含鉀銅鉬尾礦再選工藝試驗(yàn)研究

徐青青，鄒玉林，孟祥瑞

（1.北京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，北京 100124；2.中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029）

1 概述

我國(guó)是有色金屬生產(chǎn)大國(guó)，我國(guó)有色金屬礦產(chǎn)80%是共伴生礦，金屬品位低。受傳統(tǒng)工藝和經(jīng)營(yíng)方式所限，有色金屬礦山是排出固體廢物最多的行業(yè)之一。目前有色金屬采選回收率為50%～60%，比發(fā)達(dá)國(guó)家低10%～15%；伴生有色金屬回收率為40%， 比國(guó)外低20%。我國(guó)有色金屬行業(yè)尾礦量占入選礦石的70%～95%，尾礦量堆存達(dá)22億t以上，并以每年1.4億t的速度增長(zhǎng)，而尾礦壩正常運(yùn)行的僅占52%，尾礦平均利用率為8.2%[1-4]。

尾礦的大量堆置不僅對(duì)環(huán)境造成污染，更是資源的巨大浪費(fèi)。尾礦庫(kù)的建設(shè)要耗費(fèi)大量資金并占用大量土地，還具有潛在的工程危害。

尾礦作為二次資源已受到中國(guó)各級(jí)政府和生產(chǎn)企業(yè)的高度重視。據(jù)專家預(yù)測(cè)，尾礦利用將是21世紀(jì)礦產(chǎn)綜合利用范圍最廣潛力最大的領(lǐng)域。因此，從國(guó)內(nèi)尾礦資源的實(shí)際出發(fā)，大力開展尾礦資源綜合利用，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)與節(jié)約并舉，提高資源利用率，有著十分重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義[5]。

本課題所研究的是從尾礦中提取應(yīng)用價(jià)值很高的長(zhǎng)石。長(zhǎng)石在玻璃工業(yè)中可提供玻璃制品的原料；在陶瓷工業(yè)，可做普通陶瓷坯料及釉料的原料；在機(jī)械工業(yè)，可做磨料模具，電焊條等；在水泥領(lǐng)域，可生產(chǎn)白水泥；在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，可制作鉀肥。

2 礦石性質(zhì)

2.1 化學(xué)成分

試樣采用內(nèi)蒙古赤峰車戶溝銅鉬尾礦。原礦主要化學(xué)成分(%)：SiO267.97、Al2O314.21、K2O 4.25、Na2O 3.61、Fe2O33.00、CaO 2.20、MgO 1.34、TiO20.41、P2O50.11、MnO 0.03、LOI 2.30。

2.2 原礦礦物組成

通過(guò)對(duì)銅鉬尾礦成分進(jìn)行分析，得知礦石中主要金屬礦物有輝鉬礦、黃鐵礦、黃銅礦、金紅石、磁鐵礦、赤鐵礦等。非金屬礦物主要有黑云母、石英和長(zhǎng)石等。

2.3 原礦粒度篩析結(jié)果

原礦粒度篩析結(jié)果如下表所示。

原礦粒度篩析結(jié)果

3 浮選試驗(yàn)

本試驗(yàn)采用磁選，反浮選，正浮選的工藝流程。磁選采用濕法除鐵。反浮選包括兩個(gè)不同的浮選過(guò)程，第一次先用丁黃藥和脂肪酸做捕收劑，在酸性環(huán)境下除去硫化礦和部分氧化礦；第二次采用脂肪酸，并加入氫氧化鈉，調(diào)整pH值為9～10，在堿性環(huán)境下除去其余氧化礦。正浮選時(shí)加入改性胺和氟化氫，改性胺用酒精充分溶解。

3.1 浮選藥劑的選取

丁黃藥是硫化礦捕收劑，浮選銅、鉛、鋅等金屬硫化礦。脂肪酸是氧化礦捕收劑，本試驗(yàn)采用的脂肪酸是BK410。單獨(dú)使用時(shí)不易溶解和分散，使用量通常很大。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，將脂肪酸和丁黃藥一起使用時(shí)提高了脂肪酸的捕收性和選擇性，效果更好。

將原礦先用氫氧化鈉處理后再加入脂肪酸，在pH值為9～10時(shí)，進(jìn)一步除去氧化礦物[6]。

改性胺也是氧化礦捕收劑，在強(qiáng)酸性(pH值=2～3)及氟離子參與下，用陰、陽(yáng)離子混合捕收劑優(yōu)先浮選長(zhǎng)石。在正浮選中加入一定量的氟化氫。雖然氫氟酸在浮選中使用對(duì)環(huán)境造成了一定影響，但氫氟酸對(duì)活化長(zhǎng)石有重要作用，所以本試驗(yàn)加入了少量氟化氫提高浮選效果[7]。

3.2 試驗(yàn)流程

該浮選試驗(yàn)在1L浮選機(jī)中進(jìn)行，試驗(yàn)初始條件及流程如圖1所示，采用單因素試驗(yàn)的方法，通過(guò)系列試驗(yàn)得出此尾礦浮選的最佳條件，K2O品位由最初的4.25%上升到7.16%。

3.3 浮選試驗(yàn)及結(jié)果分析

在前期試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了各藥劑的最佳用量，實(shí)驗(yàn)中的不變量均采用最佳用量。

3.3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在其他藥劑用量為最佳用量的條件下，對(duì)原礦進(jìn)行了不同磨礦細(xì)度試驗(yàn)，料∶球∶水的之比為1∶1∶2。從圖2可以看出，隨著磨礦細(xì)度變細(xì)，浮選出的鉀長(zhǎng)石的品位先增高后降低，最佳磨礦細(xì)度為-200目70%左右。

3.3.2 丁黃藥用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-200目70%、其他藥劑用量為最佳用量的條件下，對(duì)丁黃藥的用量進(jìn)行了試驗(yàn)，從圖3可以看出，加入的丁黃藥為40g/t時(shí)候鉀長(zhǎng)石的品位和回收率都最好。藥劑過(guò)量鉀長(zhǎng)石品位無(wú)明顯提高，綜合成本和浮選效果，丁黃藥的用量采用40g/t。

3.3.3 脂肪酸用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-200目70%、其他藥劑用量為最佳用量的條件下，對(duì)不同的脂肪酸用量進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖4、5所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著脂肪酸用量的增加，鉀長(zhǎng)石的品位先增加后降低，兩次反浮選中脂肪酸的最佳用量分別為200g/t和400g/t。

3.3.4 改性胺用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-200目70%、其他藥劑用量為最佳用量的條件下，對(duì)改性胺的用量進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，結(jié)果表明，改性胺用量為400g/t時(shí)，浮選效果最佳。

3.3.5 氟化氫用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-200目70%、其他藥劑用量為最佳用量條件下，對(duì)氟化氫的用量進(jìn)行了試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

結(jié)果表明，當(dāng)不加氟化氫時(shí)長(zhǎng)石沒(méi)有得到活化，浮選不能產(chǎn)出鉀長(zhǎng)石精礦。最佳用量為40g/t，隨著HF用量繼續(xù)增加，對(duì)精礦指標(biāo)影響不大，為了兼顧品位和回收率，用量定為40g/t。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)在原礦K2O品位4.25%的基礎(chǔ)上，采用磁選—反浮選—正浮選的浮選工藝流程，當(dāng)磨礦細(xì)度為-200目70%時(shí)，先通過(guò)兩次反浮選出去雜質(zhì)，再用改性胺作捕收劑，氟化氫做活化劑浮選出精礦，最后得到的精礦中的K2O品位上升到7.15%。

(2)原尾礦中K2O，Na2O，F(xiàn)e2O3的品位分別為4.25%、3.61%、3.00%，浮選后的精礦中三者的品位分別為7.16%、4.21%、0.43%。

[1]章慶和,蘇蓉暉.有色金屬礦尾礦的資源化[J].礦產(chǎn)綜合利用,1996(4):27-30.

[2]徐慧,徐凱.加快我國(guó)有色金屬礦山尾礦開發(fā)利用[J].中國(guó)有色金屬,2006(10):49-51.

[3]徐鳳平,周興龍,胡天喜.我國(guó)尾礦資源利用現(xiàn)狀及建議[J].云南冶金,2007,36(4):25-27.

[4]JOAN O.G,MIGUEL F,ENRIQUE M.The mine tailing accident in Aznalcollar[J].The Science of The Total Environment,1999,242(1-3): 3-11.

[5]劉潤(rùn)華,許珠信.尾礦資源現(xiàn)狀及綜合利用技術(shù)的進(jìn)展[J].環(huán)保與分析,2011(11):66-69.

[6]陳競(jìng)清.脂肪酸類型捕收劑研究概況[J].國(guó)外金屬礦選礦,1982(10):54-58.

[7]印萬(wàn)忠.氟化氫在硅酸鹽礦物浮選中的作用機(jī)制[J].金屬礦山,1999(4):271-274.