唐雪峰 常慶偉
(長沙礦冶研究院有限責任公司)
鉍是一種稀有金屬,我國鉍資源豐富,儲量總計約50萬t。自然界中,鉍極少獨立成礦,主要伴生在鎢、鉛鋅、銅、錫、鐵等礦床中[1]。鉍礦物與其他金屬礦物的分離方法已公開報道的主要有柿竹園法[2]、加溫—亞硫酸鹽法[3]、重鉻酸鉀法[4]等。某鉍鋅鐵多金屬礦石中鉍礦物以斜方輝鉛鉍礦為主,鋅礦物主要為鐵閃鋅礦,鐵礦物主要為磁鐵礦。本試驗采用鉍鋅依次浮選—弱磁選工藝流程處理該礦石,實現(xiàn)了硫化鉍和鐵閃鋅礦的高效富集,使鉍、鋅、鐵得到了較好的綜合回收,為該礦石資源的合理開發(fā)利用提供了依據(jù)。
鏡下鑒定、X射線衍射分析和掃描電鏡分析綜合研究表明,試驗礦石中礦物種類較為復雜:鐵礦物主要是磁鐵礦,有少量假象赤鐵礦、赤(褐)鐵礦;硫化物含量較高的是閃鋅礦和黃鐵礦,次為黃銅礦、斜方輝鉛鉍礦、輝鉍礦、白鐵礦、毒砂,并有極少量的銅藍、自然鉍、方鉛礦、輝鉬礦和磁黃鐵礦;脈石礦物以石榴石和透輝石居多,其次是石英、方解石、黑云母、綠泥石和斜長石等。礦樣的主要化學成分分析結(jié)果見表1,鐵物相、鋅物相及鉍物相分析結(jié)果分別見表2、表3、表4。
(1)磁鐵礦。呈自形、半自形等軸粒狀或不規(guī)則狀,部分呈定向排列的板柱狀。晶體粒度不甚均勻,一般介于0.03~0.2mm之間,集合體粒度相對較粗。絕大部分與脈石礦物以及硫化物的鑲嵌關系較為簡單。
表1 礦石主要化學成分分析結(jié)果 %
表2 礦石鐵物相分析結(jié)果 %
表3 礦石鋅物相分析結(jié)果 %
表4 礦石鉍物相分析結(jié)果 %
(2)閃鋅礦。閃鋅礦的產(chǎn)出形式較為簡單,主要呈不規(guī)則集合體狀或細粒浸染狀嵌布在脈石中,部分沿磁鐵礦及黃鐵礦的粒間及邊緣充填交代,但本身又常被黃銅礦及斜方輝鉛鉍礦交代。閃鋅礦的粒度較為細小,少數(shù)微細者僅0.02 mm左右,不過大多數(shù)介于0.04~0.8 mm之間。能譜微區(qū)成分分析結(jié)果表明,閃鋅礦具典型鐵閃鋅礦的成分特征,平均含Zn 52.34%,含F(xiàn)e 8.34%。
(3)鉍礦物。礦物種類包括斜方輝鉛鉍礦、輝鉍礦和自然鉍,不過數(shù)量上以斜方輝鉛鉍礦為主,三者含量比大致為80∶15∶5。斜方輝鉛鉍礦和輝鉍礦均為細小的針柱狀或板片狀,集合體為不規(guī)則狀或束狀,多呈星散浸染狀沿脈石粒間分布,部分呈細脈狀沿裂隙充填,同時亦常見其沿閃鋅礦、磁鐵礦或黃鐵礦的邊緣、粒間、孔洞及裂隙交代,局部可分解形成與斜方輝鉛鉍礦逐漸過渡的云霧狀自然鉍,細小者小于0.01 mm,一般0.02~0.25 mm。能譜微區(qū)成分分析結(jié)果表明,斜方輝鉛鉍礦的化學成分變化較大,除含Pb、Bi、S之外,還普遍混有少量的Cu和Fe,平均含Pb 45.75%、含Bi 39.18%。
根據(jù)礦石性質(zhì),可以考慮的選礦工藝有先浮后磁和先磁后浮兩種方案,其中浮選又可分為鉍鋅依次浮選和鉍鋅混浮再分離兩種流程。當采用先磁后浮方案時,鐵精礦中的硫含量容易偏高,圖1不同磨礦細度原礦的磁選管試驗結(jié)果證明了這一點;當采用鉍鋅混浮再分離的浮選流程時,勢必造成活化后的閃鋅礦、黃鐵礦難以抑制;而采用鉍鋅依次浮選—弱磁選的工藝流程,不僅有利于減少鉍、鋅精礦中其他金屬元素的混入,同時也可確保鐵精礦中的硫含量處于較低水平。因此,試驗按鉍鋅依次浮選—弱磁選方案進行。
圖1 不同磨礦細度原礦的磁選管試驗結(jié)果
3.1.1 磨礦細度的確定
將原礦磨至不同細度,以500 g/t Na2SO3+1 000 g/t ZnSO4為調(diào)整劑、45 g/t酯105為捕收劑、20 g/t 2號油為起泡劑進行浮鉍粗選,試驗結(jié)果如圖2所示??梢?,提高磨礦產(chǎn)品-0.075 mm粒級含量有利于鉍礦物的回收,但鉍粗精礦的鉍品位隨之下降。綜合考慮,選擇磨礦細度為-0.075 mm占79.42%。
3.1.2 浮鉍捕收劑的選擇及粗選用量試驗
在磨礦細度為-0.075 mm占79.42%、Na2SO3+ZnSO4用量為500+1 000 g/t、2號油用量為20 g/t條件下,分別以60 g/t丁銨黑藥、40 g/t JX、60 g/t酯105、45 g/t SN -9#、60 g/t苯胺黑藥為捕收劑進行浮鉍粗選,試驗結(jié)果如圖3所示??梢?,SN-9#和苯胺黑藥對鉍礦物的選擇性及捕收性能都較好,且兩者所得鉍粗精礦的指標較為接近??紤]到苯胺黑藥的毒性及藥價,故選擇SN-9#作為鉍礦物的捕收劑。
圖3 鉍捕收劑種類試驗結(jié)果■—鉍品位;□—鉍回收率
選定SN-9#為浮鉍捕收劑后,進一步考察了其用量對鉍粗精礦指標的影響,最終選擇其在鉍粗選時的用量為40 g/t。
3.1.3 浮鉍粗選抑制劑的選擇及用量試驗
在磨礦細度為-0.075 mm占79.42%、SN-9#用量為40 g/t、2號油用量為20 g/t條件下,分別以250 g/t腐植酸銨、1 000 g/t碳酸鈉、500 g/t Na2SO3+1 000g/t ZnSO4為抑制劑進行浮鉍粗選,試驗結(jié)果如圖4所示??梢姡琋a2SO3+ZnSO4混合抑制劑的選擇性抑制效果較好,故選擇Na2SO3+ZnSO4作為鉍粗選時的抑制劑。
圖4 鉍粗選抑制劑種類試驗結(jié)果■—鉍品位;□—鉍回收率
選定Na2SO3+ZnSO4為浮鉍粗選抑制劑后,進一步固定Na2SO3與ZnSO4的用量比為1∶2,考察了Na2SO3+ZnSO4總用量對鉍粗精礦指標的影響,試驗結(jié)果如圖5所示??梢?,隨著Na2SO3+ZnSO4總用量的增加,鉍粗精礦的回收率逐漸下降而品位逐漸上升。綜合考慮,選擇Na2SO3+ZnSO4總用量為375 g/t,即 Na2SO3用量為 125 g/t、ZnSO4用量為250 g/t。
圖5 鉍粗選抑制劑用量試驗結(jié)果■—鉍品位;□—鉍回收率
3.1.4 浮鉍精選抑制劑的選擇及用量試驗
將原礦磨至-0.075 mm占79.42%,在Na2SO3+ZnSO4用量為125+250 g/t、SN -9#用量為40 g/t、2號油用量為20 g/t條件下進行浮鉍粗選,然后分別以總用量為40 g/t的六偏磷酸鈉、總用量為60 g/t的CMC、總用量為70 g/t的CK-1#作抑制劑進行4次精選,所得鉍精礦的指標變化如圖6所示??梢?,鉍精選段添加CK-1#時鉍精礦的品位提高最明顯,同時又可保證有較高的鉍回收率,因此選擇CK-1#作為鉍精選時的抑制劑。
圖6 鉍精選抑制劑種類試驗結(jié)果■—鉍品位;□—鉍回收率
選定CK-1#為浮鉍精選抑制劑后,進一步考察了其總用量對鉍精礦指標的影響,試驗結(jié)果如圖7所示??梢?CK-1#總用量從30 g/t增加至55 g/t時,鉍精礦品位從12.07%提高到21.19%;再增加CK-1#的用量,鉍精礦的品位仍有較大幅度的提高,但回收率下降幅度較大。綜合考慮,選擇浮鉍精選CK-1#總用量為55 g/t。
圖7 鉍精選抑制劑用量試驗結(jié)果■—鉍品位;□—鉍回收率
3.2.1 浮鋅粗選條件試驗
按圖8流程進行浮鋅粗選條件試驗。
圖8 浮鋅粗選條件試驗流程
3.2.1.1 浮鋅粗選石灰用量試驗
礦石中含有較多的黃鐵礦,會干擾鋅的浮選,須采用石灰對其進行抑制。在CuSO4用量為200 g/t、JX用量為60 g/t條件下進行浮鋅粗選石灰用量試驗,結(jié)果如圖9所示??梢?石灰用量從0 g/t增加至4 000 g/t,鋅粗精礦的品位從27.89%下降到25.58%,作業(yè)回收率則從87.28%提高到90.00%;繼續(xù)增加石灰用量,鋅粗精礦的品位進一步下降而作業(yè)回收率基本不變。因此選擇鋅粗選石灰用量為4 000 g/t。
圖9 鋅粗選石灰用量試驗結(jié)果◆—鋅品位;◇—鋅作業(yè)回收率
3.2.1.2 鋅粗選硫酸銅用量試驗
在石灰用量為4 000 g/t、JX用量為60 g/t條件下進行浮鋅粗選硫酸銅用量試驗,結(jié)果如圖10所示??梢姡S硫酸銅用量增加,鋅粗精礦品位下降而作業(yè)回收率上升。綜合考慮,選擇鋅粗選硫酸銅用量為200 g/t。
圖10 鋅粗選硫酸銅用量試驗結(jié)果◆—鋅品位;◇—鋅作業(yè)回收率
3.2.1.3 鋅粗選JX用量試驗
在石灰用量為4 000 g/t、硫酸銅用量為200 g/t條件下進行浮鋅粗選JX用量試驗,結(jié)果如圖11所示??梢?JX用量從20 g/t增加至40 g/t,鋅粗精礦的品位下降了0.62個百分點,但作業(yè)回收率提高了1.78個百分點;再增加JX用量,鋅粗精礦的作業(yè)回收率提高幅度不大而品位繼續(xù)下降。綜合考慮,選擇JX用量為40 g/t。
圖11 鋅粗選JX用量試驗結(jié)果◆—鋅品位;◇—鋅作業(yè)回收率
3.2.2 鋅精選抑制劑的選擇及用量試驗
分別以 1 000 g/t石灰、500 g/t CK -2#、120 g/t六偏磷酸鈉、120 g/t水玻璃作抑制劑對石灰用量為4 000 g/t、硫酸銅用量為200 g/t、JX 用量為40 g/t、2號油用量為20 g/t條件下所獲鋅粗精礦進行4次精選(第2~第4次精選為空白精選),試驗結(jié)果如圖12所示??梢姡褂肅K-2#時鋅精礦的品位最高,同時CK-2#藥價較為便宜,因此選擇CK-2#作為鋅精選時的抑制劑。
圖12 鋅精選抑制劑種類試驗結(jié)果■—鋅品位;□—鋅作業(yè)回收率
選定CK-2#為浮鋅精選抑制劑后,進一步考察了其用量對鋅精礦指標的影響,試驗結(jié)果如圖13所示??梢?CK-2#用量從250 g/t增加至500 g/t,鋅精礦品位由46.50%上升到了51.05%;再增加CK-2#用量,鋅精礦的品位上升有限而作業(yè)回收率下降幅度較大。因此選擇鋅精選CK-2#用量為500 g/t。
圖13 鋅精選抑制劑用量試驗結(jié)果◆—鋅品位;◇—鋅作業(yè)回收率
在以上條件試驗的基礎上,按圖14進行了鉍鋅依次浮選閉路流程試驗,試驗結(jié)果見表5。
表5 浮選閉路流程試驗結(jié)果 %
由表5可知,原礦經(jīng)閉路浮選,可獲得產(chǎn)率為0.28%、鉍品位為17.96%、鉍回收率為68.08%的鉍精礦和產(chǎn)率為2.23%、鋅品位為48.03%、鋅回收率為88.61%的鋅精礦。此外,礦石中的銀和銦分別富集到了鉍精礦和鋅精礦中,鉍精礦銀含量為823.57 g/t,鋅精礦銦含量為301 g/t。
由前面圖1可知,當原礦磨礦細度為-0.075 mm占79.42%時,弱磁選精礦鐵品位可達到66%以上,故浮選尾礦無需再磨礦即可直接進行弱磁選。
圖14 浮選閉路試驗流程
將閉路浮選試驗平衡后的最后2個尾礦合并,在磁場強度分別為95.5和71.7 kA/m條件下用 400 mm×300 mm鼓型濕式弱磁選機進行1次粗選、1次精選,可獲得對原礦產(chǎn)率為26.05%、鐵品位為66.11%、硫含量為0.18%、對原礦鐵回收率為66.15%的鐵精礦。
(1)試驗礦石中可供選礦回收的主要有用元素包括鐵、鋅和鉍,此外還有銦和銀會分別隨鋅和鉍富集。鐵礦物以磁鐵礦為主,鋅礦物以閃鋅礦為主,鉍礦物以斜方輝鉛鉍礦為主。閃鋅礦平均含Zn 52.34%、含F(xiàn)e 8.34%,總體來說屬鐵閃鋅礦的范疇;斜方輝鉛鉍礦平均含 Pb 45.75%、含 Bi 39.18%。
(2)磁鐵礦具不均勻中粒嵌布特征,而閃鋅礦和鉍礦物則分別為細粒和微細粒嵌布。由于鉍礦物粒度較為細小,加之斜方輝鉛鉍礦鉍含量較低,故難以獲得高品位的鉍精礦。
(3)SN-9#是鉍礦物浮選的良好選擇性捕收劑,浮鉍粗選時添加組合抑制劑Na2SO3+ZnSO4有利于鉍礦物的富集,浮鉍精選段和浮鋅精選段分別添加新型環(huán)保高效抑制劑CK-1#和CK-2#有利于鉍精礦和鋅精礦品位的提高。在這些措施的配合下,采用鉍鋅依次浮選—弱磁選工藝流程,可使試驗礦石中的鉍、鋅、鐵得到有效的綜合回收。
[1] 秦 雯.我國鉍礦資源的生產(chǎn)和應用現(xiàn)狀[J].礦產(chǎn)保護與利用,1991(3):28-32.
[2] 孫傳堯,等.鎢鉍鉬螢石復雜多金屬礦綜合選礦新技術(shù)——柿竹園法[J].中國鎢業(yè),2004(5):8-13.
[3] 王政德.浮選分離銅鉍鉬混合硫化礦的試驗研究[J].有色金屬:選礦部分,1997(1):5-7.
[4] 韓兆元,等.銅鉍分離研究現(xiàn)狀[J].金屬礦山,2008(4):75-76.