國(guó)外某鐵金鈷礦選礦試驗(yàn)研究

沈 旭(昆明冶金高等?？茖W(xué)校礦業(yè)學(xué)院，云南 昆明 650033)

國(guó)外某鐵金鈷礦選礦試驗(yàn)研究

沈 旭
(昆明冶金高等?？茖W(xué)校礦業(yè)學(xué)院，云南 昆明 650033)

國(guó)外某鐵礦富含金和鈷，主要有價(jià)礦物為磁鐵礦，其次是自然金和鈷礦，根據(jù)礦石性質(zhì)，綜合對(duì)比了“磁-浮”與“磁-重”兩種流程，最終，采用“磁-重”聯(lián)合流程，在原礦含鐵49.89 %，含鈷0.047%，含金0.82 g/t的情況下，獲得產(chǎn)率69.98%，鐵品位67.63%，回收率93.81%的鐵精礦；產(chǎn)率0.25%，鈷品位10.22%，回收率56.51%，金品位197.57 g/t，回收率 57.21%的含金鈷精礦。

磁鐵礦；鈷礦；自然金；磁重聯(lián)合；磁浮聯(lián)合

鐵是大宗金屬，我國(guó)目前正處于快速工業(yè)化和城鎮(zhèn)化階段，對(duì)鋼鐵的需求量十分巨大，而國(guó)內(nèi)鐵資源稟賦差，我國(guó)已多年依賴從巴西、澳大利亞等國(guó)進(jìn)口鐵礦資源，這一現(xiàn)狀短期內(nèi)也是不可改變。鈷具有優(yōu)良的物理、化學(xué)和機(jī)械性能，是制造高強(qiáng)度合金、耐高溫合金、硬質(zhì)合金、強(qiáng)磁性材料和催化劑的主要材料[1]，鈷除單獨(dú)礦床外，大量分散在矽卡巖型鐵礦、釩鈦磁鐵礦、熱液多金屬礦、各種類型銅礦等礦床中[2]。我國(guó)鈷礦床品位低，加工工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，鈷多作為副產(chǎn)品產(chǎn)出，鈷的產(chǎn)量不能滿足國(guó)家的發(fā)展需求，嚴(yán)重依賴國(guó)外進(jìn)口，成為我國(guó)的稀缺資源。金作為貴金屬，長(zhǎng)期以來作為硬通貨，是財(cái)富的代表，此外，金超高的穩(wěn)定性和卓越的導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性質(zhì)，使其在航天、航空、電子等高科技領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，很明顯金的價(jià)值地位是不可取代的。絕大部分的鐵、鈷和金來源于礦產(chǎn)資源，因此，研究如何從礦石中提取鐵鈷金具有重要意義。

國(guó)外某鐵礦富含鈷和金，均已達(dá)到工業(yè)品位要求，具有重要的研究?jī)r(jià)值。

1 礦石性質(zhì)

多元素分析結(jié)果表明，該礦主要有價(jià)元素為鐵，含量為49.89%，其次是鈷和金，含量分別為0.047%和0.82g/t，硅鎂鈣合計(jì)含量為20.89%；MLA礦物定量分析結(jié)果表明，磁鐵礦是該礦最主要的礦物，礦物量占比達(dá)到69.262%，鈷礦物種類較多，有輝砷鈷礦、硫銻鈷礦和鈷華等，脈石礦物主要為石英、長(zhǎng)石和蛇紋石。鈷賦存狀態(tài)，金賦存狀態(tài)分別列于表1和表2。

由表1可知，賦存在輝砷鈷礦中的鈷占43.00%，賦存在硫銻鈷礦的鈷占19.88%、賦存在鈷華中的鈷占14.02%，賦存在磁鐵礦中的鈷占19.18%。由表2可知，以自然金形式存在的金占57.80%，賦存在鈷礦物中的金合計(jì)占20.09%，賦存在磁鐵礦中的金占17.96%。顯微鏡下測(cè)定原礦塊礦中磁鐵礦的嵌布粒度，結(jié)果表明，磁鐵礦粒度較粗，分布不均勻，主要粒度范圍0.01～2.56mm，小部分磁鐵礦呈微細(xì)顆粒嵌布于脈石中，難以解離。

表1 鈷的賦存狀態(tài)

表2 金的賦存狀態(tài)

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 原則流程的選擇與確定

礦石中主要有價(jià)元素為鐵鈷金，潛在價(jià)值估算結(jié)果見圖1，從中可以看出，鐵價(jià)值比例最高，達(dá)到74%，其次是金，價(jià)值比例占16%，再次為鈷，價(jià)值比例占10%。從資源綜合利用角度出發(fā)，選礦流程的制定上應(yīng)重點(diǎn)考慮鐵的回收，并綜合回收金和鈷。鐵基本賦存在磁鐵礦中，鈷主要賦存于輝砷鈷礦、硫銻鈷礦和鈷華，金主要賦存在自然金和鈷礦物中。對(duì)于鐵，磁鐵礦具有強(qiáng)磁性[3]，通常采用弱磁選實(shí)現(xiàn)與其他礦物的分離，由于礦石中磁鐵礦礦物量高達(dá)69.262%，預(yù)先采用弱磁選加以回收，可以顯著的減少后續(xù)選鈷和金的處理量，同時(shí)避免磁鐵礦對(duì)選鈷和金帶來干擾。對(duì)于鈷，當(dāng)以硫、砷化物形式存在時(shí)，采用黃藥為捕收劑，在酸性礦漿(pH4～4.5范圍內(nèi))中能有效的浮選，其回收率可達(dá)80%[4]，采用重選法也可較好的回收鈷的硫、砷化物及鈷華，如摩洛哥鈷礦床采用重選回收鈷[5]，本礦石中鈷主要以硫砷鈷礦和砷銻鈷礦形式存在，這部分鈷占62.88%，此外，14.02%的鈷賦存于鈷華，根據(jù)鈷的賦存狀態(tài)，可通過浮選或重選回收鈷；對(duì)于金，礦石中20.09%的金賦存在鈷礦物中，這部分金可與鈷礦物同時(shí)回收，57.80%的金以自然金形式存在，根據(jù)金與脈石的可浮性差異和密度差異，可以采用浮選或重選加以回收。根據(jù)礦石性質(zhì)確定“先選鐵后選金選鈷”的技術(shù)路線。

2.2 選鐵試驗(yàn)

影響選鐵的主要有細(xì)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度，分別對(duì)其進(jìn)行研究。

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦是個(gè)高能耗的作業(yè)，確定適宜的磨礦細(xì)度，實(shí)現(xiàn)磁鐵礦單體解離，獲得適宜磁選的細(xì)度，是磁選獲得優(yōu)良指標(biāo)的前提。試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為變量，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15T，試驗(yàn)結(jié)果列于表3。

圖1 元素潛在價(jià)值估算結(jié)果
(注：各元素價(jià)值按當(dāng)前金屬平均市場(chǎng)價(jià)值計(jì)算)

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從表3可以看出，隨著磨礦細(xì)度的增加，鐵回收率基本沒有變化，而品位不斷提高，但在細(xì)度超過-0.074mm占61%，增加幅度已不大。綜合考慮磨礦成本與指標(biāo)，選擇磨礦細(xì)度為-0.074mm占61%。

2.2.2 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：原礦磨至細(xì)度為-0.074mm占61%產(chǎn)品，磁場(chǎng)強(qiáng)度為變量，試驗(yàn)結(jié)果列于表4。

從表4可以看出，磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，鐵粗精礦鐵品位下降而回收率提高，綜合考慮，選擇磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15T。

2.2.3 精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

粗選雖然可獲得鐵品位63.15%的鐵粗精礦，但是離磁鐵礦單礦物含鐵72.41%仍有差距，說明鐵粗精礦中仍存在一定量的脈石礦物，若能通過磁精選分離除去，將有望獲得更高品位的鐵精礦產(chǎn)品。所以，進(jìn)行精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：給礦為鐵粗精礦，磁場(chǎng)強(qiáng)度為變量，試驗(yàn)結(jié)果列于表5。

表4 粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

從表5可以看出，磁精選適宜磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.12T。2.2.4 選鐵全流程試驗(yàn)

在確定磁選條件后，進(jìn)行選鐵全流程試驗(yàn)研究，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表5 精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

圖2 磁選全流程試驗(yàn)流程圖

表6 磁選全流程試驗(yàn)結(jié)果

從表6可以看出，弱磁選可獲得產(chǎn)率69.98%，鐵品位67.63%，回收率93.81%的鐵精礦，表明礦石中的磁鐵礦得到了良好回收，從表6中可以同時(shí)看出，鈷和金在磁選尾礦中得到富集，鈷含量達(dá)到0.122%，金含量達(dá)到2.26g/t，81.31%的鈷和78.85%的金集中至磁選尾礦。

2.3 選金選鈷試驗(yàn)

磁選尾礦中主要有價(jià)礦物為鈷礦物和金，脈石礦物主要為蛇紋石、石英、長(zhǎng)石等。根據(jù)有價(jià)礦物與脈石礦物之間的可浮性差異，進(jìn)行浮選試驗(yàn)研究。2.3.1 浮選試驗(yàn)

2.3.1.1 細(xì)度試驗(yàn)

原礦磨礦細(xì)度是根據(jù)選鐵指標(biāo)確定，對(duì)于選金選鈷來說，也許并不適宜，需進(jìn)行浮選細(xì)度試驗(yàn)研究，流程見圖3，結(jié)果見表7。

從表7可以看出，磨礦細(xì)度增加后，金的回收率得到提高，但在細(xì)度超過-0.074mm占86%后，不再有明顯變化；在細(xì)度從-0.074mm占71%增加至-0.074mm占94%(-0.043mm占81%)，鈷的作業(yè)回收率基本沒有變化，始終小于50%?？紤]到金的回收，確定磨礦細(xì)度為-0.074mm占86%。

圖3 浮選細(xì)度試驗(yàn)流程圖

2.3.1.2 活化劑試驗(yàn)

從浮選細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果來看，鈷的回收率小于50%。硫化礦浮選過程中，通過加入某些金屬離子可以起到明顯的活化效果，原因是金屬離子選擇性吸附在硫化礦表明，再通過金屬離子與捕收劑作用，從而起到活化作用。例如，銅離子對(duì)硫鐵礦和閃鋅礦具有明顯的活化效果，鉛離子對(duì)輝銻礦具有顯著的活化效果，因此，硫酸銅和硝酸鉛在選硫和選銻領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。那么，銅離子或鉛離子對(duì)鈷礦物是否具有活化效果，能否通過添加銅離子或鉛離子，強(qiáng)化回收鈷，在此，進(jìn)行試驗(yàn)研究。流程見圖4，結(jié)果見表8。

從表8可以看出，添加硫酸銅或硝酸鉛后，鈷的選別指標(biāo)基本沒有變化，金的指標(biāo)也沒進(jìn)一步增加。說明銅離子或鉛離子未能起到活化有價(jià)礦物的作用。

對(duì)磁選尾礦進(jìn)行的浮選試驗(yàn)結(jié)果表明，磨礦至-0.074mm占86%進(jìn)行浮選，金的粗選作業(yè)回收率約75%，鈷的粗選作業(yè)回收率小于50%，浮選不能同時(shí)兼顧到金和鈷的回收。

2.3.2 重選試驗(yàn)

為達(dá)到同時(shí)回收金和鈷的目的，對(duì)磁選尾礦進(jìn)行重選試驗(yàn)研究。磁選尾礦中主要有價(jià)礦物為鈷礦物和金，脈石礦物主要為蛇紋石、石英、長(zhǎng)石等。金的相對(duì)密度達(dá)19.3，輝砷鈷礦和硫銻鈷礦等鈷礦物的相對(duì)密度也超過5.0，而脈石礦物的相對(duì)密度均小于3.0，金與脈石礦物的重選可選性判斷準(zhǔn)則E值為：E=(δ金-ρ水)/(δ脈石-ρ水)=(19.3-1.0)/(3.0-1.0)=9.15。

大于2.5，屬于重選極易選范圍[6-7]，所以采用重選理論上可以實(shí)現(xiàn)金與脈石礦物分離。

鈷礦物與脈石礦物的重選可選性判斷準(zhǔn)則E值為：E=(δ鈷礦物-ρ水)/(δ脈石-ρ水)=(5.0-1.0)/(3.0-1.0)=2.0。

屬于重選易選范圍[6-7]，所以采用重選理論上也可以實(shí)現(xiàn)鈷礦物與脈石礦物分離。

重選試驗(yàn)流程見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表7 磁選全流程試驗(yàn)結(jié)果

表8 活化劑試驗(yàn)結(jié)果

圖4 活化劑試驗(yàn)流程圖

表9 重選試驗(yàn)結(jié)果

圖5 重選試驗(yàn)流程圖

從表9可以看出，搖床重選可獲得鈷品位10.22%，作業(yè)回收率69.53%，金品位197.57g/t，作業(yè)回收率72.56%的含金鈷精礦。重選可以實(shí)現(xiàn)鈷和金的同步回收。

2.4 全流程試驗(yàn)

通過試驗(yàn)研究，確定采用“磁—重”聯(lián)合流程回收鐵鈷金，試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

從表10可以看出，采用磁重聯(lián)合流程可獲得鐵精礦和含金鈷精礦兩個(gè)產(chǎn)品，鐵鈷金的回收率分別為93.81%、56.51%和67.21%。通過進(jìn)一步的研究，還有望從中礦進(jìn)一步回收鈷和金。

3 結(jié) 論

1)礦石性質(zhì)是制定選礦流程的根本。礦石中主要有價(jià)元素為鐵，其次是金和鈷，根據(jù)磁鐵礦與鈷礦物、金及脈石礦物之間的磁性差異，首先采用弱磁選回收礦物量接近70%的磁鐵礦，實(shí)現(xiàn)磁鐵礦與其它礦物的分離，起到預(yù)富集鈷和金的作用，同時(shí)有效避免磁鐵礦對(duì)選金和鈷的影響。

表10 全流程試驗(yàn)結(jié)果

注：*g/t。

圖6 全流程試驗(yàn)流程圖

2)對(duì)選鐵尾礦分別進(jìn)行浮選和重選試驗(yàn)研究，浮選試驗(yàn)結(jié)果說明，金的浮選效果較好，粗選作業(yè)回收率約75%，然而鈷的作業(yè)回收率小于50%，添加銅離子和鉛離子浮選指標(biāo)并無改善，浮選不能同時(shí)兼顧到金與鈷的回收；搖床重選試驗(yàn)結(jié)果表明鈷和金的作業(yè)回收率約70%，可以實(shí)現(xiàn)金與鈷的同步回收，所以，確定采用重選流程綜合回收金和鈷。

3)采用“磁選-重選”聯(lián)合流程，可獲得鐵精礦和含金鈷精礦兩個(gè)產(chǎn)品，鐵鈷金的回收率分別為93.81%、56.51%和57.21%，實(shí)現(xiàn)了礦石中有價(jià)元素的綜合回收。

[1] 劉建，鄭英，孟運(yùn)生，周磊.低品位鈷礦的細(xì)菌浸出試驗(yàn)研究[J].濕法冶金，2008(3):148-150，157.

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[3] 吳良士，白鴿，袁忠信.礦物與巖石[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

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[5] 李長(zhǎng)根.摩洛哥鈷選礦廠[J].國(guó)外金屬礦選礦，2003(7):45-46.

[6] 吳良士，白鴿，袁忠信.礦物與巖石[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[7] 胡岳華，馮其明.礦物資源加工技術(shù)與設(shè)備[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

Magnetic and gravity separation combined dressing experiment research on a iron-cobalt-gold ore abroad

SHEN Xu

(Mining Engineering Faculty，Kunming Metallurgy College，Kunming 650033，China)

A iron-cobalt-gold mine abroad contains magnetite，natural gold and cobalt minerals，according to the ore properties，comprehensive compared magnetic and gravity separation combined & magnetic and flotation separation combined，at last，flotation and gravity separation combined process to deal with the raw ore which the grade of Fe，Co and Au are 49.89%，0.047% and 0.82g/t.As result，we obtain iron concentrate with yield is 69.98%，F(xiàn)e grade is 67.63%，recovery is 93.81%.Gold cobalt concentrate with yield is 0.25%，Co and Au grade are 10.22% and 197.57g/t，recovery are 56.51% and 57.21%.

magnetite；cobalt minerals；natural gold；magnetic and gravity separation combined；magnetic and flotation separation combined

2015-01-20

沈旭(1963-)，女，河南淅川人，高級(jí)工程師、副教授，工學(xué)學(xué)士，主要從事礦物加工研究、教學(xué)及選礦廠設(shè)計(jì)和教學(xué)管理工作。

TD923

A

1004-4051(2015)12-0136-06