云南某銅鉛混浮尾礦回收鋅鐵選礦試驗研究*

代生權(quán)，周東云，莊世明，孫 呂，陳艷平

（云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司，云南 昆明 650200）

礦山資源是國家經(jīng)濟建設和社會發(fā)展不可或缺的物質(zhì)基礎，而銅鉛鋅礦產(chǎn)作為我國重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，銅鉛鋅礦產(chǎn)資源消費速度日增，國內(nèi)日漸出現(xiàn)資源供應緊張的局面，無論是礦產(chǎn)資源勘查力度，還是礦產(chǎn)資源回收水平，都應盡力提高。

云南某選礦廠采用“銅鉛混浮-銅鉛分離”的生產(chǎn)工藝回收礦石中的有價元素銅、鉛及伴生元素銀。隨著礦脈的變化，原礦含鋅、鐵品位有逐漸提高的趨勢，生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，目前銅鉛混浮尾礦含鋅品位1.70%左右，含全鐵品位23%左右。試驗以銅鉛混浮尾礦作為研究對象，就有價金屬元素鋅、鐵回收進行了詳細的試驗研究，采用綠色環(huán)保藥劑X-46、BK906分別作為選鋅活化劑、捕收劑，降低了生產(chǎn)回水中殘留藥劑對銅鉛混浮的影響、減輕環(huán)保壓力及有效回收金屬元素鋅，同時對選鋅尾礦進行鐵資源的回收，通過“一粗一精”弱磁選工藝流程，達到了鐵資源回收利用的目的。

1 原礦性質(zhì)

試驗礦樣為銅鉛混浮尾礦，金屬硫化礦主要為閃鋅礦、少量的磁黃鐵礦、方鉛礦和黃銅礦等，金屬氧化礦物主要為磁鐵礦和褐鐵礦，脈石礦物主要為透閃石和透輝石，其次為方解石和黑柱石，少量的石英、石榴子石、白云母、長石以及磷灰石等。礦樣粒度細，小于0.074 mm粒級含量達到83%左右，閃鋅礦單體解離度高達到80%。磁鐵礦主要以自形、半自形晶產(chǎn)出，部分磁鐵礦以集合體的形式嵌布，磁鐵礦的整體粒度較細，主要分布在（0.100～0.010）mm之間。礦樣主要元素分析結(jié)果見表1，鋅物相分析結(jié)果見表2，選鋅尾礦鐵物相結(jié)果表3。

表1 礦樣主要元素分析結(jié)果Tab.1 Main element analysis results of ore samples %

表2 鋅物相分析結(jié)果Tab.2 Zinc phase analysis results %

表3 鐵物相分析結(jié)果Tab.3 Iron phase analysis results %

由表2知，礦樣中含鋅礦物主要為硫化鋅，占比達到93.60%。

由表3知，選鋅尾礦中含鐵礦物主要為赤褐鐵礦，其分布率占總量的44.15%，硅酸鐵占35.83，菱鐵礦占10.15%，磁鐵礦占8.99%，其他鐵含量低。可回收利用的鐵資源主要為赤褐鐵礦、磁鐵礦。

2 試驗方案確定

試驗礦樣為銅鉛混浮尾礦，含鋅礦物主要為硫化鋅，且為可浮選性較好的閃鋅礦，雖然在銅鉛混浮過程中加入鋅抑制劑，但易被銅離子活化，采用浮選的方法則可回收金屬元素鋅[1-3]；針對選鋅尾礦中的鐵資源，主要采用磁選進行回收，磁選過程除用水電外，不加任何物質(zhì)，而且水可以回收循環(huán)利用，因此具有良好的經(jīng)濟效益[4]。

3 結(jié)果與分析

3.1 選鋅試驗

3.1.1 鋅活化劑用量試驗

鋅礦物在銅鉛混浮的過程中受到硫酸鋅和亞硫酸鈉的抑制，為恢復其可浮性，對其進行活化劑用量試驗研究[5]。試驗采用新型綠色環(huán)保藥劑X-46對鋅進行活化，通過銅離子吸附在鋅礦物表面，借助銅離子與捕收劑的作用，使鋅礦物可浮性恢復。硫酸銅作為閃鋅礦的傳統(tǒng)活化劑，已沿用數(shù)十年，通常使用硫酸銅對閃鋅礦進行活化，硫酸銅濃度在1×10-6mol/L，氫氧化銅會大量產(chǎn)生，只有表面氫氧化銅轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的銅硫化物才能產(chǎn)生有效活化作用，由于轉(zhuǎn)化為銅硫化物的過程與礦物表面氫氧化鋅的溶解擴散過程有關(guān)[6]，其轉(zhuǎn)化過程較緩慢，因此當銅濃度過高時，表面吸附的氫氧化銅在有限的活化時間內(nèi)來不及轉(zhuǎn)化為銅硫化物，使親水性氫氧化銅比例增大，從而對閃鋅礦產(chǎn)生抑制作用。新型活化劑X-46具有緩釋效應，選擇性活化效果好。在低堿條件下高效活化閃鋅礦的同時，對磁黃鐵礦、黃鐵礦具有一定抑制作用，對于節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)等具有重要的理論意義和實際價值[7]。試驗采用一次粗選流程，捕收劑BK906用量為70 g/t，起泡劑BK204用量為20 g/t，試驗結(jié)果見圖1。

圖1 鋅活化劑用量試驗結(jié)果Tab.1 Dosage test results of zinc activator

由圖1知，隨著鋅活化劑X-46用量的增加，鋅品位呈先升后降的趨勢，而鋅回收率則呈上升趨勢。當X-46用量超過300 g/t時，鋅回收率上升幅度較小，綜合考慮，X-46用量選擇為300 g/t。

3.1.2 鋅捕收劑用量試驗

常規(guī)選鋅捕收劑主要使用丁基鈉黃藥，但丁基鈉黃藥是一種捕收能力較強的浮選藥劑，特別適合于黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦等的浮選?？紤]到生產(chǎn)回水利用對銅鉛混浮的影響及鋅精礦品質(zhì)的問題[8]，試驗采用北礦院研制的新型捕收劑BK906，前期探索試驗結(jié)果表明，使用捕收劑BK906可以獲得較好的鋅技術(shù)指標，因此使用BK906進行捕收劑用量試驗。采用一次粗選流程，活化劑X-46用量為300 g/t，起泡劑BK204用量為20 g/t，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 鋅捕收劑用量試驗結(jié)果Tab.2 Dosage test results of zinc collecting agent

由圖2知，隨著鋅捕收劑BK906用量的增加，鋅品位呈下降的趨勢，而鋅回收率則呈上升趨勢。當BK906用量超過60 g/t時，鋅回收率上升幅度較小，綜合考慮，BK906用量選擇為60 g/t。

3.1.3 閉路試驗

根據(jù)藥劑用量試驗結(jié)果，進行試驗室小型閉路試驗，試驗流程及藥劑制度見圖3，試驗結(jié)果見表4。

表4 閉路試驗結(jié)果Tab.4 Closed circuit test results %

圖3 閉路試驗流程Fig.3 Closed circuit test flow

由表4知，采用圖3浮選工藝流程進行閉路試驗，獲得鋅品位48.07%、回收率93.90%的鋅精礦。

3.2 選鐵試驗

針對選鋅閉路試驗尾礦開展磁選回收鐵資源試驗研究，主要開展弱磁選回收磁鐵礦和強磁選回收弱磁性鐵試驗。

3.2.1 弱磁選試驗

1）弱磁粗選磁感應強度條件試驗。合理的選擇磁感應強度，有利于提升鐵礦的回收及精礦品質(zhì)，因此進行弱磁粗選磁感應強度條件試驗，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 磁感應強度條件試驗結(jié)果Fig.4 Condition test results of magnetic induction intensity

由圖4知，隨著弱磁粗選磁感應強度的升高，鐵作業(yè)回收率呈上升趨勢，而鐵品位呈下降趨勢。綜合考慮，選擇弱磁粗選磁感應強度為160 mT。

2）弱磁精選磁感應強度試驗。由弱磁粗選磁感應強度條件試驗結(jié)果可知，一次粗選回收的鐵精礦達不到磁鐵礦銷售要求的品質(zhì)，為提高鐵精礦品位（大于60%），進行弱磁精選磁感應強度試驗，試驗結(jié)果見圖5。

圖5 磁感應強度條件試驗結(jié)果Fig.5 Condition test results of magnetic induction intensity

由圖5知，隨著弱磁精選磁感應強度的增大，鐵作業(yè)回收率呈上升的趨勢，鐵品位則呈下降的趨勢，當磁感應強度超過100 mT時，鐵品位下降幅度大且品位低于60%。綜合考慮，選擇弱磁精選磁感應強度為100 mT。

3）綜合條件試驗。根據(jù)條件試驗獲得的工藝參數(shù)，進行綜合條件試驗，試驗流程見圖6，試驗結(jié)果見表5。

圖6 綜合條件試驗流程Fig.6 The comprehensive condition test flow

表5 綜合條件試驗結(jié)果Tab.5 Comprehensive condition test results %

由表5知，采用圖6工藝流程進行綜合條件試驗，獲得鐵品位61.28%，回收率5.12%的鐵精礦。

3.2.2 強磁選試驗

針對弱磁選尾礦進行了強磁粗選、精選磁感應強度條件試驗、并根據(jù)試驗結(jié)果進行“一粗二精”強磁選，試驗流程見圖7，試驗結(jié)果見表6。

表6 強磁選試驗結(jié)果Tab.6 Results of strong magnetic separation test %

圖7 強磁選試驗流程Fig.7 Strong magnetic test flow

由表6知，采用圖7工藝流程進行強磁選試驗，獲得鐵品位32.39%，作業(yè)回收率25.58%的鐵精礦。

試驗過程中，通過“一粗一精”強磁選流程，獲得鐵精礦品位30.65%，增加一次精選鐵品位提高至32.39%，說明以現(xiàn)有條件進行試驗，鐵品位提升空間較小，原因可能是弱磁性礦物單體解離度偏低，如對弱磁尾礦進行磨礦再選，則增加磨礦成本，回收弱磁性礦物的經(jīng)濟效益低，失去了回收的意義。

3.2.3 弱磁選試驗鐵回收率低原因分析

磁鐵礦的整體粒度較細，主要分布在（0.100～0.010）mm之間。對于微細粒級的磁性鐵礦，分選效果主要受以下幾個原因影響：①礦粒質(zhì)量小，在流動場中與捕集磁介質(zhì)碰撞概率低；②礦粒比表面積大，在水中溶解度大，易與泥質(zhì)脈石礦物聚團；③礦粒比磁化系數(shù)小，在磁場中磁化后所獲位能小，與捕集介質(zhì)粘著概率及牢固度低，與脈石礦物的理化性質(zhì)差異小，強力捕集時磁性夾雜現(xiàn)象嚴重[6]。在弱磁粗選磁感應強度條件試驗中，當磁感應強度達到240 mT時，鐵作業(yè)回收率為8.34%，對于磁鐵礦，作業(yè)回收率則為92.79%，但鐵粗精礦品位僅為45.28%，也就表明，對于該微細粒級的磁鐵礦，強力捕收能提高其回收率，但磁性夾雜現(xiàn)象嚴重。

4 結(jié)語

1）礦樣主要元素分析表明，主要回收利用的有用金屬元素為鋅，品位為1.72%，其他主要為少量的磁黃鐵礦、方鉛礦和黃銅礦等；對于選鋅尾礦鐵物相分析結(jié)果表明，鐵礦物主要為赤褐鐵礦，其分布率占總量的44.15%，硅酸鐵占35.83%，菱鐵礦占10.15%，磁鐵礦占8.99%，其他鐵含量低?？苫厥绽玫蔫F資源主要為赤褐鐵礦、磁鐵礦；磁鐵礦主要以自形、半自形晶產(chǎn)出，部分磁鐵礦以集合體的形式嵌布，磁鐵礦的整體粒度較細，主要分布在（0.100～0.010） mm之間，屬于難選鐵礦石；

2） 試驗采用新型綠色環(huán)保藥劑X-46與北礦院研制的新型高效捕收劑BK906組合選鋅，大大降低了生產(chǎn)回水利用對銅鉛混浮的影響及減輕環(huán)保壓力；

3） 采用“浮選選鋅—弱磁選鐵”的工藝流程，只回收銅鉛混浮尾礦中的鋅和磁鐵。閉路試驗可獲得鋅品位48.07%，回收率93.90%的鋅精礦；對于選鋅尾礦，通過“一粗一精”弱磁選，獲得鐵品位61.28%，回收率5.12%的鐵精礦。該方法回收了銅鉛混浮尾礦中的有用金屬元素鋅、鐵，提高了礦山資源的利用效率，同時對類似性質(zhì)尾礦資源再次回收利用具有重要的借鑒意義。