云南某硫化礦浮選尾礦選鐵試驗研究*

楊炤鋒，莊世明，代生權，殷燕林，陳岳會

（鶴慶北衙礦業有限公司，云南 大理 671507）

尾礦資源是金屬和非金屬礦山廢棄物中數量最大、綜合利用價值最高的一種資源。很多尾礦因礦物加工處理技術等方面原因，有較多可以利用的金屬未能回收利用。對尾礦資源的綜合回收利用，不僅可以充分利用礦產資源，擴大資源的利用范圍，保護生態，還可以節省大量的土地和資金，實現資源效益、經濟效益和環境效益的有效統一。特別是在全球礦產資源供應緊張的局勢下，開發利用好長期累積的大量尾礦是我國礦業可持續發展的必然選擇和趨勢。礦石資源是不可再生資源，最大限度的提高礦產資源利用率，對促進我國經濟可持續發展有重大的意義。某選礦廠每年產生約200萬t浮選尾礦，其中鐵含量在15%～20%左右，同時還含有金、銀等貴金屬，具有較高的綜合回收價值。本研究對該浮選尾礦進行了選礦試驗，為該尾礦的開發利用提供了技術依據[1-2]。

1 礦石性質

1.1 原礦化學多元素分析

由原礦化學多元素分析結果可見，原礦含TFe 19.88%、mFe 8.73%、Au 0.22 g/t、Ag 2.58 g/t等，原礦中主要有害元素As、P含量較低，S含量較高。

表1 原礦化學多元素分析結果Tab.1 Multi-element chemical analysis results of raw ore %

1.2 原礦鐵、金、銀物相分析

對原礦中鐵、金、銀進行了物相分析，物相分析結果分別見表2、表3、表4。

表2 原礦鐵物相分析結果Tab.2 Iron phase analysis results of raw ore %

表3 原礦金的物相分析結果Tab.3 Gold phase analysis results of raw ore

表4 原礦銀的物相分析結果Tab.4 Silver phase analysis results of raw ore

由表2原礦鐵物相分析結果可見，原礦中的鐵主要以磁性鐵及碳酸鐵型式存在，其中磁性鐵占總鐵的41.20%，碳酸鐵占總鐵的35.97%，硫化物鐵占總鐵的4.18%，硅酸鐵占總鐵的7.95%，赤褐鐵礦及其它鐵占總鐵的10.71%。

由表3原礦金的物相分析結果可見，原礦中硫化物中金占2.27%，磁性鐵礦物中金占61.82%，弱磁性鐵礦物中金占18.64%，其他礦物包裹金占17.27%，金主要與含鐵礦物相關，且主要分布于磁性鐵礦物中。

由表4原礦銀的物相分析結果可見，硫化物中銀占4.81%，磁性鐵礦物中銀占19.92%，弱磁性鐵礦物中銀占44.15%，其他礦物包裹銀占31.12%，銀分布較分散。

2 選礦試驗方案確定

根據原礦多元素分析結果可知，原礦中回收金屬主要為鐵、金、銀，銅、鉛、鋅品位較低，不具備回收價值，鐵物相分析結果表明，原礦可回收鐵主要為磁鐵礦，其次為褐鐵礦，可采用磁選進行回收，金、銀可在鐵精礦產品中富集，對富集在鐵精礦中的金、銀再采用氰化法進行回收，試驗方案擬定：“原礦-磁選-氰化浸出”流程[3-5]，重點對選鐵試驗進行研究。

3 磁選試驗研究

3.1 弱磁粗選試驗

原礦弱磁粗選磁場強度試驗，給礦濃度為30%，磁場強度變化，試驗流程如圖1，試驗結果見表5。

圖1 弱磁粗選試驗流程圖Fig.1 Experiment flow chart for low intensity magnetic rough separation

表5 原礦弱磁粗選磁場強度試驗結果Tab.5 Test results of magnetic field intensity of low intensity magnetic rough concentration %

3.1.1 磁場強度

磁力是磁選機中的主要外力，由于磁力與磁場強度成正比，所以提高磁場強度可以在一定程度改善磁選機的性能[6-8]，試驗條件給礦濃度為30%，磁場強度變化。

由表5原礦弱磁粗選磁場強度試驗結果可見，隨著粗選磁場強度增大，弱磁鐵粗精礦產率增大，鐵、金品位降低，而銀品位增加，鐵、金、銀回收率均增加，粗選磁場強度達到200 mT后，幅度變化較小，綜合考慮，以200 mT較合適。

3.1.2 礦漿濃度

礦漿濃度是影響磁選機磁選效果的主要因素之一，如果礦漿濃度過大，造成分選濃度過高，就會嚴重影響精礦質量。因為此時精礦顆粒容易被較細的脈石顆粒覆蓋和包裹分選不開，一起選上來使品位降低。礦漿濃度過小即分選濃度過低，又會造成流速增大選別對間縮短，使一些本來有機會應該上來的細小磁性顆粒，落入尾礦使尾礦品位增高，造成損失[9-10]，試驗條件磁場強度 200 mT，給礦濃度變化。

由表6原礦弱磁粗選給礦濃度試驗結果可見，隨著給礦濃度增大，弱磁鐵粗精礦產率增大，鐵、金品位降低，而銀品位增加，鐵、金、銀回收率均增加，給礦濃度達到35%后，弱磁鐵粗精礦產率增大幅度變化較小，但鐵品位下降幅度較大。綜合考慮，給礦濃度以30%～35%左右較合適，當給礦濃度為30%時，可得到對原礦產率為14.54%，鐵品位57.73%，金品位 0.85 g/t，銀品位 3.23 g/t，對原礦鐵回收率為42.22%，金回收率為56.18%，銀回收率為18.20%的弱磁鐵粗精礦。

表6 原礦弱磁粗選給礦濃度試驗結果Tab.6 Test results of ore feeding concentration of low intensity magnetic rough separation %

4 掃選試驗

弱磁粗選尾礦粒度組成分析結果可知，弱磁粗選尾礦-0.038 mm占60.35%，比原礦-0.038 mm占61.30%的低。從粒級鐵、金、銀回收率來看，以-0.01 mm粒級回收率最高，其次為+0.074 mm粒級，說明該二個粒級的回收效果較差。若采用弱磁選機回收，也較難將這部分細粒級回收，采用強磁選機對該部分細粒級回收，強磁選機回收細粒級磁鐵礦機理為：以磁鐵礦為代表的強磁性礦物屬于亞鐵磁性物質，具有磁疇結構，從宏觀上看，各磁疇的磁化作用相互抵消，故整體不顯磁性。當外加磁場逐漸增強時，自發磁化方向與外加磁場方向相一致的磁疇就擴大，直至把另一些磁疇吞并，這時磁鐵礦就顯示出很強的磁性。磁鐵礦被外磁場磁化后，撤掉外加磁場，其磁性并不完全消失，而是保留一部分剩磁，相互靠近時，產生吸引力；在強磁場的作用下，超細粒磁鐵剩磁達到飽和狀態，顆粒間吸引力大，容易形成的磁團或磁鏈且顆粒大，此部分磁鐵礦再次經過弱磁場時所受到的磁力大幅度增加；同時經過強磁機后磁鐵礦也得到富集，品位升高，顆粒相互間形成磁團或磁鏈的機率增加，因此，再次經過弱磁選時，能得到較有效的回收[11-14]。

4.1 強磁掃選粗選背景磁場強度試驗

強磁掃選粗選背景磁場強度試驗，磁介質為3 mm鋼棒，脈動頻率300次/min，給礦濃度為15%，背景磁場強度變化，試驗結果見表7。

表7 強磁掃選粗選背景磁場強度試驗結果Tab.7 Magnetic field intensity test results with the background of high intensity magnetic scavenging %

由表7強磁掃選粗選背景磁場強度試驗結果可見，隨著背景磁場強度增大，強磁粗精礦產率增大，鐵、金、銀品位下降，回收率均提高。但強磁粗精礦鐵、金、銀品位均不高。當背景磁場強度由0.3 T提高至0.4 T時，強磁粗精礦產率由7.16%提高至 14.25%，金品位從 0.32 g/t降低至0.21 g/t，強磁粗精礦產率增加較大，金品位下降幅度較大，且品位較低，綜合來看，強磁掃選粗選背景磁場強度以0.3 T較合適[16]。

圖2 強磁掃選試驗流程圖Fig.2 Flow chart of high magnetic scavenging test

4.2 強磁掃選粗選磁介質種類試驗

聚磁介質作為高磁場梯度的發生源及磁性礦物的捕獲體，目前已有多種形式被應用于金屬礦選礦與非金屬礦除鐵工藝中，生產中常見到的聚磁介質類型包括不銹鋼棒介質、齒板介質、網介質及非金屬除鐵中應用的鋼毛介質[15-16]。強磁掃選粗選磁介質種類試驗，背景磁場強度0.3 T，脈動頻率300次/min，給礦濃度為 15%，磁介質種類變化，試驗結果見表8。

表8 強磁掃選粗選磁介質種類試驗結果Tab.8 Magnetic media type test results with high intensity magnetic scavenging

由表8強磁掃選粗選磁介質種類試驗結果可見，隨著介質尺寸變粗，強磁粗精礦產率降低，鐵、金、銀品位提高，回收率均下降。綜合來看，強磁掃選粗選磁介質種類以3 mm較合適。

4.3 強磁掃選粗選脈動頻率試驗

脈動可增加礦粒與磁介質的碰撞次數，這是對提高磁性礦回收率有益的一面，脈動增大了作用在磁性礦粒上的競爭力，這是對磁性礦回收率不利的一面，碰撞次數與競爭力同時增長使磁性精礦的回收率在一定的沖程沖次范圍內基木不變或有所增加。脈動增大了作用在非磁性礦粒上的競爭力，這有利于消除非磁性礦粒的機械夾雜和表面力粘附在磁性礦粒上的可能性，因此磁性精礦的品位隨仲程沖次的增大而單調上升[17-18]。強磁掃選粗選脈動頻率試驗背景磁場強度0.3 T，磁介質為3 mm，給礦濃度為15%，脈動頻率變化，試驗結果見表9。

表9 強磁掃選粗選脈動頻率試驗結果Tab.9 Pulsation frequency test results with high intensity magnetic scavenging

由表9強磁掃選粗選脈動頻率試驗結果可見，隨著脈動頻率提高，強磁粗精礦產率降低，鐵、金、銀品位提高，回收率均下降。綜合來看，強磁掃選粗選脈動頻率以（250～300）次/min較合適。當脈動頻率為300次/min，可得到對原礦產率為6.19%，鐵品位26.48%，金品位0.34 g/t，銀品位4.65 g/t，對原礦鐵回收率為8.25%，金回收率為9.57%，銀回收率為11.16%的強磁粗精礦。

從強磁掃選粗精礦鐵物相分析結果可知，強磁掃選粗精礦中磁性鐵占39.41%，碳酸鐵占34.01%，硫化物鐵占 9.17%，赤褐鐵礦等占15.44%，硅酸鐵占1.98%，擬考慮將強磁掃選粗精礦和弱磁掃選粗精礦合并進入精選作業。

表10 強磁掃選粗精礦鐵物相分析結果Tab.10 Iron phase analysis results with high intensity magnetic scavenging %

4.4 精選試驗

圖3 精選試驗流程圖Fig.3 Test flow chart of cleaning separation

4.5 磁場強度

由表11弱磁精選磁場強度試驗結果可見，隨著精選磁場強度降低，鐵精礦產率降低，鐵、金品位提高，銀品位下降，鐵、金、銀回收率下降。鐵精礦鐵品位及金品位提高幅度不大，綜合來看，精選磁場強度以180 mT較好。

表11 弱磁精選磁場強度試驗結果Tab.11 Test results of magnetic field intensity of low intensity magnetic cleaning concentration

4.6 弱磁精選濃度試驗

由表12弱磁精選給礦濃度試驗結果可見，隨著精選給礦濃度降低，鐵精礦產率降低，鐵、金品位提高，銀品位下降，鐵、金、銀回收率下降。精選給礦濃度從25%降至10%，鐵精礦鐵品位從59.45%提高至60.47%，鐵回收率從39.32%降低至37.29%，鐵品位提高了1.02個百分點，鐵回收率降低了2.03個百分點。從提高鐵精礦品位的角度來看，精選給礦濃度應采用低濃度，以10%～15%較合適。當給礦濃度為10%時，可得到對原礦產率為12.26%，鐵品位60.47%，金品位0.92 g/t，銀品位2.99 g/t，對原礦鐵回收率為37.29%，金回收率為51.27%，銀回收率為14.21%的弱磁精選鐵精礦。

表12 弱磁精選濃度試驗結果Tab.12 Concentration test results of low intensity magnetic cleaning concentration %

5 選鐵全流程試驗及指標

原礦采用：“弱磁粗選—強磁掃選—磨礦-弱磁精選”分選流程，流程見圖4。

圖4 全工藝流程圖Fig.4 Full process flow chart

采用原礦（浮選尾礦）弱磁粗選—強磁掃選—弱磁精選分選流程，可得到對原礦產率為13.01%，TFe品位為62.65%，對原礦全鐵回收率為41.00%的鐵精礦。

6 結語

1）由原礦化學多元素分析結果可見，原礦含TFe 19.88%，mFe 8.73%，Au 0.22 g/t，Ag 2.58 g/t，原礦中主要有害元素As、P含量較低，S含量較高；

2）原礦鐵物相分析結果表明，原礦中的鐵主要以磁性鐵及碳酸鐵型式存在，其中磁性鐵占總鐵的41.20%，碳酸鐵占總鐵的35.97%，硫化物鐵占總鐵的4.18%，硅酸鐵占總鐵的7.95%，赤褐鐵礦及其它鐵占總鐵的10.71%；原礦金的物相分析結果表明，原礦中硫化物中金占2.27%，磁性鐵礦物中金占61.82%，弱磁性鐵礦物中金占18.64%，其他礦物包裹金占17.27%，金主要與含鐵礦物相關，且主要分布于磁性鐵礦物中；原礦銀的物相分析結果表明，硫化物中銀占4.81%，磁性鐵礦物中銀占19.92%，弱磁性鐵礦物中銀占44.15%，其他礦物包裹銀占31.12%，銀分布較分散；

3）原礦采用“弱磁粗選—強磁掃選-弱磁精選”分選流程，可得到對原礦產率為13.01%，TFe品位為62.65%，對原礦全鐵回收率為41.00%的鐵精礦，有效的提高鐵精礦品位。