楊俊彥，葉雪均，秦華偉，李建偉

（1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州341000；2.嵩縣黃金礦業(yè)有限公司，河南 洛陽(yáng)471000）

某鉛鋅選礦廠尾礦自建廠以來(lái)一直沒有回收硫資源?，F(xiàn)場(chǎng)采用“優(yōu)先選鉛－選鉛尾礦再優(yōu)先選鋅”工藝回收鉛鋅礦物，選鋅尾礦直接排入尾礦庫(kù)。經(jīng)幾十年的堆存，尾礦庫(kù)容量逐年減少，對(duì)尾礦的合理綜合利用成為該選廠的一個(gè)重大問題，江西理工大學(xué)對(duì)鉛鋅尾礦的綜合利用研究較多，其中利用鉛鋅尾礦制作礦物添加劑已經(jīng)在關(guān)鍵技術(shù)和工藝方面取得了突破，有望成為將來(lái)大量利用尾礦的有效技術(shù)［1－2］。因此，在回收尾礦中硫資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行尾礦用于礦物添加劑技術(shù)開發(fā)研究，可達(dá)到充分利用硫資源、大幅度減少尾礦排放，延長(zhǎng)尾礦庫(kù)使用年限的目的［3］。本文是對(duì)該尾礦進(jìn)行回收硫的工藝探究，為之后尾礦制作礦物添加劑的研究打下基礎(chǔ)。

1 礦樣性質(zhì)

從現(xiàn)場(chǎng)分別取選鋅尾礦和選鉛尾礦（下稱鋅尾、鉛尾）。鋅尾化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，鉛尾化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2，鋅尾物相分析結(jié)果見表3，鋅尾礦物組成見表4，鋅尾粒度分析結(jié)果見表5，鉛尾粒度分析結(jié)果見表6。

由表1可知：鋅尾中含硫?yàn)?.53%，含量較低；鐵含量為12.33%，含鉛0.11%、鋅0.14%，含量低不具有回收價(jià)值，但可能會(huì)對(duì)硫精礦質(zhì)量產(chǎn)生影響。脈石礦物以硅酸鹽礦物為主，還有少量的堿性脈石。

由表2可知：鉛尾中含硫6.5%，鋅5.85%，鉛0.21%，鉛含量偏高。

由表3可知：鋅尾中主要以磁黃鐵礦為主，其含量占68%，黃鐵礦含量為32%。

由表4可知：鋅尾中金屬礦物有磁黃鐵礦、黃鐵礦、鐵閃鋅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦和赤鐵礦等。非金屬礦物以透輝石為主，次為透閃石、綠泥石、方解石、綠簾石、少量石英，微量滑石，偶見石榴石。

由表5和表6可知：礦樣粒度非常細(xì)，鉛尾和鋅尾－0.074mm含量分別達(dá)94.60%和92.72%，尤其－0.01mm也分別占有17.50%和18.95%；金屬量主要分布在－0.074＋0.037mm之間，鉛尾中鋅、硫分布率為68.07%和79.29%，鋅尾中硫分布率為86.72%。因此，在浮選過程中，要加大細(xì)粒的回收。

表1 鋅尾多元素分析結(jié)果表／%

表2 鉛尾多元素分析結(jié)果表／%

表3 鋅尾硫物相分析結(jié)果表／%

表4 鋅尾礦物組成含量／%

表5 鉛尾粒度分析結(jié)果表／%

表6 鋅尾粒度分析結(jié)果表／%

2 方案確定

以優(yōu)化現(xiàn)廠生產(chǎn)流程及尾礦直接脫硫?yàn)樗悸诽岢鲆韵聝蓚€(gè)方案。

方案一：以浮鉛尾礦為試樣，采用“鋅硫混浮－分離”工藝流程，在回收鋅資源的同時(shí)綜合回收硫資源，分離后尾礦直接為硫精礦。本方案的優(yōu)點(diǎn)在于：避免浮鋅磁選尾礦選硫時(shí)，需要用大量硫酸調(diào)漿可能產(chǎn)生的隱患，同時(shí)可以簡(jiǎn)化流程、節(jié)省浮選設(shè)備，整體投資少。

方案二：以浮鋅尾礦為試樣進(jìn)行磁－浮聯(lián)合流程脫硫。因?yàn)殇\尾中磁黃鐵礦含量高達(dá)68%，考慮采用兩種工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究。①先磁后浮工藝，即先磁選將磁黃鐵礦選出，磁尾再浮選黃鐵礦；②先浮后磁工藝，即先將黃鐵礦和可浮性好的磁黃鐵礦用浮選方法選出，浮選尾礦再進(jìn)行磁選回收磁黃鐵礦。本方案的最大優(yōu)點(diǎn)在于不會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

3 鋅硫混?。蛛x方案試驗(yàn)

3.1 條件試驗(yàn)流程圖

鉛尾鋅硫混浮粗選條件試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 鋅硫混浮粗選條件試驗(yàn)流程圖

3.1.1 硫酸銅用量試驗(yàn)

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)流程，優(yōu)先浮選鉛后，鋅硫處于受抑制狀態(tài)，需用硫酸銅活化［4］，因此安排了硫酸銅用量試驗(yàn)，其用量分別為50g／t、100g／t、150g／t、200g／t，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 硫酸銅用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖2可知：隨著硫酸銅用量的增大，鋅硫混合粗精礦中鋅、硫品位都呈依次上升的趨勢(shì)，而回收率則呈先上升后下降的趨勢(shì)。這是因?yàn)榱蛩徙~與黃藥會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，隨著硫酸銅用量的加大，競(jìng)爭(zhēng)越激烈，導(dǎo)致精礦產(chǎn)率降低，回收率下降［5］。綜合考慮 ，確定硫酸銅用量為100g／t。

3.1.2 丁黃用量試驗(yàn)

硫酸銅用量確定后，安排了捕收劑丁黃用量試驗(yàn)，其用量分別為40、60、80和100g／t，掃一、掃二丁黃用量都為粗選的一半，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 丁基黃藥用量試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知：隨著捕收劑用量的增大，鋅硫混合粗精礦中硫品位先上升后逐漸平穩(wěn)，硫回收率也逐漸升高，鋅品位呈依次降低趨勢(shì)，但鋅回收率變化不大，說明該鐵閃鋅礦易活化也易浮選。綜合鋅硫品位及回收率考慮，確定丁黃用量為80g／t。

3.1.3 鋅硫分離石灰用量試驗(yàn)

粗選條件確定后，安排了鋅硫分離的石灰用量試驗(yàn)，其 用 量 分 別 為 1000g／t、2000g／t、3000g／t、4000g／t。試驗(yàn)流程圖見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖4 石灰用量試驗(yàn)流程圖

圖5 鋅硫分離石灰用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知：隨著石灰用量的增大，鋅精礦中鋅品位已依次增大，而鋅回收率則依次降低；硫精礦中硫品位呈上升趨勢(shì)，硫回收率也依次提高。綜合考慮，石灰用量初步確定為3000g／t。在閉路試驗(yàn)中，可以根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象適當(dāng)增加石灰用量。

3.1.4 閉路試驗(yàn)

在良好的條件試驗(yàn)及較好的開路試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，安排了閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)流程圖見圖6，試驗(yàn)結(jié)果表見表7。

表7 閉路試驗(yàn)結(jié)果

圖6 閉路試驗(yàn)流程圖

由表7可知：通過一粗兩掃兩精可獲得鋅精礦含鋅50.62%、鋅回收率為95.70%；浮選硫精礦含硫35.61%、硫回收率為45.27%；磁選硫精礦含硫28.41%、硫回收率為4.94%，綜合硫精礦品位34.75%，綜合硫精礦回收率為50.86%。浮選尾礦若不增加磁選作業(yè)，尾礦則含鋅0.11%，含硫0.80%，尾礦硫損失將偏高。故采用XCGS－50型磁選機(jī)進(jìn)行濕式磁選，磁場(chǎng)強(qiáng)度為200kA／m。

4 鋅尾直接脫硫試驗(yàn)

4.1 浮選條件試驗(yàn)

為了考察硫酸用量對(duì)硫的活化效率，安排了硫酸用量試驗(yàn)。用量分別為2000、4000、6000、8000、10000g／t。通過試驗(yàn)確定先浮后磁方案和先磁后浮方案硫酸用量為6000g／t。

為了考察丁黃用量對(duì)浮選硫精礦的影響，用量分別為30、40、50、60g／t確定先浮后磁方案丁基黃藥用量為40g／t。用同樣方法，確定先磁后浮方案丁基黃藥用量為20g／t。

4.2 閉路試驗(yàn)

在良好的條件試驗(yàn)及開路結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了閉路試驗(yàn)。先浮后磁閉路試驗(yàn)流程圖見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表8。先磁后浮閉路試驗(yàn)流程圖見圖8，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

由表8可知：通過鋅尾先浮后磁閉路試驗(yàn)，結(jié)果可獲得磁選硫精礦含硫31.98%、硫回收率為17.74%；浮選硫精礦含硫35.89%、硫回收率為75.91%，綜合硫精礦硫品位35.08%，硫回收率為93.65%；通過一粗一掃三精的流程，可獲得合格硫精礦。

由表9可知：通過鋅尾先磁后浮閉路試驗(yàn)，結(jié)果獲得磁選硫精礦含硫32.51%、硫回收率為60.55%；浮選硫精礦含硫36.98%、硫回收率為31.60%；綜合硫精礦硫品位為33.92%，硫回收率為92.15%。

圖7 先浮后磁閉路試驗(yàn)流程圖

表8 先浮后磁閉路試驗(yàn)結(jié)果表／%

圖8 先磁后浮閉路試驗(yàn)流程圖

表9 先磁后浮閉路試驗(yàn)結(jié)果表／%

5 結(jié)論

1）對(duì)選鉛尾礦進(jìn)行“鋅硫混?。蛛x”工藝進(jìn)行試驗(yàn)，可得鋅精礦含鋅50.62%、鋅回收率為95.70%，浮選硫精礦含硫35.61%、硫回收率為45.27%、綜合硫精礦品位34.75%、綜合硫精礦回收率為50.86%的試驗(yàn)指標(biāo)。

2）對(duì)選鋅尾礦進(jìn)行“磁－浮”聯(lián)合工藝進(jìn)行試驗(yàn)，通過先浮后磁方案閉路試驗(yàn)，可得綜合硫精礦硫品位35.08%、硫回收率為93.65%的試驗(yàn)指標(biāo)。通過先磁后浮方案閉路試驗(yàn)，可得綜合硫精礦品位綜合硫精礦硫品位為33.92%、硫回收率為92.15%的試驗(yàn)指標(biāo)。通過先磁后浮方案閉路試驗(yàn)，未得到合格硫精礦。

3）選鉛尾礦“鋅硫混?。蛛x”工藝，可避免使用硫酸活化硫，操作安全且不需要增加設(shè)備投入，且同樣得到了合格的鋅精礦；選鋅尾礦“先浮后磁”工藝，可在保持原廠工藝不變的基礎(chǔ)上，進(jìn)行技改不影響現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。通過以上兩種方案均可獲得合格硫精礦，但各有優(yōu)點(diǎn)，從現(xiàn)場(chǎng)角度考慮，采用選鉛尾礦“鋅硫混?。蛛x”工藝更具有創(chuàng)新性，回收鋅的同時(shí)回收硫并避免了用硫酸的危險(xiǎn)，更符合企業(yè)以人為本、降低生產(chǎn)成本的宗旨。

4）尾礦中含硫低，磁黃鐵礦含量高，脈石礦物易泥化，部分鐵閃鋅礦進(jìn)入到硫精礦中，這些是影響硫精礦的重要因素，在之后的工業(yè)試驗(yàn)中應(yīng)重視。

［1］匡敬忠，成鋼，魚永芝.尾礦微晶玻璃／陶瓷復(fù)合裝飾板的研究［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2004（3）：38－40.

［2］匡敬忠，邱廷省，施芳.熱處理對(duì)高嶺石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及活性的影響［J］.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào).2012（1）：258－264.

［3］秦煜民.磁選尾礦鐵資源回收利用現(xiàn)狀與前景［J］.中國(guó)礦業(yè)，2010，19（5）：47－49.

［4］葉雪均，劉子帥，江皇義.某銅鋅硫化礦銅鋅分離試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)礦業(yè)，66－69.

［5］魏德州.固體物料分選學(xué)［M］.北京：治金工業(yè)出版社，2009.