某選鋅尾礦鐵硫綜合回收工藝試驗(yàn)

康懷斌 肖國(guó)圣

（1.銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司冬瓜山銅礦；2.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

金屬礦產(chǎn)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中不可或缺的重要原料，硫鐵礦資源常與銅、鉛、鋅等有色金屬伴生，在礦產(chǎn)資源特別是硫資源消耗加速的當(dāng)下，高效回收利用硫鐵礦石中的共生、伴生資源，能夠有效地提高資源利用率及綜合效益［1］。尾礦是金屬礦山或非金屬礦山從原礦中提取有用元素后的“廢棄”礦渣，尾礦堆存引起的安全及環(huán)保問題已成為困擾企業(yè)和社會(huì)的緊迫難題［2-4］。

某地礦石選鋅尾礦中含有大量的磁黃鐵礦，其磁性較強(qiáng)，在弱磁選過程中基本在精礦中富集，這部分磁黃鐵礦在選鋅過程中被大量的石灰抑制，可浮性變差，若直接采用選鋅尾礦直接浮選—弱磁選工藝，浮選尾礦經(jīng)弱磁選別后，鐵精礦中的硫較高。為此，研究擬采用弱磁—再磨—浮硫—再弱磁工藝，并利用強(qiáng)有效的活化劑活化磁黃鐵礦以達(dá)到降低鐵精礦中硫含量的目的，實(shí)現(xiàn)尾礦資源化再利用，有效緩解尾礦庫(kù)的排尾壓力［5-7］。

1 試驗(yàn)原料及方法

1.1 試樣性質(zhì)

試樣取自某選礦廠選鋅尾礦，試樣化學(xué)多元素分析及鐵、硫物相分析結(jié)果見表1～表3。

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由表1～表3 可知，試樣中TFe 含量21.54%，SiO2含量27.89%，CaO含量19.26%，硫含量4.95%，其他成分含量均較低；鐵礦物主要為磁鐵礦、磁黃鐵礦和赤褐鐵礦，鐵分布率分別為36.87%，22.63%，19.74%，硫化物硫占有率達(dá)92.06%；根據(jù)礦石特點(diǎn)，該礦石主要回收其中的磁性鐵。

1.2 試驗(yàn)方法

選鋅尾礦經(jīng)弱磁選別后的尾礦經(jīng)1 粗3 精獲得硫精礦1，磁選精礦經(jīng)磨礦后再經(jīng)1 粗3 精獲得硫精礦2，兩者合并獲得最終硫精礦（浮選精礦）。磁選尾礦粗選槽底產(chǎn)品經(jīng)1次掃選后獲得浮選尾礦；磁選精礦粗選后槽底產(chǎn)品經(jīng)3 次掃選后再經(jīng)弱磁選獲得最終磁選鐵精礦和磁選尾礦，磁選尾礦與浮選尾礦合并為最終尾礦。選鋅尾礦磨礦后弱磁選—再磨—浮選—弱磁選工藝流程見圖1。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 選鋅尾礦弱磁選試驗(yàn)

礦樣中的鐵品位僅為21.50%，為了得到合格的鐵精礦產(chǎn)品，需先對(duì)原礦進(jìn)行弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

由圖2 可見，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為175 kA/m 時(shí)，綜合選別指標(biāo)最佳，精礦鐵品位達(dá)57.72%，鐵回收率為59.20%，后續(xù)將以此條件獲得的弱磁選產(chǎn)品進(jìn)行浮選試驗(yàn)。

2.2 弱磁選精礦再磨浮選脫硫試驗(yàn)

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

將弱磁選精礦加入φ250 mm×90 mm 錐形球磨機(jī)磨至不同細(xì)度，在XFDC1.5L 型單槽浮選機(jī)中進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)。為了盡可能地降低浮選尾礦中的硫含量，對(duì)不同磨礦細(xì)度的礦樣進(jìn)行1 粗5 掃開路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4 可知，隨著磨礦細(xì)度增加，精礦中的硫含量呈降低趨勢(shì)，硫回收率呈先增加后降低趨勢(shì)；當(dāng)磨礦細(xì)度為-38 μm87.50%時(shí)，尾礦硫含量3.31%，硫回收率74.38%；繼續(xù)增加磨礦細(xì)度，硫回收率降低，尾礦中的硫反而升高，分析原因主要是過磨后泥化嚴(yán)重導(dǎo)致的；故選擇磨礦細(xì)度為-38 μm87.50%。

2.2.2 硫酸用量條件試驗(yàn)

試樣中的磁黃鐵礦在酸性介質(zhì)中易于上浮，因而進(jìn)行硫酸用量試驗(yàn)以確定浮選時(shí)合適的硫酸添加量。試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

由圖6 可知，當(dāng)硫酸用量為1 200 g/t 時(shí)，尾礦含硫量最低，硫品位為4.94%；隨著硫酸用量繼續(xù)增加，尾礦硫含量變化很小，故硫酸用量選擇1 200 g/t。

2.2.3 活化劑種類及用量試驗(yàn)

由于試樣中含有大量的磁黃鐵礦，但這部分磁黃鐵礦在選鋅過程中被大量石灰抑制，因此試驗(yàn)利用活化劑活化磁黃鐵礦，以降低鐵精礦中的硫含量。活化劑分別選用硫酸銅和HH-1，在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行活化劑種類及用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見圖7。

由圖7 可見，在2 種活化劑用量相同時(shí)，硫酸銅的活化效果優(yōu)于HH-1；當(dāng)硫酸銅用量超過300 g/t時(shí)，尾礦硫含量下降不明顯；為了確保磁黃鐵礦的活化效果，粗選活化劑選擇硫酸銅，用量為300 g/t。

2.2.4 丁基黃藥用量試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行丁基黃藥用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4 可知，隨著丁基黃藥用量的增加，硫回收率呈先增加后降低趨勢(shì)；當(dāng)丁基黃藥用量為360 g/t時(shí)，再增加丁基黃藥用量，硫回收率反而降低；故丁基黃藥用量360 g/t為宜。

2.2.5 柴油用量條件試驗(yàn)

浮選試驗(yàn)中添加中性油可以增強(qiáng)丁基黃藥的捕收性能，中性油選擇柴油。在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行柴油用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程與藥劑制度見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

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由表5 可知，隨著柴油用量的增加，硫回收率呈增加趨勢(shì)；當(dāng)柴油用量為60 g/t 時(shí)，繼續(xù)增加柴油用量，硫回收率變化不大，故柴油用量60 g/t為宜。

2.3 弱磁選尾礦浮選試驗(yàn)

因試樣除大量的磁黃鐵礦外，還含有一部分黃鐵礦，在磁選過程中這部分硫會(huì)進(jìn)入尾礦中而無法回收，黃鐵礦屬于易回收硫化礦，因此對(duì)磁選尾礦進(jìn)行1 粗3 精1 掃流程回收硫，獲得硫精礦1，試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程見圖8。

由圖8 可見，弱磁尾礦經(jīng)浮選，獲得了硫品位35.31%、硫回收率75.28%的硫精礦1，有效實(shí)現(xiàn)了礦物資源的綜合回收。

2.4 全流程閉路試驗(yàn)

對(duì)選鋅尾礦進(jìn)行全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖9，閉路試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6 可知，該流程獲得了鐵品位64.87%、硫含量4.19%、鐵回收率35.09%的鐵精礦；將硫精礦1 和硫精礦2 合并，獲得了硫品位31.15%、硫回收率81.62%的綜合硫精礦。

3 結(jié) 論

（1）某鋅尾礦中的鐵礦物主要是磁鐵礦、磁黃鐵礦、赤褐鐵礦，鐵分布率分別為36.87%，22.63%，19.74%，硅酸鐵含量較高，主要雜質(zhì)為SiO2、CaO，CaO含量19.26%，硫含量4.95%，其他成分含量都較低。

（2）試樣在前期選鋅過程中添加了大量的石灰，使得磁黃鐵礦被抑制，選鋅尾礦采用弱磁選—磨礦—硫浮選—弱磁選工藝，最終可獲得硫品位31.15%、硫回收率81.62%的硫精礦，鐵品位64.87%、鐵回收率35.09%、含硫4.19%的鐵精礦。

（3）試驗(yàn)中將該地區(qū)選鋅尾礦中的硫、鐵進(jìn)行回收利用，增加了礦山的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)減少了礦山大宗工業(yè)固體廢棄物的堆存，對(duì)礦山及其周邊環(huán)境的改善具有積極意義。

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