某尾礦綜合回收選礦實(shí)驗(yàn)研究

（西北礦冶研究院，甘肅 白銀 730900）

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用過程中會(huì)產(chǎn)生大量的尾礦，如果把這些尾礦綜合利用起來,不僅可以延長礦產(chǎn)資源使用的年限,還可以節(jié)省大量用地，減輕環(huán)境污染，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

甘肅某尾礦庫所儲(chǔ)尾礦主要為選礦廠選銅后的尾砂，這些堆存的尾礦土壤化過程慢，且顆粒較小，遇風(fēng)易揚(yáng)塵，給環(huán)境造成不利影響。為減少堆存對(duì)環(huán)境造成的壓力，本文對(duì)該尾礦代表性礦樣進(jìn)行了選礦實(shí)驗(yàn)研究，最終采用硫浮選-浮選尾礦脫泥-石英反浮選的工藝方案有效的回收了尾礦中的黃鐵礦和石英，工藝獲得的硫精礦可直接銷售，石英精礦可作為冶煉造渣原料，尾礦可用作燒制硅酸鹽水泥的原料，實(shí)現(xiàn)了該尾礦資源的全綜合利用，在降低了環(huán)境污染的同時(shí)提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 原料性質(zhì)

原料主要金屬礦物為黃鐵礦、褐鐵礦，還有微量的黃銅礦、輝銅礦，非金屬礦物主要為石英、長石、綠泥石、絹云母等，多元素分析結(jié)果見表1。

表1 原礦多元素分析結(jié)果/%Table 1 Multi-element analysis results of the raw ore

表1 結(jié)果表明該尾礦具有回收價(jià)值的物質(zhì)有硫、二氧化硅，還有少量銅。為研究銅礦物的可回收性，對(duì)原料進(jìn)行了粒度分析，分析結(jié)果見表2。

從表2 可看出，銅礦物粒度差異較大，粗粒級(jí)和細(xì)粒級(jí)分布均較多，+74 μm和-10 μm粒級(jí)中的銅占有率分別為31.62%和27.18%，可見銅硫分離需進(jìn)行再磨作業(yè)，但多元素分析結(jié)果表明銅硫含量比極低，故銅礦物回收經(jīng)濟(jì)性低，不對(duì)該尾礦中的銅礦物進(jìn)行單獨(dú)回收。

表2 原料粒度分析結(jié)果Table 2 Analysis results of particle size of the raw materials

2 結(jié)果與討論

原料性質(zhì)研究結(jié)果表明，該尾礦可綜合回收的物質(zhì)主要有硫、二氧化硅。含硫礦物可銷售至硫酸廠生產(chǎn)硫酸，純度較高的石英精礦可作為造渣原料銷售至冶煉廠，故而本次選礦實(shí)驗(yàn)研究主要目的是回收黃鐵礦，石英。結(jié)合原料礦物組成及粒度分析結(jié)果，經(jīng)過大量探索試驗(yàn)，最終采用硫浮選—浮選尾礦脫泥—石英反浮選的工藝方案進(jìn)行該尾礦的綜合回收。

2.1 硫浮選實(shí)驗(yàn)

2.1.1 活化劑探索實(shí)驗(yàn)

常規(guī)的硫礦物活化劑有無機(jī)酸、硫酸鹽、碳酸鹽等，為確定較佳的活化劑種類，在工藝流程和其它工藝條件相同條件下，進(jìn)行了硫粗選活化劑探索實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)工藝流程見圖1，結(jié)果見表3。結(jié)果表明：硫酸銅和硫酸的活化效果較佳，綜合經(jīng)濟(jì)因素，選取硫酸作為硫粗選活化劑。

圖1 硫粗選活化劑探索實(shí)驗(yàn)工藝流程及條件Fig.1 Technological process and condition of activator exploration test of sulfur roughing

表3 硫粗選活化劑探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Activator exploration test results of sulfur roughing activator

2.1.2 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

為確定硫粗選的較佳磨礦細(xì)度，分別進(jìn)行了原料直接調(diào)漿浮選和不同細(xì)度條件下的浮選實(shí)驗(yàn)研究（原料不磨礦時(shí)的細(xì)度為70% -0.074 mm），結(jié)果見圖2。

圖2 硫粗選磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Grinding fineness test results of sulfur roughing

由圖2 可知，隨著磨礦細(xì)度的增大，硫粗精礦中硫品位逐漸降低，硫回收率先增后減，但增加幅度不明顯，可見原料磨礦再選經(jīng)濟(jì)性差，可不進(jìn)行磨礦直接調(diào)漿后進(jìn)行浮選。

2.1.3 硫酸用量實(shí)驗(yàn)

硫酸作為黃鐵礦活化劑，用量多少不僅影響黃鐵礦浮選的活化效果，還在影響礦漿pH 值的同時(shí)影響捕收劑黃藥的捕收效果，為確定較佳的硫浮選硫酸用量，進(jìn)行了硫酸用量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 硫粗選硫酸用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Test results of sulfur dosage of roughing

從圖3 可看出，隨著硫酸用量的增大，硫品位變化不明顯，硫回收率逐漸上升，用量增大至2000 g/t 時(shí)，硫回收率增加不再明顯，繼而呈下降趨勢，較佳硫酸用量為2000 g/t。

2.2 石英反浮選實(shí)驗(yàn)

選硫后的尾礦主要成分是石英，含二氧化硅為77%，進(jìn)行了石英提純研究。石英可浮性差，常用的石英提純工藝是在強(qiáng)酸性條件下，浮選長石、云母等其他脈石礦物，即石英反浮選法。

2.2.1 脫泥實(shí)驗(yàn)

原礦粒度分析結(jié)果表明該尾礦細(xì)粒級(jí)占有率較大，若不脫泥直接進(jìn)行石英反浮選，不僅藥劑消耗量大，浮選時(shí)間長，且分選效果差，難以得到純度較高的石英精礦，故而石英反浮選前需先進(jìn)行沉降脫泥作業(yè)。

以浮硫的尾礦作為給礦，將給礦均分為500 g/份的礦樣，每份礦樣沉降不同時(shí)間后，固定相同的浮選條件，石英反浮選工藝流程見圖4，石英精礦產(chǎn)率和精礦中二氧化硅品位與礦泥脫除率的關(guān)系見圖5。

圖4 脫泥試驗(yàn)工藝流程及條件Fig.4 Technical process and condition of desliming test

圖5 脫泥實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Results of disliming test

圖5結(jié)果表明，礦泥脫除率越大，石英精礦純度越大，產(chǎn)率越低，當(dāng)?shù)V泥脫除率增至35%左右時(shí)，石英精礦中二氧化硅的品位大于90%，綜合試驗(yàn)指標(biāo)和資源利用率，確定較佳的礦泥脫除率為35%（相對(duì)給礦）。

2.2.2 捕收劑探索實(shí)驗(yàn)

胺類藥劑、731、羥肟酸、油酸等氧化礦捕收劑是常用的脈石礦物捕收劑。為確定適合該尾礦石英反浮選較佳的藥劑種類，將選硫尾礦脫泥后的產(chǎn)品均分為若干份，采用不同的捕收劑種類，固定其他浮選條件，進(jìn)行石英反浮選捕收劑探索實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 石英反浮選捕收劑探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results of collectors of quartz reverse flotation

結(jié)果表明，采用十二胺作為石英反浮選的捕收劑，石英精礦純度最優(yōu)，故選用十二胺作為石英反浮選的捕收劑。

2.2.3 十二胺用量實(shí)驗(yàn)

十二胺是除石英外其他脈石礦物的捕收劑，其用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 十二胺用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Test results of dodecamine dosage

結(jié)果表明，隨著十二胺用量的增加，石英精礦中二氧化硅品位逐漸增大，石英精礦產(chǎn)率逐漸降低，綜合精礦產(chǎn)率和精礦純度兩者分析，確定十二胺的較佳用量為100 g/t。

2.3 全流程實(shí)驗(yàn)

在上述條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了該尾礦綜合回收全流程試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)工藝流程及條件見圖7，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖6 全流程實(shí)驗(yàn)工藝流程及條件Fig.6 Technical process and condition of full process test

表5 全流程實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of full process test

表5 結(jié)果表明，采用硫浮選—浮選尾礦脫泥—石英反浮選的工藝方案，能獲得硫品位為47.85%的硫精礦和二氧化硅品位為92.09%的石英精礦。

3 選礦產(chǎn)品綜合利用

產(chǎn)品多元素分析結(jié)果見表6。

表6 選礦產(chǎn)品多元素分析結(jié)果/%Table 6 Multi-element analysis results of mineral processing products

由表6 可知，所得的硫精礦滿足硫精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于各化學(xué)成分含量要求，可銷售至當(dāng)?shù)亓蛩釓S作為硫酸生產(chǎn)原料；所得石英精礦二氧化硅品位大于90%，經(jīng)與當(dāng)?shù)匾睙拸S確認(rèn)后，可銷售至冶煉廠作為冶煉造渣原料；查閱相關(guān)建筑材料標(biāo)準(zhǔn)，以石英為主的用作燒制普通硅酸鹽水泥尾礦原料的化學(xué)組分要求見表7。

表7 石英為主類燒制硅酸鹽水泥原料化學(xué)成分要求/%Table 7 chemical composition requirements of quartz as the main type for the portland cement firing

對(duì)比表6、7 對(duì)比可知，所得尾礦各元素成分含量滿足普通硅酸鹽水泥的生料的要求，可作為燒制硅酸鹽水泥的原料銷售當(dāng)?shù)厮鄰S。

4 結(jié) 語

（1）甘肅某尾礦為選礦廠選銅后的尾渣，堆存期間土壤化過程慢，且顆粒較小，遇風(fēng)易揚(yáng)塵，給環(huán)境造成不利影響，經(jīng)原料性質(zhì)分析主要可回收物質(zhì)有硫、二氧化硅。

（2）采用硫浮選-浮選尾礦脫泥-石英反浮選的工藝方案，獲得硫品位為47.85%的硫精礦和二氧化硅品位為92.09%的石英精礦。

（3）獲得的硫精礦可銷售至當(dāng)?shù)亓蛩釓S作為硫酸生產(chǎn)原料，石英精礦可銷售至當(dāng)?shù)匾睙拸S作為冶煉造渣原料，尾礦可銷售至水泥廠用作燒制普通硅酸鹽水泥的原料，實(shí)現(xiàn)了該尾礦資源的全綜合利用。