應用重選—浮選聯(lián)合工藝綜合回收窯渣中金、銀的試驗研究

李國棟，劉 劍，郭艷華，彭貴雄

1西北礦冶研究院 甘肅白銀 730900

2江西理工大學資源與環(huán)境工程學院 江西贛州 341000

濕 法煉鋅過程會產生大量的鋅浸出渣，為了回收渣中鉛、鋅等金屬，常規(guī)方法是將浸出渣添加一定比例的焦炭、石灰等，應用回轉窯在高溫還原氣氛中進行揮發(fā)焙燒回收。焙燒作業(yè)僅能回收鉛、鋅等具有揮發(fā)性的金屬，而浸出渣中大部分金、銀等難揮發(fā)的金屬則在回轉窯窯渣 (以下簡稱“窯渣”) 中進一步富集。窯渣是具有巨大潛力的二次資源，由于窯渣在高溫焙燒過程中成為半熔化狀態(tài)，許多有價元素以金屬或合金態(tài)存在，或者形成各種化合物，且在焙燒結束后經水淬，窯渣的硬度較大[1]，為窯渣中有價組分的回收帶來了一定的難度，常規(guī)的選礦工藝很難綜合性地回收窯渣中的有價組分。王立麗等人[2]采用浮選脫碳—脫碳尾礦氰化選銀的工藝流程回收窯渣中的銀，可獲得碳脫除率為 95.07%、銀氰化浸出率為 86.39% 的選礦指標；劉霞[3]應用碳、銀優(yōu)先浮選的工藝，閉路試驗得到碳品位為 75.48%、回收率為86.20% 的精煤和含銀 869 g/t、回收率為 71.38% 的銀精礦，較好地實現(xiàn)碳、銀的高效浮選回收；吳春香等人[4-5]應用碳銀優(yōu)先和浮選—磁選聯(lián)合工藝流程分別進行兩類窯渣的中碳、銀和鐵的綜合回收，實現(xiàn)了窯渣資源的綜合利用。筆者以西部某濕法煉鋅廠鋅回轉窯產生的水淬渣為研究對象，針對窯渣的礦石性質，提出重選—浮選聯(lián)合工藝綜合回收窯渣中的金、銀，為窯渣的二次資源綜合再利用提供技術借鑒。

1 礦石性質

窯渣的化學多元素分析、金礦物嵌布粒度分析結果、銀物相分析以及主要礦物的相對含量如表 1～ 4所列。

表1 窯渣多元素分析結果Tab.1 Multi-element analysis results of kiln slag %

表2 金礦物嵌布粒度分析結果Tab.2 Analysis results of embedded size of gold mineral %

表3 銀物相分析結果Tab.3 Analysis results of sliver phase

表4 窯渣主要礦物的相對含量Tab.4 Relative content of main minerals in kiln slag %

從表 1可以看出，該窯渣中 Au、Ag的品位分別為 1.78 g/t和 202.40 g/t，脈石礦物主要是以含鐵和含氧化硅的礦物為主。從表 2可以看出，金礦物主要嵌布在 300～ 37 μm，占有率為 67.00%，說明窯渣中粗粒和中粒金所占比例較大，可以利用重選回收。從表3可以看出，銀礦物主要以硫化銀和金屬銀的形式賦存。從表 4可以看出，窯渣中脈石礦物主要以石英、玻璃質為主，金屬礦物主要以鐵的硫氧化合物、類磁鐵礦及褐鐵礦為主。

2 試驗結果與討論

工藝礦物學研究結果表明，窯渣中的金以粗粒和中粒金礦物所占比例較大。由于金礦物的密度較大，考慮用尼爾森重選機來回收窯渣中的金礦物，而銀礦物與脈石礦物密度差異較小，不易在尼爾森重選時回收，但銀礦物主要以硫化銀和單質銀的形式賦存，且與窯渣中的硫化物伴生關系緊密，可以考慮用浮選回收。因此，筆者針對該窯渣礦石性質的特點，采用重—浮聯(lián)合工藝流程，即將窯渣在一定磨礦細度下進行尼爾森重選，重選尾礦以硫酸銅為活化劑、丁銨黑藥為捕收劑進行浮選的工藝流程，來實現(xiàn)窯渣中金、銀綜合回收的目的。

2.1 磨礦細度試驗

磨礦細度條件試驗中尼爾森重選機的固定工藝參數為：給礦速度為 2 kg/min，礦漿質量分數為 40%，流態(tài)化水水量為 3.0 L/min，擴大重力倍數為 50g。磨礦細度的試驗流程如圖 1所示，試驗結果如表 5所列。

圖1 磨礦細度的試驗流程Fig.1 Process flow of test for grinding fineness

從表 5可以看出，隨著磨礦細度的增加，金精礦的品位呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，金回收率則呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；銀的品位隨著磨礦細度的增加而降低，但回收率則呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且在磨礦細度為 -0.074 mm含量 75% 時達到最大。綜合考慮，窯渣尼爾森重選—重選尾礦再浮選的適宜細度為-0.074 mm含量 75%。

表5 磨礦細度試驗結果Tab.5 Results of test for grinding fineness

2.2 尼爾森重選條件試驗

2.2.1 擴大重力倍數試驗

在磨礦細度為 -0.074 mm占 75%、給礦速度為 2 kg/min、礦漿質量分數為 40%、流態(tài)化水水量為 3.0 L/min的固定條件下進行尼爾森重選機擴大重力倍數試驗，試驗流程如圖 1所示，試驗結果如圖 2所示。

圖2 擴大重力倍數試驗結果Fig.2 Results of test for expanded gravity multiple

不同的礦物在離心力所產生的強化重力場內，輕重礦物之間的密度差被放大，從而更容易進行分選。從圖 2可以看出，隨著擴大重力倍數的增加，金精礦的品位先升高，且在重力倍數為 70g后變化趨于緩和；而金的回收率在相同條件下也達到了最大值。綜合考慮，擴大重力的倍數選擇 70g為宜，此時金的品位和回收率分別為 207.17 g/t和 68.58%。

2.2.2 流態(tài)化水水量試驗

在尼爾森重選機工作時，流態(tài)化沖洗水在壓力作用下沿著切線以逆時針方向將分相旋錐內的輕礦物沖刷進入尾礦管后排出，流態(tài)化沖洗水的水量也是影響試驗結果的主要因素。因此，在磨礦細度為-0.074 mm占 70%、給礦速度 2 kg/min、礦漿質量分數 40%、擴大重力倍數 70g的工藝參數下考察流態(tài)化水水量對試驗結果的影響。試驗流程如圖 1所示，試驗結果如圖 3所示。

圖3 流態(tài)化水水量試驗結果Fig.3 Results of test for fluidized water flow

從圖 3可以看出，隨著流態(tài)化水水量的增加，金精礦的品位呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢，而回收率則呈現(xiàn)降低的總趨勢。綜合考慮，應用尼爾森選礦機回收窯渣中的金時，選擇的流態(tài)化水水量為 3.5 L/min較為適宜。

2.2.3 給礦速度試驗

給礦速度的試驗工藝條件：磨礦細度 -0.074 mm占 75%，礦漿質量分數 40%，擴大重力倍數 70g，流態(tài)化水水量 3.5 L/min。試驗流程如圖 1所示，試驗結果如圖 4所示。

圖4 給礦速度試驗結果Fig.4 Results of test for feeding velocity

從圖 4可以看出，隨著給礦速度的加快，尼爾森選礦機對窯渣中金的回收效率降低，雖然金的回收率呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，但品位卻呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢。綜合考慮，選擇給礦速度為 2.0 kg/min，此時金精礦的品位和回收率分別為 207.17 g/t和 68.52%。

2.2.4 礦漿質量分數試驗

在磨礦細度 -0.074 mm占 75%、給礦速度為 2 kg/min、流態(tài)化水水量 3.5 L/min、擴大重力倍數為70g的固定工藝參數的條件下探索了礦漿質量分數對試驗結果的影響，試驗流程如圖 1所示，試驗結果如圖 5所示。

圖5 礦漿質量分數試驗結果Fig.5 Results of test for slurry mass fraction

從圖 5可知，隨著礦漿質量分數的增加，金精礦的品位呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢，但回收率卻呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，且在質量分數為 45% 后變化趨于緩和。綜合考慮磨礦細度條件試驗確定的磨礦細度以及尼爾森選礦機在流程中的位置等因素，選取礦漿質量分數為 45% 作為尼爾森選礦機回收窯渣中金時的給礦質量分數，對應的精礦金品位為 204.57 g/t，回收率為 69.55%。

2.3 浮選條件試驗

2.3.1 CuSO4用量試驗

銀粗選 CuSO4用量試驗流程如圖 6所示，試驗結果如圖 7所示。

圖6 銀粗選 CuSO4 用量試驗流程Fig.6 Process flow of test for CuSO4 dosage for silver roughing

圖7 銀粗選 CuSO4 用量試驗結果Fig.7 Results of test for CuSO4 dosage for silver roughing

從圖 7可以看出，隨著 CuSO4用量的增加，銀品位呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢；銀回收率先升高，且在 CuSO4用量達到 200 g/t后變化趨于緩和。綜合考慮，銀粗選時 CuSO4用量選擇用 200 g/t較為適宜。

2.3.2 丁銨黑藥用量試驗

丁銨黑藥用量試驗流程如圖 6所示，試驗結果如圖 8所示。

圖8 丁銨黑藥用量試驗結果Fig.8 Results of test for ammonium dibutyl dithiophosphate dosage

從圖 8可以看出，丁銨黑藥的用量對浮選回收銀的影響較大，隨著丁銨黑藥用量的增加，銀品位有降低的趨勢；回收率則持續(xù)升高，在丁銨黑藥用量達到 300 g/t后，回收率增加趨于緩和。綜合考慮，銀粗選時丁銨黑藥用量以 300 g/t為宜，此時銀粗選中銀的品位和回收率分別為 460.22 g/t和 80.22%。

2.4 閉路試驗

應用重選—浮選聯(lián)合工藝從窯渣中回收金銀的閉路試驗流程如圖 9所示，試驗結果如表 6所列。

圖9 閉路試驗流程Fig.9 Process flow of closed-circuit test

由表 6可以看出，窯渣在磨礦細度為 -0.074 mm含量為 75% 的條件下，經過一次尼爾森重選后可獲得一個金品位為 204.20 g/t、金回收率為 69.77% 的金精礦；尼爾森尾礦再經過一次粗選、兩次精選和一次掃選的閉路流程作業(yè)后，又可獲得一個含銀為 825.50 g/t、銀回收率為 77.82% 的銀精礦。

表6 閉路試驗結果Tab.6 Results of closed-circuit test

3 結論

(1) 某窯渣中 Au、Ag的品位分別為 1.78 g/t和202.40 g/t，脈石礦物主要是以含鐵和含氧化硅的礦物為主；窯渣中的金以粗粒和中粒金所占比例較大，銀主要以硫化物或者金屬銀的形式賦存。

(2) 應用重選—浮選聯(lián)合工藝流程回收窯渣中金、銀，閉路試驗結果表明：在磨礦細度 -0.074 mm占 75%、給礦速度為 2 kg/min、流態(tài)化水水量為 3.5 L/min、擴大重力倍數為 70g、給礦質量分數為 45%的工藝條件下進行尼爾森重選后，可獲得一個金品位為 204.20 g/t、金回收率為 69.77% 的金精礦；尼爾森尾礦再添加 CuSO4、丁銨黑藥和松醇油后，經過一次粗選、兩次精選和一次掃選的閉路流程作業(yè)，又可獲得一個含銀為 825.50 g/t、銀回收率為 77.82% 的銀精礦；應用重選—浮選聯(lián)合工藝流程，可實現(xiàn)窯渣中金、銀的綜合回收。