棄物的堆存越來越多，不僅占用土地，對環境產生很大污染，也造成了資源的浪費［1］。銅脫硫尾礦是礦石經磨細—浮選后產生的固體廢棄物，粒徑較小［2］。一方面，銅脫硫尾礦作為有代表性的工業大宗固體廢棄物，其利用徘徊在較低水平［3］，多堆積在河谷、山谷等相對低凹地帶，形成尾礦庫，在風化、淋溶等作用下，尾礦容易釋放其中的重金屬元素，對環境造成潛在生態危害［4］，還會引發滑坡、泥石流等地質災害，破壞性極大［5］。另一方面，銅脫硫尾礦中含有高硫伴生礦物等，在氣溫較高時易造成自燃，產生大量二氧化硫氣體，嚴重污染大氣［1］。因此，在建設資源節約型、環境友好型綠色礦山的今天，開展銅尾礦資源化二次利用研究，對發展循環經濟具有重要的經濟和環境意義［6］。銅脫硫尾礦再選一般采用重選、磁選和浮選聯合選別流程，可選出銅尾礦中的金、銀、銅、鐵、硫等，可以減少尾礦排放，提升尾礦利用價值［7-11］。本文采用磁選—浮選聯合選礦流程對銅脫硫尾礦進行資源化處理，對銅脫硫尾礦進行鐵的富集和硫的脫除，得到可用于建筑工程的水泥輔料產品。

1 試驗原料和試驗方法

1.1 試驗原料

試驗原料為江西某銅脫硫尾礦，試樣主要化學成分分析結果見表1。

由表1可知，試樣鐵品位為16.648%，硫品位為2.44%，鐵含量低而硫含量較高。鐵主要來自于赤鐵礦、菱鐵礦和磁黃鐵礦；硫主要來自于硫鐵礦。

1.2 試驗方法

試樣鐵含量較低而硫含量過高，擬先采用高梯度磁選工藝提高鐵品位，得到的磁性產品濃縮后再經過浮選脫硫處理，降低硫含量，達到提鐵降硫的效果。采用圖1所示高梯度磁選—浮選聯合工藝進行試驗。

2 試驗結果與討論

2.1 磁選條件試驗

采用高梯度磁選工藝對試樣中的鐵進行富集，磁介質為直徑4 mm的鋼棒，考察背景磁感應強度、礦漿流速和脈動沖次大小對磁選效果的影響。

2.1.1 背景磁感應強度試驗

固定礦漿流速為0.14 L/s、脈動沖次為450次/min，考察背景磁感應強度對磁選效果的影響，結果見圖2。

由圖2可知，隨著背景磁感應強度的增大，磁性產品鐵品位逐漸降低，回收率逐漸增大。綜合考慮，確定背景磁感應強度為0.760 T。

2.1.2 礦漿流速試驗

固定背景磁感應強度為0.760 T、脈動沖次為450次/min，考察礦漿流速對磁選效果的影響，結果見圖3。

由圖3可知：隨著礦漿流速的增大，磁性產品鐵品位先提高后降低，鐵回收率先逐漸減小后增大。綜合考慮，確定礦漿流速為0.14 L/s。

2.1.3 脈動沖次試驗

固定背景磁感應強度為0.760 T、礦漿流速為0.14 L/s，考察脈動沖次對磁選效果的影響，結果見圖4。

由圖4可知：隨著脈動沖次的逐漸增大，磁性產品鐵品位先提高后降低；當脈動沖次大于450次/min后，磁性產品鐵品位和鐵回收率都下降。綜合考慮，確定脈動沖次為450次/min。此時得到的磁性產品鐵品位為23.69%，硫品位為2.79%，鐵回收率為59.15%，硫品位過高，還需通過浮選降低硫含量。

2.2 浮選條件試驗

磁性產品硫含量過高，資源化利用價值較低，采用反浮選工藝降低硫品位。

2.2.1 FS用量試驗

磁性產品中的硫（通常以磁黃鐵礦和黃鐵礦形式存在）很容易被氧化，在其表面形成一層親水性的薄膜，抑制硫的上浮，所以在脫硫浮選時需要先活化。采用新型試劑FS為活化劑，固定捕收劑異丁基黃藥用量為200 g/t、起泡劑2#油用量為30 g/t進行試驗，結果見表2。

由表2可知：隨著FS用量的增加，水泥輔料硫品位逐漸降低，FS用量大于1 000 g/t時，水泥輔料硫品位隨FS用量增加降幅趨緩；高硫尾礦硫的回收率隨著FS的用量增大逐漸升高。綜合考慮，確定新型活化劑FS用量為1 000 g/t。

2.2.2 捕收劑種類試驗

固定新型活化劑FS用量為1 000 g/t，起泡劑2#油用量為30 g/t，分別選取異丁基黃藥、丁基黃藥和戊黃藥3種黃藥類藥劑為捕收劑，用量均為200 g/t，試驗結果見表3。

由表3可知，以異丁基黃藥為捕收劑時，水泥輔料硫的品位和回收率最低，分別為1.01%和32.00%，鐵的品位和回收率相差不大，即異丁基黃藥的脫硫效果最好。因此，以異丁基黃藥作為脫硫捕收劑。

2.2.3 異丁基黃藥用量試驗

固定活化劑FS用量為1 000 g/t，起泡劑2#油用量為30 g/t，探索異丁基黃藥用量對浮選效果的影響，試驗結果見表4。

由表4可知，隨著異丁基黃藥用量的增大，水泥輔料硫品位逐漸減小，高硫尾礦硫回收率逐漸增大，當異丁基黃藥用量達到200 g/t后，水泥輔料硫品位降幅趨緩，高硫尾礦硫回收率上升幅度趨緩。綜合考慮，確定異丁基黃藥用量為200 g/t。

2.3 磁選—浮選全流程試驗

在最佳試驗條件下，對試樣進行磁選—浮選全流程試驗，數質量流程如圖5所示。

由圖5可知，采用磁選—浮選全流程處理試樣，可獲得硫含量1.01%、鐵品位達到23.15%的水泥輔料產品，硫品位21.17%、硫回收率31.84%的高硫尾礦。

3 結論

江西某銅脫硫尾礦鐵品位為16.648%，硫品位為2.44%，鐵含量低而硫含量較高。以直徑為4 mm的鋼網為磁介質，在背景磁感應強度為0.760 T，礦漿流速為0.14 L/s，脈動沖次為450次/min時強磁選，可獲得鐵品位為23.69%、鐵回收率為59.15%的磁性產品。磁性產品以FS為活化劑，異丁基黃藥用量為捕收劑進行脫硫浮選，可獲得硫含量1.01%、鐵品位達到23.15%的水泥輔料產品，硫品位21.17%、硫回收率31.84%的高硫尾礦，脫硫效果良好。水泥輔料產品可滿足水泥工業要求，實現了尾礦的資源化利用，同時可減少37.90%的尾礦排放量，減輕了尾礦壩壓力，降低了對環境的影響。