四川某微細粒銅鐵礦選礦試驗研究①

2021-05-16 14:31:44王進明董發勤王肇嘉楊飛華杜明霞傅開彬

礦冶工程 2021年2期

王進明，董發勤，王肇嘉，楊飛華，杜明霞，傅開彬

（1.西南科技大學環境與資源學院，四川綿陽621010；2.北京建筑材料科學研究總院有限公司，北京100041；3.固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室，四川綿陽621010；4.固廢資源化利用與節能建材國家重點實驗室，北京100041）

銅和鐵元素對國民經濟增長具有重要的基礎支撐作用［1－2］。銅主要來自于黃銅礦，其主要分離提取方法是浮選［3－4］。黃銅礦可浮性較好，當它與其他礦物（如黃鐵礦、閃鋅礦、方解石、石英、蛇紋石、高嶺石等）共生時，黃銅礦的選別主要集中于對黃銅礦的選擇性捕收和對其他礦物的強化抑制［5－6］。黃銅礦常用的選擇性捕收劑有Z-200、乙硫氮、硫胺酯類等［7－8］。對其他礦物的強化抑制劑有石灰、腐殖酸鈉、硫酸鋅、亞硫酸鈉、六偏磷酸鈉、水玻璃、CMC等［9－10］。鐵的一個重要來源就是磁鐵礦，它是一種強磁性礦物，利用常規弱磁選機就可以獲得指標較好的磁鐵礦精礦，但對于細粒嵌布的磁鐵礦，提高磨礦分級效率、減少磁鐵礦過磨、利用“階磨階選”就顯得非常重要，它不但能提高能量利用率，而且能減少過磨，粗粒磁鐵礦得到優先回收，從而提高鐵回收率［11－12］。

四川攀枝花某銅鐵礦含泥量高，鐵礦物粒度不均勻，部分微細粒嵌布，因此本文在銅浮選中對礦泥進行強化抑制，鐵礦物磁選時對粗粒鐵礦物優先回收、對微細粒鐵礦物進行再磨再選，最終取得了較好的回收指標。研究成果不但為該礦山的建設、改造作出指導，而且對同類礦山開發具有重要的借鑒和指導意義。

1 原礦性質及試驗方法

1.1 原礦性質

試驗樣品取自四川攀枝花某井下開采銅鐵礦的原礦堆場，樣品經實驗室顎式破碎機破碎、對輥破碎機破碎，破碎后樣品用3 mm篩子篩分，篩上樣品繼續對輥破碎，直到全部通過3 mm篩孔，篩下樣品經過堆錐、縮分、混勻后均勻取樣裝袋，每袋500 g，以備后續使用。化學分析和礦物組成結果分別如表1和表2所示。從表中可以看出，該礦中有價金屬元素為銅和鐵，銅以黃銅礦形式產出，鐵主要為磁鐵礦。脈石礦物主要有石英、長石、綠泥石等。

表1 原礦多元素分析結果（質量分數）／%

表2 原礦礦物組成分析結果（質量分數）／%

1.2 試驗方法

浮選試驗在1.5 L XFD型單槽式浮選機中進行，每次試驗樣品500 g，經球磨機磨礦后進行浮選試驗。試驗中所用到的藥劑有石灰、水玻璃、乙黃藥、丁黃藥、戊黃藥、Z-200、乙硫氮、2＃油等，均為工業純。浮選尾礦進行磁選試驗，磁粗選在逆流型濕式筒式磁選機（CTN）上進行，磁精選在半逆流型濕式筒式磁選機（CTB）上進行。試驗原則流程如圖1所示。

圖1 試驗原則流程

2 結果與討論

2.1 銅浮選試驗

2.1.1 磨礦細度試驗

該銅鐵礦石中礦物間嵌布粒度較細，礦石中脈石礦物含量較高，脈石礦物主要以石英、長石為主，屬于硬度較大礦物，因此選擇合理的磨礦細度是銅、鐵及脈石礦物分離的關鍵。首先進行銅粗選磨礦細度試驗，固定添加藥劑為調整劑石灰1 500 g／t、捕收劑丁黃藥150 g／t、起泡劑2＃油80 g／t，試驗結果如圖2所示。

圖2 磨礦細度試驗結果

從圖2可以看出，隨著磨礦細度增加，粗精礦中銅回收率逐漸提高。當磨礦細度為－0.074 mm粒級占80%時，銅精礦回收率達到最大值，繼續提高磨礦細度，銅回收率反而降低，這可能是產生了過磨，綠泥石、蛇紋石等脈石礦物發生了泥化，對浮選藥劑產生了吸附并消耗。增大磨礦細度，銅品位有先升高后降低的趨勢。考慮到品位、回收率、磨礦成本及礦石特性等因素，后續試驗中銅粗選磨礦細度確定為－0.074 mm粒級占80%。

2.1.2 捕收劑篩選試驗

磨礦細度－0.074 mm粒級占80%，石灰用量1 500 g／t、2＃油用量80 g／t，考查了捕收劑種類對銅粗選指標的影響，結果如表3所示。從表3可以看出，隨著碳鏈長度增大，乙黃藥、丁黃藥、戊黃藥對銅的捕收能力逐漸增大，戊黃藥所得銅回收率最高，但戊黃藥選擇性較差。乙硫氮對銅也有一定捕收作用，但所得銅回收率低于戊黃藥。Z-200所得銅回收率高于戊黃藥，并且Z-200具有更好的選擇性，因此后續試驗選用Z-200為捕收劑。

表3 捕收劑篩選試驗結果

隨即進行了Z-200用量試驗，其中石灰用量1 500 g／t，不添加2＃油，結果如圖3所示。從圖3可以看出，Z-200用量在100 g／t時，銅回收率達到90.03%，繼續增加Z-200用量，銅回收率增加非常微小。隨著銅精礦產率增大，銅品位緩慢降低。基于對銅品位、回收率及藥劑成本的綜合考慮，后續試驗中確定Z-200用量為100 g／t。

圖3 Z?200用量試驗結果

2.1.3 抑制劑用量試驗

試驗中發現浮選礦漿黏度大，泥化嚴重，銅粗精礦中仍含有一些微細礦泥，導致銅品位不高，礦泥的存在會產生夾帶，降低銅浮選指標，并消耗大量藥劑［13］。因此在磨礦細度－0.074 mm粒級占80%，石灰用量1 500 g／t、Z-200用量100 g／t條件下選擇常用的水玻璃為礦泥抑制劑，進行了水玻璃用量試驗，結果如表4所示。從表4可以看出，添加水玻璃能有效提升銅品位，隨著水玻璃用量增加，銅精礦品位也逐漸增大，當水玻璃用量為600 g／t時，銅精礦品位達到最大值，考慮到藥劑成本因素，后續試驗中確定水玻璃用量為600 g／t。

表4 水玻璃用量試驗結果

2.2 鐵磁選實驗

2.2.1 鐵粗選磁場強度試驗

經過銅選別后，浮選尾礦中還有大量磁鐵礦，呈粗、細粒不均勻分布，部分礦物顆粒解離不完全。為了節省磨礦成本，并減少已經解離鐵礦物的過磨，本文擬采用對已解離粗粒鐵礦物優先回收、細粒嵌布鐵礦物再磨再選的工藝。首先考察粗選磁場強度對鐵回收率的影響，磁選條件為：礦漿濃度25.0%，輥筒轉速25 r／min，結果如表5所示。從表5可以看出，隨著磁場強度增大，鐵回收率逐漸增大，但鐵品位降低，說明增大磁場強度，夾雜脈石或連生體進入鐵精礦。當磁場強度為0.30 T時，鐵精礦回收率達到最大值，此時拋掉了產率54.20%的尾礦，鐵損失只有8.40%，鐵磁選作業回收率達到91.60%。因此確定鐵粗選磁場強度為0.30 T。

表5 鐵粗選磁場強度試驗結果

2.2.2 鐵精選磁場強度試驗

鐵粗選后，鐵精礦品位只有40.80%，遠達不到鐵冶煉要求品位。因此對鐵粗精礦進行了精選試驗，磁選條件為：礦漿濃度25.0%，輥筒轉速25 r／min，不同磁場強度對鐵回收指標的影響如表6所示。從表6可以看出，當磁場強度為0.15 T時，鐵精礦品位達到60.80%，繼續增大磁場強度，鐵品位降低。因此確定鐵精選磁場強度為0.15 T。

2.2.3 鐵再磨精選試驗

經過鐵粗選拋掉大部分脈石，精選得到了合格鐵精礦，但是精選尾礦鐵品位較高，其中還有大量連生體及微細粒嵌布磁鐵礦，因此對精選尾礦進行了再磨，細磨后返回鐵粗選。經過對精選尾礦的磨礦細度試驗，可知磨礦細度為－0.074 mm粒級占90%時，磁選指標較好，已經無連生體。本流程針對礦樣中鐵礦物粗細粒不均勻分布，對已經解離的鐵礦物優先回收，既可以保護粗粒鐵礦物，避免過磨，又可以減少磨礦量，降低能耗。鐵磁選試驗流程見圖4，結果如表7所示。從表7可知該流程可以較好地回收鐵礦物，與精選鐵精礦合并綜合鐵品位達到60.20%，磁選作業回收率達到90.30%。