某冶煉廠氧化洗凈殘渣提鉍工藝試驗研究

曾令明，耿志強，2，張紅華，黃式庭，戴智飛

（1.江西銅業技術研究院有限公司，江西 南昌 330096；2.江西銅業集團有限公司，江西 南昌 330029）

1 引言

Bi金屬是一種重要的稀有金屬，具有無毒、不致癌的性質，是一種公認的綠色金屬［1-3］。在選礦領域，Bi是一種典型的伴生元素，多在鎢、錫、鉛和銅等精礦中富集。精礦冶煉時Bi進入冶煉渣、陽極泥和煙塵里，可采用濕法浸出等工藝進行回收，但會產生廢水等［4-5］。對于冶煉渣的處理，應探索研發更環保、低成本的新工藝。選礦工藝是一種非常重要的物料分離方法，主要用于處理有固定晶格的自然礦物，但也可將其應用在冶煉渣等二次資源處理領域。通常鉍渣的回收主要是將鉍與雜質砷、硫、銻、銅等進行分離，采用濕法浸出工藝是利用雜質本身的化學特性差異對雜質進行依次分離，而選礦工藝可以利用浮選藥劑等方法改善或者利用物料各組成自身的物理、化學性質實現分離［4-10］。相比而言，選礦工藝具有綠色、經濟的技術優勢。

氧化洗凈殘渣是氧化砷濾餅處理工藝產生的固體危廢物料［11-12］，其中含鉍和鉛等可回收的有價元素，殘渣中鉍的潛在金屬回收量約61t/a，有效回收年產值近200萬元。貴溪冶煉廠目前采用氯鹽浸鉍工藝提取鉍，但該工藝存在會產生含高氯、鈉鹽的廢水和鉍的回收率低等問題。

本研究以貴溪冶煉廠氧化洗凈殘渣為研究對象，探索采用綠色選礦工藝處理該含鉍渣，將殘渣中有價元素鉍和鉛進行有效富集，獲得合格的鉛鉍合金冶煉原料。新工藝可減少高氯鹽廢水和硫渣的產生，有良好的經濟效益與環境效益。

2 殘渣化學成分和粒級特性分析

為了分析氧化洗凈殘渣物料的特性，對氧化洗凈殘渣進行了化學多元素分析和篩析，結果分別見表1和表2。由結果分析可知：

表1 氧化洗凈殘渣化學成分分析結果

表2 氧化洗凈殘渣篩析結果

（1）氧化洗凈殘渣中大部分是硫、砷，合計含量88.63%，有價元素鉍和鉛是要回收的主要有用元素，其品位分別是3.03%和1.72%。另外，殘渣中有1.38%的銅，經查明是以離子形式存在，可經固液分離去除。

（2）砷在各粒級呈不均勻分布，且大部分在粗粒級富集，而鉍在粗粒級分布率低。殘渣中+0.038mm粒級產率34.84%，砷的分布率達81.64%，鉍的分布率僅3.44%，說明砷和鉍在粗粒級的分布率不一致。可根據殘渣中不同組分的粒度分布特性，采用分級工藝，將有害雜質砷脫除。

（3）分級粒度的選擇，從砷和鉍不同的粒級分布特性考慮，選擇+0.038mm分級粒度。經分級，可得到產率為34.84%的粗砷砂，砷回收率81.64%，鉍的回收率損失僅3.44%。

3 浮選工藝優化試驗

氧化洗凈殘渣的主要雜質為單質硫，且具有較好的可浮性，結合物料粒度分布特征，提出分級脫砷-浮選脫硫的提鉍新工藝。為實現鉍與雜質砷、硫的有效分離，對分散劑種類和用量、捕收劑用量等參數進行了條件優化試驗，并進行浮選工藝閉路試驗，以考察新工藝的提鉍效果。

3.1 浮選分散劑種類優化試驗

為了減少浮選泡沫夾帶，需對礦漿進行分散。為考察分散劑種類對浮選效果的影響，進行了分散劑種類條件優化試驗，試驗流程圖見圖1，試驗結果見表3。

圖1 氧化洗凈殘渣浮選分散劑種類優化試驗流程圖

表3 浮選脫硫分散劑種類優化試驗結果

由結果分析可知：添加分散劑有利于減少鉍在硫精礦中的夾帶損失，添加分散劑回收率可由16.31%減少至6.5%左右。試驗對比了分散劑A和B及其組合的浮選效果，發現組合分散劑的效果優于單一分散劑，可以將硫精礦中鉍回收率降低至6%以下，因此試驗確定采用組合分散劑CXS-1，其組成比例為A∶B=7∶6。

3.2 浮選分散劑用量優化條件試驗

為考察分散劑CSX-1用量對脫硫浮選指標的影響，進行了浮選分散劑用量條件優化試驗，試驗流程圖見圖2，試驗結果見表4。

圖2 氧化洗凈殘渣浮選分散劑用量條件優化試驗流程圖

表4 浮選分散劑CXS-1用量條件優化試驗結果

由結果分析可知：分散劑可使漿料充分分散，減少鉍在硫精礦中的夾雜損失。隨著浮選分散劑用量的增加，富鉍渣中鉍的回收率呈現先增加后減少的趨勢，這說明分散劑過多也會導致鉍在浮選精礦中夾雜損失。分散劑的CSX-1最優用量為13kg/t。

3.3 浮選工藝閉路試驗

根據新工藝條件優化試驗結果，進行了浮選工藝閉路試驗。考察了兩種中礦返回方式對浮選效果的影響。流程1為精選作業和掃選作業中礦集中返回粗選作業，流程2為掃選作業中礦返回粗選作業，而精選作業中礦進入尾礦中。閉路試驗流程圖見圖3，試驗結果見表5。

圖3 氧化洗凈殘渣分級-浮選新工藝閉路試驗流程圖

表5 洗凈殘渣分級-浮選新工藝閉路試驗結果

由結果分析可知：新工藝可有效回收鉍，在給料鉍品位3.35%左右的條件下，新工藝可獲得鉍品位約10%、鉍回收率86%以上的富鉍渣。兩種中礦返回工藝流程都可以獲得良好的指標，相比而言，流程1可以減少中礦返回對粗選作業浮選濃度的影響。

4 半工業試驗

根據氧化洗凈殘渣分級-浮選新工藝小試研究結果，進行了半工業驗證試驗。半工業擴大試驗先采用水力旋流器進行分級脫砷，然后采用浮選柱浮選脫硫，最后得到富鉍渣，以驗證新工藝工業應用的可行性。

4.1 旋流器分級脫砷

根據旋流器分級優化試驗結果，水力旋流器分級參數為給礦壓力0.2MPa，給料濃度15%，沉砂嘴尺寸10mm，分級指標見表6所示。

表6 氧化洗凈殘渣旋流器分級結果

由結果分析可知：氧化洗凈殘渣經過旋流器分級，可獲得產率86.95%、鉍回收率96.14%的溢流，沉砂中鉍的損失僅3.86%。

4.2 浮選柱浮選脫硫

采用旋流-靜態微泡浮選柱浮選脫硫，可有效浮選微細粒級的物料，提高浮選回收率。半工業擴大連續試驗指標見表7，新工藝物料平衡表見表8。

表7 氧化洗凈殘渣浮選柱連續生產指標

表8 氧化洗凈殘渣提鉍新工藝物料平衡表

由結果分析可知：采用浮選柱脫硫工藝可獲得鉍品位14.34%、鉍回收率87.17%的富鉍渣，鉛的回收率92.06%，富鉍渣中鉍和鉛的合計含量可以達到22.32%。為達到鉛鉍合金的冶煉要求，通過濕法冶金的工藝可將富鉍渣中的砷和硫進一步脫除。相比原氯鹽浸鉍工藝，新工藝處理的殘渣渣量減少了約88%，不產生高氯廢水，主要的雜質硫也得到了回收。

由新工藝物料平衡結果可知：采用新工藝可脫除產率10.43%的粗砷砂、鉍損失僅3.90%，最終可獲得Bi品位為14.3%，Bi回收率83.02%的富鉍渣。

5 結論

（1）氧化洗凈殘渣中主要雜質是硫、砷，占總含量的88.63%，有價元素鉍和鉛是要回收的主要有用元素，其品位分別是3.03%和1.72%。

（2）洗凈殘渣中雜質砷在粗粒級富集，鉍在粗粒級分布率低，且雜質硫有良好的可浮性，可采用分級脫砷-浮選脫硫的提鉍新工藝，實現鉍與雜質的分離和富集。

（3）半工業試驗結果表明新工藝可有效脫除砷和硫等雜質，獲得鉍品位14.34%、鉍回收率83.02%的富鉍渣。進一步處理可達到鉛鉍合金冶煉的要求。

（4）相比濕法浸出工藝，新工藝有綠色、經濟的技術優勢，可減少高氯鹽廢水和硫渣，可帶來良好的經濟效益與環境效益。