高砷高硫錫粗精礦降雜提質(zhì)試驗(yàn)研究①

汪 泰， 胡 真， 李漢文， 劉殿文， 邱顯揚(yáng)， 鄒堅(jiān)堅(jiān)， 陳紅兵

(1.昆明理工大學(xué),云南昆明650093；2.廣東省科學(xué)院資源綜合利用研究所,廣東廣州510650；3.稀有金屬分離與綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州510650； 4.廣東省礦產(chǎn)開發(fā)與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州510650； 5.云南錫業(yè)股份有限公司卡房分公司,云南 個(gè)舊661000)

隨著我國(guó)砂錫礦資源逐步減少［1］,錫多金屬硫化礦成為錫的主要來(lái)源。 然而,該類錫資源普遍硫化礦含量高,礦石性質(zhì)復(fù)雜［2］,由于受硫化礦分離藥劑制度影響,部分受抑制的硫化礦可浮性差、比重大,重選時(shí)易進(jìn)入到錫精礦中,導(dǎo)致錫精礦硫砷等雜質(zhì)元素含量難以滿足錫精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中“硫品位低于1.20%、砷品位低于0.80%”的要求［3］,不僅影響錫產(chǎn)品銷售價(jià)格,也為后續(xù)冶煉深加工帶來(lái)不利。

通常,國(guó)內(nèi)大部分錫選廠通過重選工藝獲得錫品位10%左右的錫粗精礦,然后精選分離獲得錫產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)某錫選廠錫粗精礦中錫品位9.53%,但是硫、砷含量分別高達(dá)3.81%和1.31%,屬于高砷高硫錫粗精礦。選廠僅通過搖床精選獲得錫精礦和錫次精礦,不僅錫精礦雜質(zhì)元素硫、砷嚴(yán)重超標(biāo)(分別大于5%和2%),而且錫精礦回收率較低(小于70%),錫產(chǎn)品價(jià)值未能最大化。 為獲得高品質(zhì)錫精礦,提高錫精礦的回收率,優(yōu)化錫產(chǎn)品結(jié)構(gòu),本文開展了錫粗精礦降雜提質(zhì)選礦試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

對(duì)錫粗精礦進(jìn)行了化學(xué)多元素分析,結(jié)果見表1。從表1 可知,錫粗精礦含錫9.53%,硫含量3.81%、砷含量1.31%。 礦物鑒定顯示,硫化礦主要為黃鐵礦和毒砂。

表1 錫粗精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

對(duì)錫粗精礦粒度組成進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果見表2。從表2 可知,錫粗精礦-0.074 mm 粒級(jí)含量45.29%,除-0.02 mm 粒級(jí)錫品位為2.12%以外,錫在各粒級(jí)品位相差不大,且金屬分布相對(duì)均勻；硫的金屬分布與錫不同,集中分布在＋0.20 mm 粗粒級(jí)中,金屬占有率高達(dá)63.68%,表明硫主要以粗粒形式存在。

表2 錫粗精礦粒度組成分析結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 原則工藝流程

錫粗精礦粒度組成與金屬分布測(cè)定結(jié)果表明,錫在各粒級(jí)中分布相對(duì)均勻,而硫集中分布在＋0.20 mm粒級(jí)。 因此,如何解決粗粒硫化礦物有效脫除［4］而不使錫石過粉碎［5］這一矛盾,是首先需要解決的問題。通常,錫粗精礦進(jìn)行預(yù)先篩分,然后對(duì)篩上產(chǎn)品進(jìn)行磨礦,可以有效防止錫石過粉碎［6］。 然后,根據(jù)錫石與砷、硫等硫化礦之間的可浮性差異,浮選是脫除錫粗精礦中砷、硫礦物行之有效的方法［7］,它不僅可將砷、硫等可浮性良好的硫化礦有效富集,而且通過添加活化劑盡量在粗磨粒度下實(shí)現(xiàn)浮選脫硫,最大限度減少錫過粉碎。 錫粗精礦浮選脫硫后的主要回收對(duì)象為錫石,由于錫石與脈石礦物存在較大密度差異,可以通過重選獲得錫產(chǎn)品。 為保證錫精礦和錫次精礦產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的合理性,既獲得高回收率的錫精礦,又保障能獲得錫品位大于4%的錫次精礦,多段搖床精選是有必要的。綜上所述,最終確定的原則工藝流程為“預(yù)先篩分-閉路磨礦-活化浮選脫硫脫砷-多段搖床精選”,如圖1 所示。

圖1 試驗(yàn)原則流程

2.2 入選粒度對(duì)硫砷脫除率的影響

為盡量減少錫石過磨,采用篩分分級(jí)與球磨構(gòu)成閉路磨礦,對(duì)篩上產(chǎn)品磨礦,通過變換篩分尺寸獲得不同粒度試料,然后進(jìn)行硫化礦浮選試驗(yàn)。 著重考察了不同入選粒度(篩分粒度)對(duì)硫砷浮選脫除率的影響,試驗(yàn)流程見圖2,結(jié)果見圖3。 分析圖3 可知,入選粒度-0.30 mm(不磨礦)時(shí)浮選脫硫效果較差,硫、砷脫除率僅為52%左右,隨著入選粒度變細(xì),硫砷脫除率顯著增加。 因脫除砷、硫時(shí)還需考慮錫石過磨過粉問題,浮選脫硫的入選粒度選擇-0.20 mm。

圖2 磨礦分級(jí)試驗(yàn)流程

圖3 入選粒度對(duì)硫砷脫除率影響試驗(yàn)結(jié)果

2.3 礦漿pH 值對(duì)浮選硫砷脫除率的影響

入選粒度-0.20 mm 時(shí),硫化物入選粒度較粗,受粒度粗、表面被氧化等因素干擾,仍存在部分硫化礦難以進(jìn)入到泡沫產(chǎn)品中,勢(shì)必會(huì)影響硫砷脫除。 文獻(xiàn)資料顯示［8］,黃鐵礦、毒砂等硫化礦通常在弱酸性環(huán)境中具有良好的可浮性。 基于此,通過草酸調(diào)控礦漿pH值,研究對(duì)比不同pH 值對(duì)硫砷脫除率影響,試驗(yàn)流程同圖2,結(jié)果見圖4。 從圖4 可知,當(dāng)?shù)V漿pH 值達(dá)到6時(shí),硫、砷脫除率得到顯著提高,表明該物料中黃鐵礦與毒砂在弱酸性環(huán)境下具有良好的可浮性,因此,確定礦漿pH 值為6 進(jìn)行后續(xù)浮選脫硫試驗(yàn)。

圖4 浮選礦漿pH 值對(duì)硫砷脫除率的影響

2.4 Cu2＋活化體系下硫酸銅用量對(duì)硫砷脫除率的影響

為有效脫除硫砷,考查了在Cu2＋活化體系下,硫酸銅用量對(duì)硫砷脫除率影響試驗(yàn)研究,試驗(yàn)流程同圖2(硫酸銅添加在草酸之前),結(jié)果如圖5 所示。 從圖5可知,在Cu2＋活化體系中,硫砷脫除率能得到顯著提升,當(dāng)硫酸銅用量達(dá)到100 g/t 時(shí),硫砷脫除率分別可達(dá)95.83%和94.56%,表明硫酸銅可以進(jìn)一步活化硫砷礦物。

2.5 搖床精選

圖5 硫酸銅用量對(duì)硫砷脫除率的影響

為獲得高品位的錫精礦產(chǎn)品,采用搖床對(duì)錫粗精礦浮選脫硫后的尾礦進(jìn)行了搖床精選選錫試驗(yàn),結(jié)果見表3。 從表3 可知,一段搖床粗選可以獲得精礦品位49.85%、作業(yè)回收率76.52%的錫精礦,同時(shí)產(chǎn)出Sn品位7.60%、作業(yè)回收率19.44%錫中礦。 一段搖床中礦錫品位0.42%,進(jìn)入后續(xù)中礦再選。 錫次精礦1 產(chǎn)率9.32%、Sn 品位2.20%,結(jié)合篩水析數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn),該產(chǎn)品主要是細(xì)粒級(jí)物料,在搖床選別過程中進(jìn)入到搖床溢流中,不宜采用重選再次選別,因此,將該產(chǎn)品歸作錫次精礦。

表3 搖床提高錫精礦品位試驗(yàn)結(jié)果

2.6 搖床復(fù)洗

錫中礦錫品位和回收率均較高,主要是部分粒度較細(xì)的錫石在一段搖床選別過程中進(jìn)入到該產(chǎn)品中,為進(jìn)一步提高錫回收率,優(yōu)化錫產(chǎn)品結(jié)構(gòu),將一段搖床錫中礦進(jìn)行搖床復(fù)洗,結(jié)果見表4。 從表4 可知,通過搖床復(fù)洗可獲得錫品位36.50%、作業(yè)回收率70.14%的錫精礦2(可以并入到錫精礦中),同時(shí)產(chǎn)出了錫品位7.87%、作業(yè)回收率24.33%的錫次精礦2。 復(fù)洗搖床尾礦錫品位0.65%、金屬占有率5.53%。

表4 搖床復(fù)洗提高錫回收率試驗(yàn)結(jié)果

2.7 全流程試驗(yàn)

基于條件試驗(yàn)研究成果,采用“預(yù)先篩分-閉路磨礦-浮選脫硫-搖床精選”多種工藝協(xié)同組合,進(jìn)行了錫精選全流程試驗(yàn),試驗(yàn)流程如圖6 所示,結(jié)果見表5。 全流程試驗(yàn)獲得了錫精礦錫品位46.72%、回收率85.57%,雜質(zhì)元素硫、砷含量分別為0.23%和0.061%,符合錫精礦質(zhì)量要求,錫次精礦錫品位4.41%、回收率6.40%,實(shí)現(xiàn)了錫資源高效回收,錫產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理。

圖6 錫精選全工藝試驗(yàn)流程

表5 錫精選全工藝試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

1) 采用“預(yù)先篩分-篩上再磨”工藝(篩分分級(jí)尺寸為0.2 mm),一方面有效減少了錫過磨,另一方面將粗粒硫化礦磨至合適浮選粒級(jí),奠定了浮選脫硫基礎(chǔ)。

2) 浮選脫硫是選錫前的必要工序,也是降低錫精礦雜質(zhì)元素的關(guān)鍵。 采用草酸調(diào)節(jié)礦漿pH 值至酸性,并在Cu2＋活化體系下,對(duì)被抑制硫砷礦物再活化,保證了硫砷浮選脫除率。 由于錫粗精礦錫品位較高,并且部分錫石與硫化物關(guān)系密切,導(dǎo)致硫精礦中錫含量較高,生產(chǎn)實(shí)踐中需要嚴(yán)格控制錫在該環(huán)節(jié)的損失。

3) 浮硫后錫粗精礦采用“一段搖床-復(fù)洗搖床”精選工藝選錫,不僅可保障錫精礦品位和回收率,而且錫精礦與錫次精礦分配更加合理,優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。 一段精選搖床尾礦主要為微細(xì)粒錫石,難以繼續(xù)使用搖床回收,可將該產(chǎn)品盡早歸入錫次精礦產(chǎn)品中,盡量減少細(xì)粒錫石在精選工藝中的損失；此外,復(fù)洗作業(yè)可分選出部分低品位錫石,保證了錫次精礦品位。