某高砷含鉍硫精礦的浮選分離試驗

鄒堅堅胡　真冉金城，3姚艷清，3李漢文

（1.廣東省資源綜合利用研究所，廣東廣州510650；2.稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東廣州510650；3.昆明理工大學國土資源工程學院，昆明650093）

鉍因理化性質獨特而成為重要的冶金添加劑，以及低熔點合金、藥品、化學品的重要原料。鉍作為分散稀有金屬元素，雖然礦物種類繁多，但單一鉍礦床極少，多伴生在含鉍多金屬硫化礦中[1]。毒砂在多金屬硫化礦中較常見，而鉍精礦對砷含量有十分嚴格的要求[2]。然而，毒砂與鉍礦物的密度及可浮性差異微小，導致無論采用重選還是浮選方法分離砷鉍均十分困難，處理不當極易導致鉍精礦砷含量超標[3-5]。有的礦山選擇賤賣高砷鉍精礦，有的甚至不對鉍加以回收，造成鉍資源的浪費。因此，從高砷含鉍硫精礦中回收鉍是選礦領域的一大難題。

試驗將以某高砷含鉍硫精礦為對象，采用磁浮聯(lián)合工藝研究鉍、砷、硫高效分離的工藝流程及浮選藥劑制度，以實現(xiàn)經(jīng)濟價值的最大化。

1　試樣

某高砷含鉍硫精礦主要化學成分分析結果見表1，主要礦物組成見表2，鉍化學物相分析結果見表3。

由表1可知：試樣中的主要有價組分為鉍和硫，含量分別為0.67%和34.52%，砷含量高達3.97%。

由表2可知：試樣中的主要礦物為磁黃鐵礦，主要含砷礦物為毒砂，鉍主要以自然鉍和輝鉍礦形式存在，脈石礦物含量均較低，主要為少量的蛇紋石、滑石、長石和石英等。

由表3可知：試樣中的鉍主要以自然鉍和硫化鉍的形式存在，占有率分別為82.09%和14.93%。

試樣中鉍礦物的解離度僅為53.22%，與磁黃鐵礦等硫化物連生的鉍占38.57%，還有8.21%的鉍與脈石等其他礦物連生。因此，要高效回收鉍還必須對試樣進行再磨，以實現(xiàn)鉍礦物的充分單體解離。

2　試驗方案

根據(jù)礦物組成測定結果，試樣中磁黃鐵礦含量高達85.92%，基于磁黃鐵礦與鉍礦物、毒砂之間的磁性差異，可通過磁選工藝實現(xiàn)磁黃鐵礦與鉍礦物等其他礦物的分離，然后在高堿環(huán)境下，采用高效抑制劑抑砷浮鉍，從而實現(xiàn)鉍、砷分離。試驗原則流程見圖1。

3　試驗結果與討論

3.1　條件試驗

3.1.1磨礦細度試驗

磨礦細度試驗采用磁選工藝流程。根據(jù)試樣中磁黃鐵礦具有磁性強弱連續(xù)分布的特點，即既有強磁性的磁黃鐵礦，又有弱磁性的磁黃鐵礦，因此，確定采用弱磁選+強磁選流程選別磁黃鐵礦。

弱磁選采用ZCT型筒式磁選機，磁場強度為258.85 kA/m；強磁選采用SSS-1-145型周期式高梯度磁選機，磁介質棒直徑為1.5 mm，沖程為17 mm，沖次為188 r/min，脈動頻率為50 Hz，背景磁感應強度為0.60 T，試驗結果見表4。

表4表明，隨著磨礦細度的提高，非磁性產(chǎn)品鉍品位下降，鉍、砷回收率均呈先快后慢的上升趨勢。綜合考慮，確定磨礦細度為-0.074 mm占87%。

3.1.2鉍、砷分離浮選條件試驗

鉍、砷分離浮選條件試驗采用1次粗選流程。

3.1.2.1砷抑制劑種類及用量試驗

鉍礦物與毒砂的天然可浮性均較好，但在堿性介質下二者疏水性有明顯差異。毒砂在堿性條件下易氧化，在其礦物表面形成親水性的Fe（AsO4）·2H2O薄膜[6]，從而導致可浮性受抑制；而鉍礦物在堿性條件下則仍保持較好的可浮性。

腐植酸鈉[7]是良好的砷礦物抑制劑；糊精碳鏈上同時存在多種官能團和極性基團，對毒砂也有抑制效果，也是毒砂的有效抑制劑；SP是本課題組自主研發(fā)的一種高效無機砷抑制劑，配合石灰在堿性介質中使用對毒砂表現(xiàn)出良好的抑制效果。試驗將比較單獨使用石灰、石灰+腐植酸鈉、石灰+糊精及石灰+SP為抑制劑時的砷、鉍分離效果。

砷抑制劑種類及用量試驗固定活化劑硝酸鉛的用量（對試樣，下同）為150 g/t，捕收劑兼起泡劑BIC用量為150 g/t，試驗結果見表5。

表5表明，石灰、石灰+SP、石灰+糊精、石灰+腐植酸鈉均能有效抑制毒砂，以石灰+SP的抑砷效果最好，不僅鉍粗精礦鉍品位、鉍回收率均較高，而且砷含量、砷回收率均明顯較低。綜合考慮，確定鉍粗選的砷抑制劑石灰+SP的用量為3 000+800 g/t。

3.1.2.2活化劑種類及用量試驗

由表5可知，在浮鉍時石灰+SP可較好地抑制毒砂，實現(xiàn)鉍、砷的有效分離。為探究強化鉍礦物回收的可能性，分別考察了常規(guī)活化劑硫酸銅、硝酸鉛對浮鉍指標的影響?；罨瘎┓N類及用量試驗固定石灰+SP的用量為3 000+800 g/t，BIC用量為150 g/t，試驗結果見表6。

表6表明，隨著2種活化劑用量的增大，鉍粗精礦鉍回收率均有所提升，但以硫酸銅為活化劑時的鉍粗精礦鉍品位和鉍回收率均低于以硝酸鉛為活化劑時，且砷含量和砷回收率均較高；隨著硝酸鉛的用量增大，鉍粗精礦鉍品位先維持在高位后小幅下降，鉍回收率呈先快后慢的上升趨勢。綜合考慮，確定鉍粗選的活化劑硝酸鉛的用量為150 g/t。

3.1.2.3捕收劑種類及用量試驗

乙硫氮是堿性條件下浮鉍的常用捕收劑，BIC是本課題組自主研發(fā)的浮鉍酯類捕收劑，對鉍礦物浮選具有良好的選擇性捕收效果。捕收劑種類及用量試驗固定石灰+SP的用量為3 000+800 g/t，硝酸鉛的用量為150 g/t，采用乙基黃藥或乙硫氮為捕收劑時以2#油為起泡劑，用量均為10 g/t，試驗結果見表7。

表7表明，BIC作為鉍砷分離浮選鉍礦物的的捕收劑效果更好：隨著BIC用量的增大，鉍粗精礦鉍品位小幅下降，鉍回收率顯著升高，砷品位和砷回收率微幅上升。綜合考慮，確定鉍粗選捕收劑BIC用量為150 g/t。

3.2　全流程試驗

在磁選脫除磁黃鐵礦、浮選分離鉍砷條件試驗基礎上進行了全流程試驗，試驗流程見圖2，結果見表8。

表8表明，根據(jù)試樣中磁黃鐵礦磁性變化較大的特點，采用如圖所示的弱磁選+強磁選聯(lián)合流程及工藝條件，實現(xiàn)了磁黃鐵礦與毒砂和鉍礦物等非磁性礦物的有效分離，獲得了硫品位為32.67%、含砷0.46%、硫回收率為77.28%的硫精礦；根據(jù)鉍礦物與毒砂在堿性礦漿中可浮性的差異，采用抑砷浮鉍工藝流程及藥劑制度，獲得了鉍品位為50.19%、鉍回收率為80.33%、含砷僅為0.45%的鉍精礦，以及砷品位為20.78%、砷回收率為90.49%的砷精礦，取得了良好的硫、鉍、砷分離指標。

4　結論

（1）某高砷含鉍硫精礦中的主要有價組分為鉍和硫，含量分別為0.67%和34.52%，砷含量高達3.97%；試樣中的主要礦物為磁黃鐵礦、含量達85.92%，主要含砷礦物為毒砂、含量為8.83%，鉍主要以自然鉍和輝鉍礦形式存在、含量分別為0.54%和0.15%，脈石礦物含量均較低，主要為少量的蛇紋石、滑石、長石和石英等；試樣中自然鉍和硫化鉍的占有率分別為82.09%和14.93%。試樣中的主要有用礦物單體解離度不高，其中鉍礦物的解離度僅為53.22%，與磁黃鐵礦等硫化物連生的鉍占38.57%，還有8.21%的鉍與脈石等其他礦物連生。

（2）試樣采用1次弱磁選+1次強磁選選硫，1粗2精2掃、中礦順序返回流程浮選分離鉍、砷，最終獲得了硫品位為32.67%、含砷0.46%、硫回收率為77.28%的硫精礦，鉍品位為50.19%、鉍回收率為80.33%、含砷僅為0.45%的鉍精礦，以及砷品位為20.78%、砷回收率為90.49%的砷精礦，取得了良好的硫、鉍、砷分離效果，實現(xiàn)了該高砷含鉍硫精礦的高效綜合回收利用。

（3）試驗采用弱磁選+強磁選的聯(lián)合流程高效脫除磁性差異較大的磁黃鐵礦，大大減少了鉍、砷浮選分離的礦量，降低了磁黃鐵礦對后續(xù)浮選的影響。