云南某硫化礦浮選尾礦選鐵試驗(yàn)研究*

楊炤鋒，莊世明，代生權(quán)，殷燕林，陳岳會(huì)

（鶴慶北衙礦業(yè)有限公司，云南 大理 671507）

尾礦資源是金屬和非金屬礦山廢棄物中數(shù)量最大、綜合利用價(jià)值最高的一種資源。很多尾礦因礦物加工處理技術(shù)等方面原因，有較多可以利用的金屬未能回收利用。對(duì)尾礦資源的綜合回收利用，不僅可以充分利用礦產(chǎn)資源，擴(kuò)大資源的利用范圍，保護(hù)生態(tài)，還可以節(jié)省大量的土地和資金，實(shí)現(xiàn)資源效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有效統(tǒng)一。特別是在全球礦產(chǎn)資源供應(yīng)緊張的局勢(shì)下，開發(fā)利用好長(zhǎng)期累積的大量尾礦是我國礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇和趨勢(shì)。礦石資源是不可再生資源，最大限度的提高礦產(chǎn)資源利用率，對(duì)促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有重大的意義。某選礦廠每年產(chǎn)生約200萬t浮選尾礦，其中鐵含量在15%～20%左右，同時(shí)還含有金、銀等貴金屬，具有較高的綜合回收價(jià)值。本研究對(duì)該浮選尾礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)，為該尾礦的開發(fā)利用提供了技術(shù)依據(jù)[1-2]。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦化學(xué)多元素分析

由原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果可見，原礦含TFe 19.88%、mFe 8.73%、Au 0.22 g/t、Ag 2.58 g/t等，原礦中主要有害元素As、P含量較低，S含量較高。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Tab.1 Multi-element chemical analysis results of raw ore %

1.2 原礦鐵、金、銀物相分析

對(duì)原礦中鐵、金、銀進(jìn)行了物相分析，物相分析結(jié)果分別見表2、表3、表4。

表2 原礦鐵物相分析結(jié)果Tab.2 Iron phase analysis results of raw ore %

表3 原礦金的物相分析結(jié)果Tab.3 Gold phase analysis results of raw ore

表4 原礦銀的物相分析結(jié)果Tab.4 Silver phase analysis results of raw ore

由表2原礦鐵物相分析結(jié)果可見，原礦中的鐵主要以磁性鐵及碳酸鐵型式存在，其中磁性鐵占總鐵的41.20%，碳酸鐵占總鐵的35.97%，硫化物鐵占總鐵的4.18%，硅酸鐵占總鐵的7.95%，赤褐鐵礦及其它鐵占總鐵的10.71%。

由表3原礦金的物相分析結(jié)果可見，原礦中硫化物中金占2.27%，磁性鐵礦物中金占61.82%，弱磁性鐵礦物中金占18.64%，其他礦物包裹金占17.27%，金主要與含鐵礦物相關(guān)，且主要分布于磁性鐵礦物中。

由表4原礦銀的物相分析結(jié)果可見，硫化物中銀占4.81%，磁性鐵礦物中銀占19.92%，弱磁性鐵礦物中銀占44.15%，其他礦物包裹銀占31.12%，銀分布較分散。

2 選礦試驗(yàn)方案確定

根據(jù)原礦多元素分析結(jié)果可知，原礦中回收金屬主要為鐵、金、銀，銅、鉛、鋅品位較低，不具備回收價(jià)值，鐵物相分析結(jié)果表明，原礦可回收鐵主要為磁鐵礦，其次為褐鐵礦，可采用磁選進(jìn)行回收，金、銀可在鐵精礦產(chǎn)品中富集，對(duì)富集在鐵精礦中的金、銀再采用氰化法進(jìn)行回收，試驗(yàn)方案擬定：“原礦-磁選-氰化浸出”流程[3-5]，重點(diǎn)對(duì)選鐵試驗(yàn)進(jìn)行研究。

3 磁選試驗(yàn)研究

3.1 弱磁粗選試驗(yàn)

原礦弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，給礦濃度為30%，磁場(chǎng)強(qiáng)度變化，試驗(yàn)流程如圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖1 弱磁粗選試驗(yàn)流程圖Fig.1 Experiment flow chart for low intensity magnetic rough separation

表5 原礦弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Test results of magnetic field intensity of low intensity magnetic rough concentration %

3.1.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度

磁力是磁選機(jī)中的主要外力，由于磁力與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比，所以提高磁場(chǎng)強(qiáng)度可以在一定程度改善磁選機(jī)的性能[6-8]，試驗(yàn)條件給礦濃度為30%，磁場(chǎng)強(qiáng)度變化。

由表5原礦弱磁粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度增大，弱磁鐵粗精礦產(chǎn)率增大，鐵、金品位降低，而銀品位增加，鐵、金、銀回收率均增加，粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到200 mT后，幅度變化較小，綜合考慮，以200 mT較合適。

3.1.2 礦漿濃度

礦漿濃度是影響磁選機(jī)磁選效果的主要因素之一，如果礦漿濃度過大，造成分選濃度過高，就會(huì)嚴(yán)重影響精礦質(zhì)量。因?yàn)榇藭r(shí)精礦顆粒容易被較細(xì)的脈石顆粒覆蓋和包裹分選不開，一起選上來使品位降低。礦漿濃度過小即分選濃度過低，又會(huì)造成流速增大選別對(duì)間縮短，使一些本來有機(jī)會(huì)應(yīng)該上來的細(xì)小磁性顆粒，落入尾礦使尾礦品位增高，造成損失[9-10]，試驗(yàn)條件磁場(chǎng)強(qiáng)度 200 mT，給礦濃度變化。

由表6原礦弱磁粗選給礦濃度試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著給礦濃度增大，弱磁鐵粗精礦產(chǎn)率增大，鐵、金品位降低，而銀品位增加，鐵、金、銀回收率均增加，給礦濃度達(dá)到35%后，弱磁鐵粗精礦產(chǎn)率增大幅度變化較小，但鐵品位下降幅度較大。綜合考慮，給礦濃度以30%～35%左右較合適，當(dāng)給礦濃度為30%時(shí)，可得到對(duì)原礦產(chǎn)率為14.54%，鐵品位57.73%，金品位 0.85 g/t，銀品位 3.23 g/t，對(duì)原礦鐵回收率為42.22%，金回收率為56.18%，銀回收率為18.20%的弱磁鐵粗精礦。

表6 原礦弱磁粗選給礦濃度試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Test results of ore feeding concentration of low intensity magnetic rough separation %

4 掃選試驗(yàn)

弱磁粗選尾礦粒度組成分析結(jié)果可知，弱磁粗選尾礦-0.038 mm占60.35%，比原礦-0.038 mm占61.30%的低。從粒級(jí)鐵、金、銀回收率來看，以-0.01 mm粒級(jí)回收率最高，其次為+0.074 mm粒級(jí)，說明該二個(gè)粒級(jí)的回收效果較差。若采用弱磁選機(jī)回收，也較難將這部分細(xì)粒級(jí)回收，采用強(qiáng)磁選機(jī)對(duì)該部分細(xì)粒級(jí)回收，強(qiáng)磁選機(jī)回收細(xì)粒級(jí)磁鐵礦機(jī)理為：以磁鐵礦為代表的強(qiáng)磁性礦物屬于亞鐵磁性物質(zhì)，具有磁疇結(jié)構(gòu)，從宏觀上看，各磁疇的磁化作用相互抵消，故整體不顯磁性。當(dāng)外加磁場(chǎng)逐漸增強(qiáng)時(shí)，自發(fā)磁化方向與外加磁場(chǎng)方向相一致的磁疇就擴(kuò)大，直至把另一些磁疇吞并，這時(shí)磁鐵礦就顯示出很強(qiáng)的磁性。磁鐵礦被外磁場(chǎng)磁化后，撤掉外加磁場(chǎng)，其磁性并不完全消失，而是保留一部分剩磁，相互靠近時(shí)，產(chǎn)生吸引力；在強(qiáng)磁場(chǎng)的作用下，超細(xì)粒磁鐵剩磁達(dá)到飽和狀態(tài)，顆粒間吸引力大，容易形成的磁團(tuán)或磁鏈且顆粒大，此部分磁鐵礦再次經(jīng)過弱磁場(chǎng)時(shí)所受到的磁力大幅度增加；同時(shí)經(jīng)過強(qiáng)磁機(jī)后磁鐵礦也得到富集，品位升高，顆粒相互間形成磁團(tuán)或磁鏈的機(jī)率增加，因此，再次經(jīng)過弱磁選時(shí)，能得到較有效的回收[11-14]。

4.1 強(qiáng)磁掃選粗選背景磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

強(qiáng)磁掃選粗選背景磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)，磁介質(zhì)為3 mm鋼棒，脈動(dòng)頻率300次/min，給礦濃度為15%，背景磁場(chǎng)強(qiáng)度變化，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 強(qiáng)磁掃選粗選背景磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Tab.7 Magnetic field intensity test results with the background of high intensity magnetic scavenging %

由表7強(qiáng)磁掃選粗選背景磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著背景磁場(chǎng)強(qiáng)度增大，強(qiáng)磁粗精礦產(chǎn)率增大，鐵、金、銀品位下降，回收率均提高。但強(qiáng)磁粗精礦鐵、金、銀品位均不高。當(dāng)背景磁場(chǎng)強(qiáng)度由0.3 T提高至0.4 T時(shí)，強(qiáng)磁粗精礦產(chǎn)率由7.16%提高至 14.25%，金品位從 0.32 g/t降低至0.21 g/t，強(qiáng)磁粗精礦產(chǎn)率增加較大，金品位下降幅度較大，且品位較低，綜合來看，強(qiáng)磁掃選粗選背景磁場(chǎng)強(qiáng)度以0.3 T較合適[16]。

圖2 強(qiáng)磁掃選試驗(yàn)流程圖Fig.2 Flow chart of high magnetic scavenging test

4.2 強(qiáng)磁掃選粗選磁介質(zhì)種類試驗(yàn)

聚磁介質(zhì)作為高磁場(chǎng)梯度的發(fā)生源及磁性礦物的捕獲體，目前已有多種形式被應(yīng)用于金屬礦選礦與非金屬礦除鐵工藝中，生產(chǎn)中常見到的聚磁介質(zhì)類型包括不銹鋼棒介質(zhì)、齒板介質(zhì)、網(wǎng)介質(zhì)及非金屬除鐵中應(yīng)用的鋼毛介質(zhì)[15-16]。強(qiáng)磁掃選粗選磁介質(zhì)種類試驗(yàn)，背景磁場(chǎng)強(qiáng)度0.3 T，脈動(dòng)頻率300次/min，給礦濃度為 15%，磁介質(zhì)種類變化，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8 強(qiáng)磁掃選粗選磁介質(zhì)種類試驗(yàn)結(jié)果Tab.8 Magnetic media type test results with high intensity magnetic scavenging

由表8強(qiáng)磁掃選粗選磁介質(zhì)種類試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著介質(zhì)尺寸變粗，強(qiáng)磁粗精礦產(chǎn)率降低，鐵、金、銀品位提高，回收率均下降。綜合來看，強(qiáng)磁掃選粗選磁介質(zhì)種類以3 mm較合適。

4.3 強(qiáng)磁掃選粗選脈動(dòng)頻率試驗(yàn)

脈動(dòng)可增加礦粒與磁介質(zhì)的碰撞次數(shù)，這是對(duì)提高磁性礦回收率有益的一面，脈動(dòng)增大了作用在磁性礦粒上的競(jìng)爭(zhēng)力，這是對(duì)磁性礦回收率不利的一面，碰撞次數(shù)與競(jìng)爭(zhēng)力同時(shí)增長(zhǎng)使磁性精礦的回收率在一定的沖程沖次范圍內(nèi)基木不變或有所增加。脈動(dòng)增大了作用在非磁性礦粒上的競(jìng)爭(zhēng)力，這有利于消除非磁性礦粒的機(jī)械夾雜和表面力粘附在磁性礦粒上的可能性，因此磁性精礦的品位隨仲程沖次的增大而單調(diào)上升[17-18]。強(qiáng)磁掃選粗選脈動(dòng)頻率試驗(yàn)背景磁場(chǎng)強(qiáng)度0.3 T，磁介質(zhì)為3 mm，給礦濃度為15%，脈動(dòng)頻率變化，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 強(qiáng)磁掃選粗選脈動(dòng)頻率試驗(yàn)結(jié)果Tab.9 Pulsation frequency test results with high intensity magnetic scavenging

由表9強(qiáng)磁掃選粗選脈動(dòng)頻率試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著脈動(dòng)頻率提高，強(qiáng)磁粗精礦產(chǎn)率降低，鐵、金、銀品位提高，回收率均下降。綜合來看，強(qiáng)磁掃選粗選脈動(dòng)頻率以（250～300）次/min較合適。當(dāng)脈動(dòng)頻率為300次/min，可得到對(duì)原礦產(chǎn)率為6.19%，鐵品位26.48%，金品位0.34 g/t，銀品位4.65 g/t，對(duì)原礦鐵回收率為8.25%，金回收率為9.57%，銀回收率為11.16%的強(qiáng)磁粗精礦。

從強(qiáng)磁掃選粗精礦鐵物相分析結(jié)果可知，強(qiáng)磁掃選粗精礦中磁性鐵占39.41%，碳酸鐵占34.01%，硫化物鐵占 9.17%，赤褐鐵礦等占15.44%，硅酸鐵占1.98%，擬考慮將強(qiáng)磁掃選粗精礦和弱磁掃選粗精礦合并進(jìn)入精選作業(yè)。

表10 強(qiáng)磁掃選粗精礦鐵物相分析結(jié)果Tab.10 Iron phase analysis results with high intensity magnetic scavenging %

4.4 精選試驗(yàn)

圖3 精選試驗(yàn)流程圖Fig.3 Test flow chart of cleaning separation

4.5 磁場(chǎng)強(qiáng)度

由表11弱磁精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著精選磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，鐵精礦產(chǎn)率降低，鐵、金品位提高，銀品位下降，鐵、金、銀回收率下降。鐵精礦鐵品位及金品位提高幅度不大，綜合來看，精選磁場(chǎng)強(qiáng)度以180 mT較好。

表11 弱磁精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Tab.11 Test results of magnetic field intensity of low intensity magnetic cleaning concentration

4.6 弱磁精選濃度試驗(yàn)

由表12弱磁精選給礦濃度試驗(yàn)結(jié)果可見，隨著精選給礦濃度降低，鐵精礦產(chǎn)率降低，鐵、金品位提高，銀品位下降，鐵、金、銀回收率下降。精選給礦濃度從25%降至10%，鐵精礦鐵品位從59.45%提高至60.47%，鐵回收率從39.32%降低至37.29%，鐵品位提高了1.02個(gè)百分點(diǎn)，鐵回收率降低了2.03個(gè)百分點(diǎn)。從提高鐵精礦品位的角度來看，精選給礦濃度應(yīng)采用低濃度，以10%～15%較合適。當(dāng)給礦濃度為10%時(shí)，可得到對(duì)原礦產(chǎn)率為12.26%，鐵品位60.47%，金品位0.92 g/t，銀品位2.99 g/t，對(duì)原礦鐵回收率為37.29%，金回收率為51.27%，銀回收率為14.21%的弱磁精選鐵精礦。

表12 弱磁精選濃度試驗(yàn)結(jié)果Tab.12 Concentration test results of low intensity magnetic cleaning concentration %

5 選鐵全流程試驗(yàn)及指標(biāo)

原礦采用：“弱磁粗選—強(qiáng)磁掃選—磨礦-弱磁精選”分選流程，流程見圖4。

圖4 全工藝流程圖Fig.4 Full process flow chart

采用原礦（浮選尾礦）弱磁粗選—強(qiáng)磁掃選—弱磁精選分選流程，可得到對(duì)原礦產(chǎn)率為13.01%，TFe品位為62.65%，對(duì)原礦全鐵回收率為41.00%的鐵精礦。

6 結(jié)語

1）由原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果可見，原礦含TFe 19.88%，mFe 8.73%，Au 0.22 g/t，Ag 2.58 g/t，原礦中主要有害元素As、P含量較低，S含量較高；

2）原礦鐵物相分析結(jié)果表明，原礦中的鐵主要以磁性鐵及碳酸鐵型式存在，其中磁性鐵占總鐵的41.20%，碳酸鐵占總鐵的35.97%，硫化物鐵占總鐵的4.18%，硅酸鐵占總鐵的7.95%，赤褐鐵礦及其它鐵占總鐵的10.71%；原礦金的物相分析結(jié)果表明，原礦中硫化物中金占2.27%，磁性鐵礦物中金占61.82%，弱磁性鐵礦物中金占18.64%，其他礦物包裹金占17.27%，金主要與含鐵礦物相關(guān)，且主要分布于磁性鐵礦物中；原礦銀的物相分析結(jié)果表明，硫化物中銀占4.81%，磁性鐵礦物中銀占19.92%，弱磁性鐵礦物中銀占44.15%，其他礦物包裹銀占31.12%，銀分布較分散；

3）原礦采用“弱磁粗選—強(qiáng)磁掃選-弱磁精選”分選流程，可得到對(duì)原礦產(chǎn)率為13.01%，TFe品位為62.65%，對(duì)原礦全鐵回收率為41.00%的鐵精礦，有效的提高鐵精礦品位。