銅硫鎢多金屬礦尾礦水回用對浮選影響的研究*

李 瑞，陳遠(yuǎn)林

廣東省資源綜合利用研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省礦產(chǎn)資源綜合開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 廣東 510650

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銅硫鎢多金屬礦尾礦水回用對浮選影響的研究*

李 瑞，陳遠(yuǎn)林

廣東省資源綜合利用研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省礦產(chǎn)資源綜合開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 廣東 510650

某復(fù)雜銅硫鎢多金屬礦石中磁黃鐵礦含量高，造成尾礦水酸度大，金屬離子含量高.針對此特點(diǎn)，研究了該礦山尾礦水回用對浮選過程的影響,并探討其影響機(jī)理.結(jié)果表明，與使用自來水相比，使用尾礦水所得的銅精礦Cu品位下降、WO3含量升高；硫精礦S回收率及鎢粗精礦WO3回收率均下降；尾礦水中的Ca2+,Mg2+,Fe3+可減少捕收劑在白鎢礦表面的吸附量，從而影響白鎢礦的浮選.

多金屬礦；磁黃鐵礦；尾礦水回用；金屬離子

選礦行業(yè)每年消耗大量水資源，同時每年排放的尾礦水達(dá)36億噸[1]，是工業(yè)廢水的主要來源.如果這些尾礦水直接排放，不僅對環(huán)境造成污染，而且嚴(yán)重浪費(fèi)水資源.目前，處理尾礦水最有效的方法是將其循環(huán)利用.

尾礦水經(jīng)多次循環(huán)使用后，含有大量的金屬離子和藥劑組分，這對浮選過程會產(chǎn)生不良影響，如增加藥劑消耗、降低回收率、影響精礦質(zhì)量等，致使許多礦山無法將尾礦水有效回用.陳玉千等[2]研究了幾種無機(jī)離子對鐵正浮選的影響,指出大量Ca2+,Mg2+和SO42-的存在確實(shí)對鐵礦的正浮選產(chǎn)生一定的影響.胡立嵩等[3]通過在清水中添加不同的組分模擬選礦廠回水，對其中Cu2+,Fe3+,Ca2+以及懸浮物等組分對浮選的影響進(jìn)行了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)水中Cu2+，F(xiàn)e3+，Ca2+及懸浮物含量達(dá)到一定濃度時對銅、硫浮選精礦指標(biāo)均產(chǎn)生不利影響.劉爽等[4]以方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦為研究對象，分別在三種單礦物的浮選過程中加入Ca2+，Mg2+和SO42-，研究其對礦物可浮性的影響.試驗(yàn)結(jié)果表明Ca2+,Mg2+和SO42-達(dá)到特定濃度后，對三種礦物的可浮性將會有不同程度的影響.

本文以某銅硫鎢復(fù)雜多金屬礦為研究對象，考查尾礦水回用對浮選過程的影響，并探討其影響機(jī)理，為同類礦石的尾礦水合理回用提供理論指導(dǎo).

1 試樣與性質(zhì)

1.1 單礦物性質(zhì)

試驗(yàn)用白鎢礦單礦物取自云南南溫河鎢礦，化學(xué)分析結(jié)果列于表1.由表1可知，白鎢礦礦樣中WO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78.79%，純度為97.75%.

表1 白鎢礦元素分析結(jié)果

1.2 實(shí)際礦物性質(zhì)

實(shí)際礦石取自我國華南某大型硫化礦與氧化礦共生的復(fù)雜多金屬礦山，原礦多元素分析結(jié)果列于表2，主要礦物組成列于表3.由表1、表2可知，原礦品位為0.60%Cu、19.94%S、0.16%WO3，可綜合回收的硫化礦物為黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，氧化礦物為白鎢礦.其中，磁黃鐵礦含量高達(dá)12.695%.脈石礦物主要為云母和石英，其次是方解石、綠泥石、長石和角閃石等.

表2 原礦多元素分析結(jié)果

注：1)單位g/t.

表3 原礦主要礦物組成

1.3 試驗(yàn)用水

試驗(yàn)用水分別為自來水和礦山尾礦水，兩種水的主要金屬離子濃度列于表4.由表4可知，尾礦水中Cu2+,Ca2+,Mg2+和Fe3+濃度均遠(yuǎn)高于自來水.

表4 水樣金屬離子分析結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 尾礦水回用對銅硫浮選的影響

在銅硫浮選條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分別以自來水和礦山尾礦水為試驗(yàn)用水進(jìn)行銅硫浮選閉路試驗(yàn)，以研究尾礦水回用對銅硫浮選的影響.按圖1所示的原則流程進(jìn)行試驗(yàn)，磨礦時添加石灰6 kg/t，銅浮選為一粗三精二掃，添加DY-1 4 g/t、丁基黃藥20 g/t、2號油0.5 g/t、石灰3 kg/t；硫浮選為一粗一精一掃，添加硫酸750 g/t、戊基黃藥120 g/t.試驗(yàn)結(jié)果列于表5，由表5可知，與用自來水相比，使用尾礦水為試驗(yàn)用水所獲得的銅精礦Cu品位顯著下降，而WO3含量升高.同時，硫精礦中S回收率也顯著下降.

圖1 銅硫鎢浮選試驗(yàn)的原則流程Fig.1 The principal flowsheet of copper sulfur tungsten flotation tests

本研究采用的原礦中磁黃鐵礦含量較高，在水和氧氣的作用下，磁黃鐵礦表面可發(fā)生以下反應(yīng)[5]：

(1)

(2)

(3)

(4)

在此循環(huán)反應(yīng)的過程中，產(chǎn)生了大量的酸，致使選礦過程排放的尾礦水呈酸性[6].水體中因此溶解

了大量Ca2+，Mg2+和Fe3+等金屬離子，在尾礦水回用的過程中會對浮選造成不利的影響.此外，尾礦水中不可避免地存在殘留的浮選藥劑，因而造成了銅浮選過程中白鎢礦進(jìn)入銅精礦，使銅精礦中WO3品位升高.

關(guān)于尾礦回水對銅硫浮選的影響，國內(nèi)外學(xué)者都進(jìn)行過一些研究.胡立嵩[3，7]認(rèn)為，浮選用水中懸浮物使銅精礦品位降低，可能是懸浮物將不同礦物包裹，表面性質(zhì)有“趨同縮異”趨向，導(dǎo)致不同礦物對黃藥吸附的差別減??；魏明安[8]指出，礦漿中陽離子對硫化銅礦浮選的影響基本上是由于離子濃度高時消耗了捕收劑而造成的假象抑制；Senior等[9]認(rèn)為，F(xiàn)e3+等金屬離子以氫氧化物形式無選擇性沉淀在黃銅礦等硫化礦物表面，降低了礦物可浮性，也對浮選分離的選擇性造成影響.

表5 尾礦回水對銅硫浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果

2.2 尾礦回水對鎢浮選的影響

2.2.1 尾礦回水對實(shí)際礦物浮選的影響

分別以自來水和尾礦水為試驗(yàn)用水，對硫浮選尾礦進(jìn)行脫硫浮選及鎢粗選試驗(yàn)，以研究尾礦水回用對鎢浮選的影響.試驗(yàn)原則流程如圖1所示，脫硫浮選為一粗一掃，添加Na2CO3750 g/t、戊基黃藥150 g/t、2號油5 g/t；鎢粗選添加碳酸鈉6.5 kg/t、水玻璃1.5 kg/t、TM 100 g/t，試驗(yàn)結(jié)果列于表6.由表6可知，與使用自來水相比，在使用尾礦水的條件下，鎢粗精礦WO3回收率顯著下降.

2.2.2 金屬離子對單礦物浮選的影響及機(jī)理

為了研究尾礦水對鎢浮選的影響機(jī)理，在水玻璃用量1500 mg/L、捕收劑TAB-3 50 mg/L的條件下，考察了Ca2+,Mg2+和Fe3+對白鎢礦單礦物浮選行為以及捕收劑在白鎢礦表面吸附量的影響，結(jié)果如圖2、圖3所示.由圖2、圖3可知，三種離子的存在都明顯降低了白鎢礦的浮選回收率及捕收劑在白鎢礦表面的吸附量.隨著浮選溶液中Ca2+,Mg2+和Fe3+濃度增大，白鎢礦浮選回收率及捕收劑在白鎢礦表面的吸附量逐漸降低.沈慧庭、宮中桂[10]曾提出，隨著礦漿中Ca2+濃度增大，過量的Ca2+與RCOO-作用生成沉淀，不僅消耗捕收劑，而且使分選的選擇性變差，從而惡化了白鎢礦的浮選.由此可知，尾礦水中Ca2+,Mg2+和Fe3+等金屬離子使捕收劑在白鎢礦表面的吸附量降低是導(dǎo)致鎢浮選回收率降低的重要原因之一.

表6 尾礦水對鎢浮選的影響試驗(yàn)結(jié)果

圖2 金屬離子對白鎢礦浮選行為的影響Fig.2 The influence of metal ions on scheelite flotation

圖3 金屬離子對捕收劑在白鎢礦表面吸附量的影響Fig.3 The influence of metal ions on theadsorption capacity of collector in scheelite surface

3 結(jié) 論

(1)銅硫鎢多金屬礦尾礦水回用時，對銅、硫、鎢的浮選都造成了一定程度的不良影響.與使用自來水相比，使用尾礦水所獲得的銅精礦Cu品位降低、WO3含量上升；硫精礦S回收率及鎢粗精礦WO3回收率均顯著下降.

(2)尾礦水中Ca2+,Mg2+，F(xiàn)e3+的存在使捕收劑在白鎢礦表面的吸附量降低，從而使白鎢礦的浮選回收率降低.

(3)尾礦水中Ca2+,Mg2+,Fe3+等金屬離子的存在是尾礦水回用導(dǎo)致銅硫鎢浮選指標(biāo)變差的重要原因之一.

[1] 周強(qiáng)，戈保梁，聶琪．某硫化銅鉬選廠尾礦回水利用研究[J]．礦冶工程，2010,30(3): 40-45．

[2] 陳玉千，松全元．回水中幾種離子對鐵正浮選的影響[J]．中國礦業(yè)，1996，5(2): 32-35．

[3] 胡立嵩，羅廉明．水質(zhì)對大冶鐵礦選礦廠浮選指標(biāo)的影響[J]．有色金屬：選礦部分，2004(3): 29-33．

[4] 劉爽，孫春寶，陳秀枝．鈣、鎂、硫酸根離子對會澤鉛鋅礦硫化礦浮游性的影響[J]．有色金屬：選礦部分，2007(2): 26-28．

[5] GEOFFREY S SIMATE，SEHLISELO N.Acid mine drainage:challenges and opportunities[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering，2014，2(3):1785-1803.

[6] 白潤才，李彬，李三川，等.礦山酸性廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及進(jìn)展[J].長江科學(xué)院院報，2015，32(2):14-19.

[7] 胡立嵩，羅廉明.選礦廢水中懸浮物對磨礦和浮選影響的研究[J].云南冶金，2005，34(3)：17-19.

[8] 魏明安，孫傳堯.礦漿中的難免離子對黃銅礦和方鉛礦浮選的影響[J].有色金屬，2008, 60(2)：92-95.

[9] SENIOR G D，等. 金屬氫氧化物與捕收劑對黃銅礦浮選的影響[J].國外金屬礦選礦，1991(10):14-23.

[10] 沈慧庭，宮中桂．白鎢礦浮選中方解石的影響及消除影響的方法和機(jī)理研究[J]．湖南有色金屬，1996，12(2)：36-39.

Research on the influence of tailing water recycling on the flotation of copper-sulfur-tungsten polymetallic ore

LI Rui，CHEN Yuanlin

GuangdongInstituteofResourcesComprehensiveUtilization，StateKeyLaboratoryofRareMetalsSeparationandComprehensiveUtilization，GuangdongProvincialKeyLaboratoryofDevelopmentandComprehensiveUtilizationofMineralResource，Guangzhou510650，China

In the complex copper-sulfur-tungsten polymetallic ore,the content of pyrrhotite easily being oxidized is very high,as a result,the acidity and metal ions content of tailing water are also high. In the light of this，the influence of tailing water on flotation and the influence mechanism were discussed in this paper.The results shows that: compared with using fresh water,with the use of tailing water in flotation experiments,the grade of Cu in copper concentrate decreased while the content of WO3increased instead. Both the recoveries of S in sulfur concentrate and WO3in tungsten rough concentrate decreased.The Ca2+,Mg2+,Fe3+in tailing water would decrease the adsorption amount of collector on scheelite surface,and then brought adverse influenced to the flotation of scheelite.

polymetallic ore; pyrrhotite; tailing water recycling; metal ions

1673-9981(2016)03-0224-05

2016-07-05

廣東省省級科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014B070706024);廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(201504010011);廣東省專項(xiàng)資金項(xiàng)目(2016GDASPT-0104)

李瑞(1989-)，男，江西贛州人，碩士.

TD923

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