彭偉，劉安榮，王振杰，劉洪波，鐘波

（1. 貴州省冶金化工研究所，貴州 貴陽(yáng) 550016；2. 六盤水中聯(lián)工貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司，貴州 六盤水 553012）

鋅窯渣是高溫條件下回轉(zhuǎn)窯法處理濕法煉鋅時(shí)提取鋅、鉛等金屬之后的殘余物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)每年濕法煉鋅時(shí)都將產(chǎn)出大量鋅窯渣，鋅窯渣和電解鋅的產(chǎn)出比約為4:5[1-2]。鋅窯渣是一種寶貴資源，但其綜合回收技術(shù)還未成熟，使得鋅窯渣主要用作鋪設(shè)路面、作水泥填料、充填或回填采空區(qū)，剩余大量的鋅窯渣被當(dāng)作尾礦堆放在各個(gè)尾礦壩上，這樣不僅浪費(fèi)社會(huì)資源，增加企業(yè)管理費(fèi)用，而且會(huì)占用大片土地，還容易造成環(huán)境污染[3-4]。貴州某鋅冶煉廠產(chǎn)出的鋅窯渣，富含鐵、碳等有價(jià)元素，是一種具有較大綜合回收價(jià)值的二次資源，但該廠現(xiàn)有回收技術(shù)處理鋅窯渣時(shí)存在工藝復(fù)雜、回收率低、生產(chǎn)成本高的問(wèn)題，急需探索更合理、更經(jīng)濟(jì)、更有效的回收工藝，實(shí)現(xiàn)二次資源綜合回收利用[5-9]。本文針對(duì)該鋅窯渣性質(zhì)特征，進(jìn)行了有價(jià)元素碳、鐵的選礦回收工藝研究，考察了不同條件下浮選回收碳和磁選回收鐵工藝的影響，并確定了較佳的選礦工藝及藥劑制度。為此類鋅窯渣的綜合回收利提供了高效、經(jīng)濟(jì)途徑參考。

1 試驗(yàn)原料和流程

1.1 鋅窯渣的性質(zhì)

試驗(yàn)所用鋅窯渣取自貴州某鋅冶煉廠揮發(fā)回轉(zhuǎn)窯回收部分有價(jià)金屬鋅、鉛、銦、鍺等后所產(chǎn)生的廢渣，該鋅窯渣呈松散蜂窩狀，粒徑均小于3 cm，格架由焦炭構(gòu)成，結(jié)構(gòu)比較疏松且易碎，內(nèi)部可見蜂窩狀的磁鐵礦或金屬鐵。鋅窯渣化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 鋅窯渣化學(xué)多元素分析 /%Table 1 Chemical multi-element analysis of zinc kiln slag

表2 鋅窯渣鐵物相分析結(jié)果Table 2 Analysis results of iron phase in zinc kiln slag

從表1 可以看出， 鋅窯渣中碳含量高達(dá)16.47%，鐵含量高達(dá)28.35%，而Pb、Zn 等含量較低。因此，鋅窯渣中具有回收價(jià)值的元素主要為Fe 、C。從表2 可以看出，鐵主要是以磁鐵礦的形式賦存。

1.2 試驗(yàn)流程的確定

由礦石性質(zhì)可知，碳主要以焦炭形式存在，碳的天然可浮性較強(qiáng)，宜采用浮選回收；鐵主要以單質(zhì)鐵及四氧化三鐵形式存在，兩種礦物磁性較強(qiáng)，可采用弱磁選回收。為選擇處理該鋅窯渣較為合適的選礦工藝，進(jìn)行了浮選優(yōu)先回收碳- 浮選尾礦再磁選回收鐵、浮選優(yōu)先回收碳- 浮選尾礦再磨再磁選回收鐵、磁選優(yōu)先回收鐵- 磁選尾礦再浮選回收碳和磁選優(yōu)先回收鐵- 磁選尾礦再磨再浮選回收碳的四個(gè)方案的對(duì)比探索試驗(yàn)，根據(jù)探索試驗(yàn)結(jié)果得出較佳方案為浮選優(yōu)先回收碳- 浮選尾礦再磨再磁選回收鐵的選礦工藝，故本試驗(yàn)按試驗(yàn)流程圖1 進(jìn)行鋅窯渣中碳和鐵的回收研究。

試驗(yàn)設(shè)備：XMB-Φ200×240X 濕式棒磨機(jī)；1.5L XFD 型單槽浮選機(jī)；XCRS-74 型鼓形濕法弱磁選機(jī)；DL-5C 盤式真空過(guò)濾機(jī)；DHG-101-2A 數(shù)顯恒溫鼓風(fēng)干燥箱。

圖1 試驗(yàn)流程Fig. 1 Test flow chart

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 碳的浮選回收試驗(yàn)

2.1.1 磨礦細(xì)度對(duì)碳的浮選效果影響

試驗(yàn)條件：捕收劑柴油用量1600 g/t，起泡劑2#油用量600 g/t，考察不同磨礦細(xì)度對(duì)碳的浮選效果影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig .2 Test results of grinding fineness

由圖2 可以看出，隨著礦漿中-0.074 mm 粒級(jí)含量的提高，有用礦物得到充分的單體解離，有用礦物被藥劑捕收機(jī)率提高，使得碳精礦中碳的品位及回收率均逐漸升高后趨于平衡，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074 mm 75 % 時(shí)， 碳精礦中碳的品位和回收率達(dá)到穩(wěn)定值，其回收率和品位分別為86.47%、76.37%，綜合考慮磨礦成本，確定浮碳的較佳磨礦細(xì)度為-0.074 mm 75 %。

2.1.2 捕收劑柴油用量試驗(yàn)

磨礦細(xì)度-0.074 mm 75%，起泡劑2#油用量600 g/t，考察捕收劑柴油用量對(duì)碳的浮選效果影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 柴油用量對(duì)碳浮選效果的影響Fig. 3 Effect of diesel oil consumption on carbon flotation

由圖3 可以看出，隨著柴油用量的不斷升高，碳精礦中碳的品位逐漸降低，回收率則先快速升高后緩慢上升，當(dāng)柴油用量在1600 g/t 時(shí)，碳回收率到達(dá)86.83%，碳品位為76.53%，再繼續(xù)增加用量時(shí)，回收率增長(zhǎng)較慢，但品位大幅較低，綜合考慮藥劑成本和浮選指標(biāo)，確定最適宜的柴油用量為1600 g/t。

2.1.3 起泡劑2#油用量試驗(yàn)

磨礦細(xì)度-0.074 mm 75%，捕收劑柴油用量為1600 g/t，考察起泡劑2#油用量對(duì)碳的浮選效果影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 2# 油用量對(duì)碳浮選效果的影響Fig. 4 Effect of No.2 oil consumption on carbon flotation

由圖4 可以看出，隨著2#油用量的升高，碳精礦中碳的品位逐漸降低，回收率逐漸升高后趨于平衡，當(dāng)2#油用量為600 g/t 時(shí)，碳精礦的回收率達(dá)到平衡。綜合考慮浮選指標(biāo)。確定2#油較佳用量為600 g/t，此時(shí)碳精礦碳品位為76.32%，碳回收率為85.95%。

2.2 鐵的磁選回收試驗(yàn)

2.2.1 磨礦細(xì)度對(duì)鐵的磁選效果影響

固定磁場(chǎng)強(qiáng)度為106 kA/m，考察磨礦細(xì)度對(duì)鐵的磁選效果影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 磨礦細(xì)度對(duì)鐵的磁選指標(biāo)的影響 Fig. 5 Effect of grinding fineness on magnetic separation index of iron

由圖5 可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，鐵精礦的品位逐漸上升，而回收率先上升后下降，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm 89.47% 時(shí)回收率達(dá)到最大值，此時(shí)鐵精礦品位64.86%，回收率為68.52%。繼續(xù)增大磨礦細(xì)度，使得鐵回收率降低，導(dǎo)致此現(xiàn)象是發(fā)生了過(guò)磨，使礦樣產(chǎn)生了泥化現(xiàn)象，從而降低了回收率。綜合考慮鐵精礦的品位和回收率，確定較佳的磨礦細(xì)度為-0.074 mm 89.47%。

2.2.2 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm 89.47%，考察不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵的磁選效果影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵選別效果的影響Fig. 6 Effect of magnetic field intensity on iron separation

由圖6 可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加，鐵精礦回收率先上升后逐漸趨于平衡，鐵精礦品位先增大后降低，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為106 kA/m，再繼續(xù)增大磁場(chǎng)強(qiáng)度，鐵回收率變化較小，但品位大幅降低，綜合考慮，確定較佳的磁場(chǎng)強(qiáng)度為106 kA/m，此時(shí)，鐵回收率為68.48%，鐵精礦鐵品位為64.83%。

2.3 全流程開路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了浮選- 磁選工藝全流程開路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3，試驗(yàn)流程見圖7。

表3 全流程開路結(jié)果Table 3 Open-circuit results of whole process

圖7 全流程開路流程Fig. 7 Open- circuit flowof whole process

由表3 可知，采用浮選- 磁選工藝處理鋅窯渣，可使渣中的碳、鐵得以有效回收，浮選碳精礦中碳含量為76.12%，碳回收率為85.60%，磁選鐵精礦中鐵含量為 64.23%，鐵回收率為68.42%。

3 結(jié) 論

（1）貴州某鋅冶煉廠鋅窯渣中具有回收價(jià)值的有價(jià)元素為鐵和碳，碳含量高達(dá)16.48%，鐵含量為28.35 g/t，其中碳主要以焦炭形式存在，鐵主要以單質(zhì)鐵和四氧化三鐵等形式存在。

（2）根據(jù)鋅窯渣的性質(zhì)，采用浮選優(yōu)先回收碳，浮選尾礦再磨再磁選回收鐵的選礦工藝可獲得碳品位為76.12%、碳回收率為85.60% 的碳精礦，鐵品位為64.23%、鐵回收率為86.42% 的鐵精礦。為此類廢渣的開發(fā)利用提供了高效、經(jīng)濟(jì)途徑。