氧壓浸出鋅冶煉硫回收浮選工藝探討

馬元剛 李耀山 李小軍

西部礦業(yè)股份有限公司鋅業(yè)分公司，青海西寧 811600

1 工藝概述

經(jīng)過氧壓浸出后，大部分硫磺單質(zhì)均聚集在浸出渣中。浸出渣將作為硫回收工序的原料，用浸出渣泵將浸出渣輸送至粗選槽，粗選是由五個粗選槽串聯(lián)組成，浸出渣進(jìn)入粗選槽后，通過鼓風(fēng)、浮選攪拌、濃度等一系列工藝調(diào)整后產(chǎn)出泡沫層和底流。泡沫層再依次經(jīng)過四個精選槽。底流則依次進(jìn)入五個掃選槽。精選槽泡沫層為硫精礦產(chǎn)品，掃選底流為尾礦渣產(chǎn)品，精選底流、掃選泡沫層均再次進(jìn)入粗選循環(huán)。浮選工藝產(chǎn)品有兩種，其一為硫精礦，其二為尾礦渣。硫精礦通過帶式過濾機(jī)除掉水份后進(jìn)入干燥機(jī)再次脫水，干燥的硫精礦通過皮帶進(jìn)入旋流器進(jìn)行加熱融化。融化后的硫精礦儲存在粗硫池，再將熔融的硫精礦泵至熔融熱過濾機(jī)進(jìn)行循環(huán)過濾。過濾后的硫磺儲存在精硫池，用硫磺輸送泵泵至硫磺造粒機(jī)進(jìn)行制粒，成品硫磺通過打包后儲存于硫磺倉庫。工藝流程圖如圖1。

圖1 工藝流程圖

2 浮選探討

泡沫浮選原理是依據(jù)各種礦物質(zhì)的表面性質(zhì) （濕潤性） 的差異，在礦漿中借助于氣泡的浮力選分礦物的過程。硫回收浮選則是利用硫磺具有很強(qiáng)的疏水性，將硫磺顆粒與其他的金屬氧化礦、非金屬礦分離。硫磺是天然可浮性很強(qiáng)的物質(zhì)，所以，在硫浮選中是不需要添加輔料便可以順利浮選出硫磺單質(zhì)。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中卻并非如此順利，硫回收原料是來自于上工序氧壓浸出，其產(chǎn)生硫磺單質(zhì)的化學(xué)原理：

氧壓浸出產(chǎn)品是ZnSO4，在氧浸過程中為了減少硫磺單質(zhì)對未反應(yīng)完全的硫化物包裹，會在氧浸過程中加入分散劑。分散劑量的或多或少均會對硫回收造成一定的影響。

2.1 浸出渣物料成分分析

（1） 對浸出渣物料進(jìn)行物相分析：

圖2 浸出渣XRD圖譜

固相：①金屬礦—鈉黃鐵礬、鉛鐵礬、菱鉛礬、氧化鈦鈷等；②非金屬礦—云母、石英、高嶺土、重晶石、方解石等，還有最主要的硫磺單質(zhì)。

液相：水、硫酸鹽溶液。

（2） 物料成分化驗(yàn)分析：

表1 物料成分?jǐn)?shù)據(jù)

從工藝角度思考，生產(chǎn)前對原料的物料成分的掌控是對生產(chǎn)最基本的管控，從物料成分化驗(yàn)數(shù)據(jù)可得：物料當(dāng)中S單質(zhì)是含量最多的，金屬礦中Fe的含量最高占有17%左右，其次就是Zn、Pb。而非金屬礦中SiO2的含量最高占有14%左右。在試生產(chǎn)期間硫回收浮選遲遲不能正常，其主要原因是由于上工序使用添加劑，用量過大導(dǎo)致硫磺顆粒反被其他金屬礦和非金屬礦包裹。S單質(zhì)和木質(zhì)磺酸鈣、聚丙烯酰胺、金屬礦、非金屬礦等交織在一起，給后續(xù)浮選帶來很大的制約。從浸出渣試樣化驗(yàn)結(jié)果中看，S單質(zhì)的含量基本穩(wěn)定在44%左右，但是通過浮選后硫精礦含S卻只有57%左右。該物料通過浮選時，泡沫層附著有穩(wěn)定性強(qiáng)的金屬礦，導(dǎo)致泡沫層在溢流槽物料滯停現(xiàn)象，即使加入大量的浮選補(bǔ)充液也不能解決該問題，要解決該問題必須通過調(diào)整工藝破壞交織的現(xiàn)象，使得S單質(zhì)裸露在物料中，這樣才能利用S的天然可浮性更好的浮選。

3 影響浮選的因素

3.1 粒度

粒度過大過小都不利于浮選生產(chǎn)，粒度太小，物料的比表面積大，不同細(xì)粒礦物質(zhì)容易互相凝聚而非選擇性凝聚，細(xì)粒容易附著在粗粒物質(zhì)的表面，給浮選帶來制約；其次，細(xì)粒具有大的比表面積和表面能，細(xì)粒具有很強(qiáng)的吸附能力，在與氣泡進(jìn)行進(jìn)行接觸時，在氣泡表面的附著效率低，并且使得泥礦包裹在氣泡上使得氣泡上浮的過程中出現(xiàn)制約。而粒度過大則在氣泡上浮的過程中容易破碎，部分附著物又沉積于物料中，不利于浮選。浮選原料采用上工序的浸出渣，因此粒度大小比較恒定。-200目通過率是100%，-325目通過率是96%，在實(shí)際生產(chǎn)中粒度大小對于浮選影響不是很大。

3.2 礦漿濃度

濃度是可控性比較強(qiáng)的一個影響因素，其濃度影響的原理是硫磺單質(zhì)在物料中的分散度影響到在氣泡上面的附著效率，并且在帶有附著硫磺的氣泡在上升過程中，若是濃度太大則會使得氣泡破滅。濃度太小附著效率低，并且流動性大而影響浮選時間。

圖2 礦漿濃度與浮選含硫量關(guān)系圖

由圖可見，濃度和浮選含硫量是呈先上升后下降的趨勢。當(dāng)其他影響因素是一定的時候，濃度在1～1.4kg/L時隨著濃度的增加浮選含硫量增大，而過了1.4kg/L這個峰值后，隨著濃度的增加浮選含硫量呈下降趨勢。在浮選工藝中可根據(jù)物料成分的不同、浮選攪拌、浮選槽等配套設(shè)施不同而實(shí)驗(yàn)性的確定浮選最佳濃度。

3.3 鼓風(fēng)量、攪拌強(qiáng)度

在浮選工藝中，鼓風(fēng)量的大小、和攪拌強(qiáng)度的強(qiáng)弱直接影響氣泡的形成速率及泡沫的上升速率，鼓風(fēng)量和攪拌強(qiáng)度的影響也是正常生產(chǎn)當(dāng)中可控的因素。在浮選原理中浮選氣泡的大小可用

以下公式進(jìn)行測算：

d——礦粒力度；

δ?！V漿密度；

a——假定罩蓋系數(shù)為1；

δ礦——礦粒密度。

通過以上計(jì)算結(jié)果，可根據(jù)所需最小氣泡大小來對攪拌強(qiáng)度和鼓風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整。在實(shí)際生產(chǎn)中控制鼓風(fēng)量是：4～8m3/min·臺，不同的生產(chǎn)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)整。

3.4 浮選溫度和PH

浮選溫度和PH是影響浮選的重要因素，在硫回收浮選中由于氧浸后的浸出渣溫度較高，通常會通過冷卻器進(jìn)行降溫，降溫后溫度要求在65℃左右，進(jìn)入浮選槽后溫度在60℃左右。硫回收浮選中未曾使用捕收劑、起泡劑、抑制劑等添加劑，故溫度對浮選劑的影響是沒有的，但是溫度高低能影響礦物質(zhì)的表面能，對部分氧化礦可提供水解成難溶性物質(zhì)的條件，因此，溫度的控制是非常有必要的。

PH值得大小對浮選影響的重要原因是溶液呈酸或者呈堿性均影響氧化礦的分解。其次PH能影響礦物質(zhì)電位，直接影響礦物質(zhì)結(jié)合及泡沫附著等，在該公司實(shí)際生產(chǎn)中通過反復(fù)試驗(yàn)ph為5時浮選含硫量最高。

4 結(jié)語

硫單質(zhì)是天然可浮性物質(zhì)，但是在氧壓浸出渣中，由于上工序加入木質(zhì)磺酸鈣和聚丙烯酰胺，量的大小不穩(wěn)定，導(dǎo)致下工序硫回收浮選工藝的變動，在浮選過程中熟知浸出渣原料硫的存在形式，物相的組成，根據(jù)物相組成調(diào)節(jié)工藝。