陜西某鋅冶煉廠鋅冶煉渣綜合利用

緱明亮，夏丹

（陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)試驗(yàn)研究所有限公司，陜西省礦產(chǎn)資源勘查與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054）

1 礦石性質(zhì)（一號(hào)線鋅渣）

原礦主要化學(xué)分析結(jié)果見表1，銅、銀物相分析結(jié)果見表2、3。

二、三號(hào)線鋅渣按1:1 配料，除銅銀鐵含量有較大區(qū)別，其他差別不大。

表1 原礦主要元素化學(xué)分析結(jié)果/%Table 1 Analysis results of the raw ore

表2 原礦銅物相分析結(jié)果Table 2 Analysis results of the copper phase

表3 原礦銀物相分析結(jié)果Table 3 Analysis results of the cilver phase

三種類型鋅渣主要礦物為磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃鐵礦以及少量的鎳黃鐵礦、方鉛礦。磁黃鐵礦呈不規(guī)則、多空洞狀態(tài)，大多數(shù)在冶煉的過程中蝕變?yōu)楹骤F礦、赤鐵礦；小部分黃銅礦蝕變?yōu)殂~蘭；從砂薄片看，脈石礦物為石英和絹云母。由于經(jīng)過焙燒，所以銅銀鐵多數(shù)以共熔體形式存在。也就是說，若浮選回收銅銀時(shí)鐵元素也跟著進(jìn)來。同時(shí)，由于焙燒加入了助燃劑有機(jī)碳，所以鋅渣中殘留大量有機(jī)碳，可浮性非常好。這兩種因素導(dǎo)致浮選很難獲得合格精礦品位。另外，碳不僅僅全是獨(dú)立的有機(jī)碳，碳的還原作用使原來的鐵元素形成碳隕鐵，類似單質(zhì)鐵。也就是說，共熔體中鐵既有褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、單質(zhì)鐵。也有黃鐵礦、磁黃鐵礦。這些鐵礦物都是原來鋅精粉中的黃鐵礦、磁黃鐵礦在有機(jī)碳參與的焙燒中形成。

2 結(jié)果及討論

2.1 一號(hào)線鋅渣浮選銅銀試驗(yàn)結(jié)果

在鋅渣的形成過程中，由于有焙燒+ 硫酸浸出作業(yè)，鋅渣中的礦物表面特性完全不是普通礦石中的樣子，黃銅礦可浮性變得很差。整個(gè)鋅渣呈酸性。經(jīng)過大量調(diào)整劑、捕收劑及工藝流程對(duì)比條件試驗(yàn)，最終制定出浮選銅銀工藝流程。閉路流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖1 浮選銅銀 閉路試驗(yàn)工藝流程Table 4 Results of the closed-circuit test

表4 回收銅銀閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of the closed-circuit test

所用捕收劑Z-200 為硫化銅礦常用捕收劑，XL-2 為氧化銅礦捕收劑。二者協(xié)同作用加強(qiáng)對(duì)銅銀回收。

2.2 浮選精礦主要元素分析

浮選精礦主要元素分析結(jié)果見表5。

表5 浮選精礦主要元素分析結(jié)果/%Table 5 Analysis results of the floation concentrate

由表5 可以看出，浮選精礦品位很難提高的主要原因是，原鋅渣中含有大量的有機(jī)碳，這部分碳可能是在焙燒時(shí)作為助燃劑加入，焙燒后未能徹底燃燒。有機(jī)碳本身可浮性很好，容易混入精礦。有機(jī)碳既有單體存在，也有共熔體中和鐵以碳隕鐵形式存在。

2.3 浮選精礦磁選試驗(yàn)

磁選試驗(yàn)的目的是除掉浮選精礦中的有機(jī)碳及脈石雜質(zhì)。通過鋅渣的工藝礦物學(xué)分析知，銅銀鐵主要以共熔體形式存在，利用鐵礦物的磁性，達(dá)到鐵碳分離。由于共熔體中銅銀與褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、單質(zhì)鐵、黃鐵礦、磁黃鐵礦都有關(guān)系，所以采用強(qiáng)磁選，提高磁選過程中銅銀回收率。在這里首先對(duì)浮選精礦第三次超細(xì)磨，然后采用高梯度脈沖強(qiáng)磁選機(jī)磁選，試驗(yàn)條件及流程見圖2，磁選結(jié)果見表6。

圖2 磁選試驗(yàn)工藝流程Table6 Test results of the magnetic separation

表6 磁選試驗(yàn)結(jié)果Table6 Test results of the magnetic separation

由表6 可以看出，經(jīng)過磁選，磁選精礦中銅品位由原來的2.86% 提高到6.62%。銀品位由原來的240 g/t 提高到590 g/t，效果很好。說明達(dá)到了磁選富集銅銀鐵共熔體的目的。但是這樣的銅精礦依然不夠品位要求而無法銷售，必須采用化學(xué)方法把銅元素從銅銀鐵共熔體中分離出來。

2.4 磁選精礦的焙燒+ 硫酸浸出試驗(yàn)

所得磁選精礦通過物理辦法已經(jīng)無法再提高銅銀品位，因?yàn)殂~銀鐵礦物以共熔體結(jié)構(gòu)存在。所以不得不采用焙燒+ 第四次超細(xì)磨+ 硫酸浸出的化學(xué)選礦工藝。通過條件試驗(yàn)確定工藝流程見圖3。焙燒溫度560℃，焙燒時(shí)間3 h，硫酸用量300 kg/t。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

圖3 焙燒溫度試驗(yàn)工藝流程Table7 Results of roasting + sulphuric acid leaching test

表7 磁選精礦焙燒+ 硫酸浸出試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Results of roasting + sulphuric acid leaching test

由表7 知，通過焙燒、第四次超細(xì)磨，硫酸對(duì)銅元素浸出率為92.42%，效果很好。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，焙燒+ 超細(xì)磨礦是必須工藝，否則硫酸很難浸出其中的銅元素。

2.5 硫酸浸渣化學(xué)分析

對(duì)硫酸浸出銅元素之后的浸渣化學(xué)分析，分析結(jié)果見表8。

表8 硫酸浸渣主要元素分析結(jié)果/%Table 8 Analysis results of main elements of the sulphuric acid leaching resude

由 表8 知， 所 得 浸 渣 含 銀903 g/t， 含 鐵53.32%。其中的銀元素采用氰化物無法浸出，即時(shí)再次焙燒+ 超細(xì)磨，也很難氰化浸出。建議賣給冶煉廠采用火法冶煉回收。火法冶煉所得廢渣可以作為鐵精礦銷售。

2.6 二、三號(hào)線鋅渣磁選回收鐵試驗(yàn)

二、三號(hào)線鋅渣含銅0.3% ～ 0.5%，含銀40 ～ 50 g/t、含鐵29.32%。鑒于銅銀回收工藝復(fù)雜而且成本高，故將二、三號(hào)鋅渣按1:1 配料，通過弱磁選單一回收鐵元素。

2.6.1 弱磁選試驗(yàn)

回收鐵試驗(yàn)，目標(biāo)礦物為其中的磁鐵礦和碳隕鐵型單質(zhì)鐵，試驗(yàn)條件及工藝流程見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

圖3 焙燒溫度試驗(yàn)工藝流程Table7 Results of roasting + sulphuric acid leaching test

表9 二、三號(hào)鋅鋅渣磁選試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Magnetic separation test results of zinc and zinc slag of No.2 and No.3

由表9 知，經(jīng)過弱磁選之后可以獲得高品位磁選精礦。含鐵81.50%，回收率43.26%。但是含硫2.40%，不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。磁選精礦X- 衍射分析結(jié)果見表10。

表10 磁選精礦X- 衍射分析結(jié)果Table 10 X-diffraction analysis results of the magnetic concentrate

由表10 知，磁選精礦有效礦物為磁鐵礦、單質(zhì)鐵、針鐵礦，含量分別為50%，22%，11%。纖鋅礦分子式為ZnS，屬于硫化礦。

2.6.2 磁選精礦焙燒脫硫試驗(yàn)

通過條件試驗(yàn)，確定在850℃下，焙燒時(shí)間30 min，脫去磁選精礦的硫元素。試驗(yàn)結(jié)果見表11。

表11 磁選精礦焙燒脫硫試驗(yàn)結(jié)果 Table 11 Desulfurization test results of magnetic concentrate roasting

由表11 知， 經(jīng)過焙燒之后， 鐵精礦品位67.00%；同時(shí)增重21.01%。這時(shí)精礦含硫0.15%，達(dá)到了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。焙燒精礦X- 衍射分析結(jié)果見表12。

表12 焙燒精礦X- 衍射分析結(jié)果Table 12 X-diffraction analysis results of the bake concentrate

由表12 知，焙燒之后鐵精礦中的鐵礦物轉(zhuǎn)變成磁鐵礦和赤鐵礦。焙燒后纖鋅礦轉(zhuǎn)變成氧化鋅。

2.6.3 鐵精礦質(zhì)量分析

鐵精礦質(zhì)量分析結(jié)果見表13。

表13 鐵精礦質(zhì)量分析結(jié)果/%Table 13 Analysis results of the iron concentrate quality

由表13 知，所得鐵精礦符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 論

(1) 在鋅渣形成過程中由于焙燒+ 硫酸浸出作業(yè)，其中的銅銀礦物盡管晶體核心依然保留原來性質(zhì)，但是表面可浮性很差。另外鋅渣的共熔體特性，使銅銀鐵單體解離變得困難。

(2) 通過大量條件試驗(yàn)，最終制定出浮選銅銀工藝流程，試驗(yàn)指標(biāo)良好。缺點(diǎn)是藥劑用量大，成本相對(duì)較高。

(3) 對(duì)于低品位銅銀冶煉渣采取弱磁選單一回收鐵元素，工藝流程簡單而且效果很好。

(4) 由于共熔體因素，兩種工藝均需要超細(xì)磨礦+ 焙燒過程。該因素導(dǎo)致鋅冶煉渣綜合回收成本增加。

(5) 兩種工藝所得尾礦可以賣給水泥廠作為配料，反饋良好。所以整個(gè)綜合回收實(shí)現(xiàn)無尾礦回收。