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)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石物質(zhì)組成

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。

1.2 主要有用礦物的產(chǎn)出形式

(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%。

2 試驗方案的確定

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 試驗結(jié)果與討論

3.1 優(yōu)先浮鉍條件試驗

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 浮鋅條件試驗

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

3.3 浮選閉路流程試驗

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。

3.4 弱磁選試驗

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。

4 結(jié)論

(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.