大西溝鐵礦選礦廠尾礦綜合利用試驗研究

張 強 李有倉 趙彥鋒 馮開旺

（陜西大西溝礦業有限公司）

隨著我國工業化進程的不斷推進，金屬礦山選廠數目增加、規模擴大，尾礦的堆積量不斷上升，礦產資源開發活動所帶來的環境壓力也越來越大［1］。自2020年起，應急管理部等有關部門印發《防范化解尾礦庫安全風險工作方案》，全國尾礦庫數量原則上只減不增。尾礦庫建設審批難度進一步加大，且投資運行費用較高，加強尾礦的綜合利用與資源化成為礦業可持續發展的基礎，也成為企業緩解資源、環境及安全等多重壓力的必由之路［2］。當前，礦山企業加快推進尾礦減量化、資源化利用顯得尤為重要［3］。

大西溝鐵礦屬海相沉積型菱鐵礦礦床，礦床的金屬礦物主要有菱鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦，其次為黃銅礦、磁黃鐵礦等，非金屬礦物主要是重晶石、石英、鐵白云石，其次為方解石、絹云母等［4］，鐵礦石呈“貧、細、雜”的難分選特征。由于受開發利用技術水平、生產設備等制約，部分有價礦物未得到很好的利用而進入尾礦庫。經過30 多年的生產，該選礦廠尾礦庫尾礦堆存量達2 900 萬t，故對尾礦資源進行綜合利用研究，提取尾礦中的目的礦物，最大限度地利用尾礦資源，既有利于企業綠色低碳可持續發展，又可促進循環經濟對資源安全的支撐保障［5］。

1 原礦性質

2022 年底，大西溝鐵礦委托地質隊對尾礦資源進行了勘探評估，共施工鉆孔30個，完成鉆探進尺共計1 359.4 m，采集各類樣品900余件。試樣為多個鉆孔不同深度的勘探取樣，樣品混勻縮分后進行取樣分析。對尾礦砂綜合樣進行化學多元素、鐵物相及粒度篩析，結果見表1～表3。

注：Au、Ag 含量單位為g/t。

由表1、表2可知，礦樣中可供選礦回收的主要元素是鐵，鐵品位14.57%；Cu、S、K2O 和BaSO4的含量分別為0.067%，3.06%，2.86%，7.72%，均可作為綜合回收的對象；鐵主要賦存在碳酸鹽中，分布率為52.98%，非金屬礦物組分主要為SiO2，次為Al2O3和K2O。

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由表3 可知，礦樣中+0.074 mm 粒級產率為82.38%，粒級金屬分布率較高；微細粒-0.025 mm 粒級含量占7.14%，粒級金屬分布率較低。

2 試驗研究

2.1 方案確定

前期對大西溝尾礦樣分別擬定了“先富集選鐵后浮銅硫”與“先浮銅硫后富集選鐵”2 條技術路線。在試驗中發現，對礦樣先進行強磁選時，礦樣中部分含銅、含硫礦物跟隨鐵進入強磁精礦中，對后期鐵精礦品質有影響，且銅、硫等有價元素流失較多。因此，確定采用“先浮銅硫后富集選鐵”的工藝技術路線。

2.2 銅硫浮選試驗

在銅硫浮選階段分別開展優先浮銅和銅硫混合浮選流程試驗，結果表明，優先浮銅流程對銅精礦品位提升及銅回收效果更好，后續選擇優先浮銅試驗流程。

在不同磨礦細度下進行銅硫浮選試驗，考查不同磨礦細度對浮選指標的影響。試驗工藝流程見圖1，試驗結果見表4。

由表4 可知，當磨礦細度為-0.074 mm80%時，可獲得銅品位20.25%、銅回收率60.44%的銅精礦，硫品位35.33%，硫回收率68.99%的硫精礦，指標較好。

2.3 浮尾磁選試驗

對磨礦細度-0.074 mm80%時浮選閉路的尾礦樣進行磁選試驗，試驗固定弱磁選磁場強度為126 mT，進行強磁選磁場強度試驗。磁選試驗工藝流程見圖2，試驗結果見表5。

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由表5 可知，在粗選磁場強度為1 300 mT，精選磁場強度為1 100 mT 時，可獲得全鐵品位26.20%、鐵回收率72.20%的鐵精礦，試驗結果最佳。

2.4 強磁尾礦綜合回收試驗

浮選—強磁選的尾礦中BaSO4含量12.70%，K2O含量3.74%，故考慮對重晶石、云母進行綜合回收，試驗工藝流程見圖3，試驗結果見表6。

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由表6可知，采用強磁尾礦綜合回收閉路試驗工藝流程，獲得了BaSO4品位95.41%、回收率70.59%的重晶石精礦，K2O品位5.22%、回收率77.22%云母精礦。

3 浮—磁—浮全流程閉路試驗

在上述條件試驗的基礎上，進行浮—磁—浮全流程閉路試驗，試驗流程及藥劑制度見圖4，試驗結果見表7。

由表7可知，采用浮—磁—浮全流程閉路試驗工藝流程，可獲得銅品位20.25%、銅回收率60.44%的銅精礦，硫品位35.33%、硫回收率68.99%的硫精礦，全鐵品位26.19%、全鐵回收率67.54%的鐵精礦，BaSO4品位95.44%、BaSO4回收率65.26%的重晶石精礦，K2O品位5.22%、K2O回收率56.72%的云母精礦。

4 結 論

（1）通過對大西溝鐵礦尾礦進行礦石性質研究，查明了目的元素鐵及伴生元素的礦物組成，制定了先浮銅硫，浮選尾礦強磁選鐵，磁選尾礦浮選重晶石和云母的綜合回收方案，最大限度地提高了資源的綜合利用率。

（2）采用浮—磁—浮全流程閉路試驗工藝流程，獲得了銅、硫、重晶石及云母4種合格的精礦產品，并對鐵進行了富集，可用作磁化焙燒原料。該試驗尾礦利用率達78.61%，可為大西溝尾礦資源的開發利用提供可靠的技術依據。

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