劉瑜，吳彩斌，雷存友，余潯，周斌

（1.江西理工大學(xué)江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州341000；2.中國瑞林工程技術(shù)有限公司，南昌331300）

0 引 言

火法冶煉過程中，每生產(chǎn)1 t銅將產(chǎn)生2～3 t的銅冶煉渣[1-2].由于冶煉渣中還含有較高品位銅、鐵資源，一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)[3-5].秦慶偉等[6]采用了常規(guī)選礦和火法貧化工藝對(duì)反射爐水淬渣進(jìn)行了銅回收技術(shù)探索.陳江安等[7]采用新型活化劑LH-1浮選回收轉(zhuǎn)爐渣中銅，能使銅精礦品位達(dá)到23.76%，回收率為52.14%.楊威等[8]采用磷酸乙二胺作活化劑，Y89和丁胺黑藥混合，并添加烷基羥肟酸作捕收劑，經(jīng)一粗一掃兩精流程，獲得銅精礦品位為11.52%，回收率達(dá)59.89%.王紅玉等[9]采用深度還原-磁選工藝對(duì)銅渣中鐵進(jìn)行了回收研究，在褐煤用量為20%、氧化鈣用量為8.9%時(shí)，可獲得鐵品位為93.64%、回收率為88.08%的優(yōu)質(zhì)磁選鐵粉.趙凱等[10]采用配碳還原和熔融造渣方法回收銅渣中鐵和銅，在1 450℃條件下，CaO加入量約30%時(shí)，鐵和銅的回收率分別達(dá)到93.85%和92.73%.李磊等[11]進(jìn)行了銅渣熔融還原煉鐵研究，在惰性氣氛下，堿度1.6，保溫溫度1 575℃，保溫時(shí)間30 min，CaF2為10%條件下，銅渣中鐵回收率為89.28%.楊慧芬等[12]以褐煤為還原劑，采用直接還原-磁選方法對(duì)水淬銅渣進(jìn)行回收鐵研究，當(dāng)銅渣、褐煤和CaO質(zhì)量比為100∶30∶10，還原溫度為1 250℃時(shí)，可獲得鐵品位為92.05%、回收率為81.01%的直接還原鐵粉.

從銅冶煉渣中回收銅的技術(shù)非常成熟，銅渣選銅尾礦含銅降至0.3%以下[13-15].但鐵采用常規(guī)磁選工藝時(shí)，鐵精礦品位及回收率均較低，采用焙燒磁選、直接還原磁選等方法回收時(shí)能耗很高，選礦成本較高，環(huán)境污染大[16-18].本文利用冶煉渣中含鐵礦物的磁性和高比重特性，探討了從銅渣選銅尾礦中回收鐵精礦和選煤重介質(zhì)的選礦試驗(yàn)方法.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原礦取自貴溪冶煉廠銅冶煉渣經(jīng)浮選回收銅后的尾礦.該尾礦主要礦物為鐵橄欖石和磁鐵礦，如表1所示，尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2，主要回收元素為Fe，含量高達(dá)40.68%，如表1所示.由于Fe主要以鐵橄欖石、磁鐵礦、硅酸鐵的形式存在，且嵌布粒度極細(xì)，嚴(yán)重影響了最終鐵精礦的品位，鐵的高效綜合利用難度大.

表1 尾礦主要礦物組成

表2 尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%

1.2 試驗(yàn)方法

銅渣選銅后尾礦中Fe的回收，主要采用磁選拋尾的方法.即采用磁選-再磨-磁選先回收一部分合格鐵精礦，另一部分鐵精礦通過反浮選脫硅制取選煤用重介質(zhì)，研發(fā)一種新型重介質(zhì).其試驗(yàn)流程及其工藝條件如圖1所示.

圖1 試驗(yàn)原則流程圖

2 結(jié)果與討論

2.1 鐵粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

銅渣選銅尾礦中Fe大部分以鐵橄欖石、石榴子石形式存在，經(jīng)0.1 T磁選后難于獲得合格鐵精礦.為提高鐵精礦品位，使Fe礦物更充分單體解離，試驗(yàn)進(jìn)行了鐵粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示.

圖2 鐵精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵精礦品位逐漸升高，但回收率逐漸降低.當(dāng)再磨細(xì)度為<0.038 mm占98.1%時(shí)，經(jīng)場(chǎng)強(qiáng)為0.08 T磁選能獲得產(chǎn)率為36.21%，品位為50.40%，回收率為40.11%的鐵精礦.

2.2 再磨后精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

為繼續(xù)探索鐵精礦品位是否能達(dá)到51%，對(duì)再磨后精選時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行了條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示.

圖3 鐵精礦磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可知，當(dāng)精選時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度逐漸降低時(shí)，精礦品位逐漸升高，回收率逐漸降低.當(dāng)精選磁場(chǎng)強(qiáng)度降至0.05 T，此時(shí)鐵精礦產(chǎn)率為28.79%，含鐵品位為52.28%，回收率為35.12%.

2.3 從鐵精礦中制取選煤用重介質(zhì)試驗(yàn)

再磨精選后獲得的鐵精礦，由于其密度達(dá)不到4.3 g/cm3，不符合選煤用重介質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).經(jīng)顯微鏡下查定，發(fā)現(xiàn)鐵精礦中還含有一定量的硅酸鹽礦物，需要通過反浮選進(jìn)一步脫硅.鐵礦脫硅反浮選常用水玻璃作為分散劑及抑制劑，以十二胺作為捕收劑.水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，十二胺用量試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示.

圖4 反浮選脫硅水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

圖5 反浮選脫硅捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知，隨著水玻璃用量的增加，重介質(zhì)鐵品位是先升高再降低，回收率卻一直增加.當(dāng)水玻璃用量為200 g/t時(shí)，獲得選煤重介質(zhì)比重最大，且回收率也較好，綜合考慮這2項(xiàng)指標(biāo)，選擇水玻璃用量為200 g/t.

從圖5可以看出，捕收劑十二胺用量對(duì)選煤重介質(zhì)的影響有限.相比較而言，當(dāng)十二胺用量為70 g/t時(shí)，獲得選煤用重介質(zhì)的比重和回收率綜合指標(biāo)較好，此時(shí)其密度達(dá)到4.34 g/cm3，回收率為85.23%.

2.4 從選鐵尾礦中提取選煤用重介質(zhì)試驗(yàn)

為了考查是否能從選鐵尾礦中提取選煤用重介質(zhì)，采用0.2 T磁選進(jìn)行磁性產(chǎn)品回收試驗(yàn)，其Fe品位、回收率分別達(dá)到38.24%和25.57%，但密度只有3.58 g/cm3，達(dá)不到重介質(zhì)要求.因此探索了“選鐵尾礦→磁選→再磨→磁選→重介質(zhì)”流程中磨礦細(xì)度試驗(yàn).試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示.

圖6 選鐵尾礦再磨再選試驗(yàn)結(jié)果

由圖6可以看出，用選鐵后尾礦作選煤重介質(zhì)的給料，重介質(zhì)磁性產(chǎn)品密度也只有3.76 g/cm3左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到重介質(zhì)所需密度≥4.3 g/cm3的要求，且其對(duì)原礦產(chǎn)率只有4.72%.此外，再磨細(xì)度達(dá)到<0.019 mm占90%以上，經(jīng)濟(jì)上也不合算.因此，選煤用重介質(zhì)產(chǎn)品只能從鐵精礦中反浮選脫硅提取.選鐵后尾礦可以繼續(xù)以鐵質(zhì)校正劑綜合利用.

2.5 全流程試驗(yàn)

在上述粗選、再磨再選和反浮選脫硅等最優(yōu)條件下進(jìn)行了全流程試驗(yàn)，如圖1所示，其試驗(yàn)結(jié)果如表3所示.

表3 全流程試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

1）銅渣選銅后尾礦中的Fe，含量高達(dá)40.68%，主要以鐵橄欖石、硅酸鐵的形式存在，嵌布粒度極細(xì)，嚴(yán)重影響了最終鐵精礦的品位，鐵的高效綜合利用難度大.

2）試驗(yàn)采用“磁選粗選→再磨→磁選精選→反浮選”工藝選鐵，可獲得合格鐵精礦的產(chǎn)率為10.24%，鐵品位為51.56%；選煤用重介質(zhì)的產(chǎn)率為17.66%，鐵品位為53.38%，密度為4.35 g/cm3的技術(shù)指標(biāo).

3）本工藝是銅冶煉渣中鐵綜合利用的一種新途徑和新方法，可以為企業(yè)創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)其它二次資源綜合利用具有很好的借鑒作用.

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