程潮鐵礦干選濕式磁選尾礦浮選脫硫試驗研究

湯啟宙 劉 曙 王 靜

（武鋼資源集團程潮礦業有限公司）

硫化礦由于經濟價值低，常常被丟棄而進入尾礦［1］。在尾礦庫堆存時，硫化礦與水和空氣接觸后形成pH值較低的酸性礦山廢水（AMD）［2-3］，若將AMD直接排放到地表水體或經過滲濾作用進入地下水體，會造成嚴重的水體污染，造成水生生物的大量死亡，最終危害人體健康［3-4］。為應對AMD帶來的危害，常用的處理手段有源頭治理和末端治理［5-6］。傳統的源頭治理方法是通過抑制硫化礦的氧化［5］，但尾礦中的含硫成分未得到充分利用，如果采用一種有效的選礦工藝將尾礦中的含硫組分分選出來，是一種更加高效的源頭治理手段。

程潮鐵礦屬于大型熱液交代矽卡巖型磁鐵礦礦床，原礦中含有磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦和黃銅礦［7］，經過干選濕式磁選后，尾礦中仍含有一定量的硫元素，如果能將尾礦中的含硫物質進行回收，既避免了酸性礦山廢水的形成，又避免了資源的浪費，是一種處理硫化尾礦的有效方法。

1 原礦性質

1.1 原礦多元素分析

礦樣多元素分析結果見表1。

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由表1可知，礦樣中的銅品位相對較低，僅為0.05%，硫品位為7.72%，鐵品位為10.96%，表明該尾礦有產生酸性礦山廢水的潛在風險，初步確定以回收硫為主。

1.2 試樣篩分分析

取200 g原礦進行粒度篩分，并考察各粒級金屬分布情況。由于原礦中-38μm粒級含量高達56.40%，而銅和硫的金屬分布率也分別占44.16%和59.36%，表明該礦樣粒度很細，用水力沉降分級法分析-20，-10，-5 um 3個粒級及其金屬分布情況。

結合水力沉降分級結果和粗粒級篩分結果得出該礦樣的全粒級分布情況，見表2。

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由表2可知，該礦樣粒級分布呈兩頭多、中間少，且分布不均勻，-10μm微細粒級高達40.20%，+75 μm粗粒級占30.10%，而適合常規浮選的-75+10μm中間粒級含量較少；原礦中硫分布也呈相同趨勢，主要集中在粗粒級和微細粒級，+75μm粗粒級硫分布占28.50%，-10μm微細粒級中的硫分布高達47.33%，即使采用旋流器拋除-10μm粒級，也將損失47.33%的硫，故不能進行脫泥試驗。

2 試驗結果與討論

2.1 粗選條件試驗

2.1.1 捕收劑種類試驗

捕收劑的選擇對選礦效果具有決定性作用。由于該礦樣中的硫化物以黃鐵礦為主，故選用黃藥類捕收劑乙基黃藥、丁基黃藥、異丁基黃藥、乙基黃藥與丁基黃藥的混合藥劑進行浮選試驗。固定捕收劑用量150 g/t，起泡劑2號油用量53.8 g/t，礦漿pH值為7.42，進行捕收劑種類試驗，試驗結果見圖1。

由圖1可見，采用乙基黃藥及乙基黃藥+丁基黃藥的混合用藥，精礦硫品位較好，可達26.40%以上，但硫回收率較低；采用丁基黃藥的回收效果最好，故選擇丁基黃藥作為捕收劑。

2.1.2 捕收劑用量試驗

固定起泡劑2號油用量53.8 g/t，礦漿pH值為7.42，考察丁基黃藥用量對試驗回收效果的影響，試驗結果見圖2。

由圖2可見，隨著丁基黃藥用量的增加，精礦硫品位總體呈下降趨勢；當丁基黃藥用量小于150 g/t時，硫回收率隨捕收劑用量增加而提高；當丁基黃藥用量大于150 g/t時，硫回收率隨捕收劑用量變化趨于平緩；當捕收劑用量為400 g/t和150 g/t時，硫回收率相差不大，分別為35.22%和34.67%，但丁基黃藥用量150 g/t時，硫精礦品位略高，故確定最佳捕收劑用量150 g/t。

2.1.3 起泡劑用量試驗

固定捕收劑丁基黃藥用量150 g/t，礦漿pH值為7.42，考察起泡劑2號油用量對試驗回收效果的影響，試驗結果見圖3。

由圖3可見，硫回收率隨起泡劑用量的增加稍有提高，當起泡劑用量超過53.8 g/t時，硫回收率并沒有較大幅度的提高；當起泡劑用量為129.2 g/t時，硫回收率最高，為38.02%，但隨起泡劑用量的增大，精礦硫品位大幅度下降，故確定起泡劑用量為53.8 g/t。

2.1.4 活化劑條件試驗

固定捕收劑丁基黃藥用量150 g/t，起泡劑2號油用量53.8 g/t，pH值7.42，考察活化劑種類及用量Na2S（100，500 g/t），Na2CO3（500 g/t），CuSO4（500 g/t）對回收效果的影響，試驗結果見圖4。

由圖4可見，添加Na2S、Na2CO3、CuSO4作活化劑，硫精礦品位和回收率與不添加活化劑相比有較大幅度降低。因此，后續試驗不添加活化劑。

2.1.5 礦漿濃度試驗

固定丁基黃藥用量150 g/t，2號油用量53.8 g/t，調節礦漿pH值至7.42，進行礦漿濃度試驗，試驗結果見圖5。

由圖5可見，提高礦漿濃度，精礦硫品位提高，但硫回收率大幅下降，說明在不考慮精礦硫回收率的情況下，降低礦漿濃度能在一定程度上提高硫精礦品位，故礦漿濃度選擇25%。

2.2 開路試驗

通過一系列粗選條件試驗，粗選硫回收率依然很低，最高僅為38.02%，通過增加掃選段數提高其回收率，開路試驗流程見圖6，試驗結果見表3。

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由表3可知，粗選精礦硫品位較低，僅為26.04%，硫回收率為35.68%，且1粗3掃后硫總回收率達50.54%，說明增加掃選能有效提高硫回收率；掃選3的精礦硫品位僅為8.43%，硫回收率為1.08%，繼續增加掃選段數已無意義。

2.3 閉路試驗

在條件試驗及開路試驗的基礎上進行閉路試驗，閉路試驗流程見圖7，結果見表4。

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由表4可知，閉路試驗獲得了精礦硫產率18.03%，硫品位22.97%，硫回收率53.38%的滿意試驗指標。

3 結 論

（1）程潮鐵礦干選濕式磁選尾礦粗選條件試驗中丁基黃藥用量、起泡劑用量、礦漿濃度是主要影響因素，添加常用黃鐵礦活化劑Na2S、Na2CO3、CuSO4會抑制硫回收。在捕收劑丁基黃藥用量150 g/t，起泡劑2號油用量53.8 g/t，礦漿自然pH值（7.42）時，采用1粗3掃閉路流程可獲得硫品位22.97%，硫回收率53.38%的硫精礦，第三段掃選的精礦品位和回收率已相對原礦很低，其余未浮選的硫很難進一步回收。

（2）結合原礦粒度分布和尾礦產品考察結果，礦樣中硫回收率難以提高的原因是原礦微細粒礦物顆粒較多，不能被有效回收，且會消耗大量藥劑，嚴重惡化浮選指標；原礦中有部分黃鐵礦未充分解離，硫多數呈單晶分布于脈石礦物中，部分硫被碳酸鹽礦物充填膠結，該部分粗粒級硫未解離而無法回收。