曾令明，耿志強(qiáng)，2，張紅華，黃式庭，戴智飛

（1.江西銅業(yè)技術(shù)研究院有限公司，江西 南昌 330096；2.江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330029）

1 引言

Bi金屬是一種重要的稀有金屬，具有無毒、不致癌的性質(zhì)，是一種公認(rèn)的綠色金屬［1-3］。在選礦領(lǐng)域，Bi是一種典型的伴生元素，多在鎢、錫、鉛和銅等精礦中富集。精礦冶煉時(shí)Bi進(jìn)入冶煉渣、陽(yáng)極泥和煙塵里，可采用濕法浸出等工藝進(jìn)行回收，但會(huì)產(chǎn)生廢水等［4-5］。對(duì)于冶煉渣的處理，應(yīng)探索研發(fā)更環(huán)保、低成本的新工藝。選礦工藝是一種非常重要的物料分離方法，主要用于處理有固定晶格的自然礦物，但也可將其應(yīng)用在冶煉渣等二次資源處理領(lǐng)域。通常鉍渣的回收主要是將鉍與雜質(zhì)砷、硫、銻、銅等進(jìn)行分離，采用濕法浸出工藝是利用雜質(zhì)本身的化學(xué)特性差異對(duì)雜質(zhì)進(jìn)行依次分離，而選礦工藝可以利用浮選藥劑等方法改善或者利用物料各組成自身的物理、化學(xué)性質(zhì)實(shí)現(xiàn)分離［4-10］。相比而言，選礦工藝具有綠色、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

氧化洗凈殘?jiān)茄趸闉V餅處理工藝產(chǎn)生的固體危廢物料［11-12］，其中含鉍和鉛等可回收的有價(jià)元素，殘?jiān)秀G的潛在金屬回收量約61t/a，有效回收年產(chǎn)值近200萬元。貴溪冶煉廠目前采用氯鹽浸鉍工藝提取鉍，但該工藝存在會(huì)產(chǎn)生含高氯、鈉鹽的廢水和鉍的回收率低等問題。

本研究以貴溪冶煉廠氧化洗凈殘?jiān)鼮檠芯繉?duì)象，探索采用綠色選礦工藝處理該含鉍渣，將殘?jiān)杏袃r(jià)元素鉍和鉛進(jìn)行有效富集，獲得合格的鉛鉍合金冶煉原料。新工藝可減少高氯鹽廢水和硫渣的產(chǎn)生，有良好的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。

2 殘?jiān)瘜W(xué)成分和粒級(jí)特性分析

為了分析氧化洗凈殘?jiān)锪系奶匦?，?duì)氧化洗凈殘?jiān)M(jìn)行了化學(xué)多元素分析和篩析，結(jié)果分別見表1和表2。由結(jié)果分析可知：

表1 氧化洗凈殘?jiān)瘜W(xué)成分分析結(jié)果

表2 氧化洗凈殘?jiān)Y析結(jié)果

（1）氧化洗凈殘?jiān)写蟛糠质橇?、砷，合?jì)含量88.63%，有價(jià)元素鉍和鉛是要回收的主要有用元素，其品位分別是3.03%和1.72%。另外，殘?jiān)杏?.38%的銅，經(jīng)查明是以離子形式存在，可經(jīng)固液分離去除。

（2）砷在各粒級(jí)呈不均勻分布，且大部分在粗粒級(jí)富集，而鉍在粗粒級(jí)分布率低。殘?jiān)?0.038mm粒級(jí)產(chǎn)率34.84%，砷的分布率達(dá)81.64%，鉍的分布率僅3.44%，說明砷和鉍在粗粒級(jí)的分布率不一致。可根據(jù)殘?jiān)胁煌M分的粒度分布特性，采用分級(jí)工藝，將有害雜質(zhì)砷脫除。

（3）分級(jí)粒度的選擇，從砷和鉍不同的粒級(jí)分布特性考慮，選擇+0.038mm分級(jí)粒度。經(jīng)分級(jí)，可得到產(chǎn)率為34.84%的粗砷砂，砷回收率81.64%，鉍的回收率損失僅3.44%。

3 浮選工藝優(yōu)化試驗(yàn)

氧化洗凈殘?jiān)闹饕s質(zhì)為單質(zhì)硫，且具有較好的可浮性，結(jié)合物料粒度分布特征，提出分級(jí)脫砷-浮選脫硫的提鉍新工藝。為實(shí)現(xiàn)鉍與雜質(zhì)砷、硫的有效分離，對(duì)分散劑種類和用量、捕收劑用量等參數(shù)進(jìn)行了條件優(yōu)化試驗(yàn)，并進(jìn)行浮選工藝閉路試驗(yàn)，以考察新工藝的提鉍效果。

3.1 浮選分散劑種類優(yōu)化試驗(yàn)

為了減少浮選泡沫夾帶，需對(duì)礦漿進(jìn)行分散。為考察分散劑種類對(duì)浮選效果的影響，進(jìn)行了分散劑種類條件優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖1 氧化洗凈殘?jiān)∵x分散劑種類優(yōu)化試驗(yàn)流程圖

表3 浮選脫硫分散劑種類優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

由結(jié)果分析可知：添加分散劑有利于減少鉍在硫精礦中的夾帶損失，添加分散劑回收率可由16.31%減少至6.5%左右。試驗(yàn)對(duì)比了分散劑A和B及其組合的浮選效果，發(fā)現(xiàn)組合分散劑的效果優(yōu)于單一分散劑，可以將硫精礦中鉍回收率降低至6%以下，因此試驗(yàn)確定采用組合分散劑CXS-1，其組成比例為A∶B=7∶6。

3.2 浮選分散劑用量?jī)?yōu)化條件試驗(yàn)

為考察分散劑CSX-1用量對(duì)脫硫浮選指標(biāo)的影響，進(jìn)行了浮選分散劑用量條件優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖2 氧化洗凈殘?jiān)∵x分散劑用量條件優(yōu)化試驗(yàn)流程圖

表4 浮選分散劑CXS-1用量條件優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

由結(jié)果分析可知：分散劑可使?jié){料充分分散，減少鉍在硫精礦中的夾雜損失。隨著浮選分散劑用量的增加，富鉍渣中鉍的回收率呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，這說明分散劑過多也會(huì)導(dǎo)致鉍在浮選精礦中夾雜損失。分散劑的CSX-1最優(yōu)用量為13kg/t。

3.3 浮選工藝閉路試驗(yàn)

根據(jù)新工藝條件優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了浮選工藝閉路試驗(yàn)。考察了兩種中礦返回方式對(duì)浮選效果的影響。流程1為精選作業(yè)和掃選作業(yè)中礦集中返回粗選作業(yè)，流程2為掃選作業(yè)中礦返回粗選作業(yè)，而精選作業(yè)中礦進(jìn)入尾礦中。閉路試驗(yàn)流程圖見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖3 氧化洗凈殘?jiān)旨?jí)-浮選新工藝閉路試驗(yàn)流程圖

表5 洗凈殘?jiān)旨?jí)-浮選新工藝閉路試驗(yàn)結(jié)果

由結(jié)果分析可知：新工藝可有效回收鉍，在給料鉍品位3.35%左右的條件下，新工藝可獲得鉍品位約10%、鉍回收率86%以上的富鉍渣。兩種中礦返回工藝流程都可以獲得良好的指標(biāo)，相比而言，流程1可以減少中礦返回對(duì)粗選作業(yè)浮選濃度的影響。

4 半工業(yè)試驗(yàn)

根據(jù)氧化洗凈殘?jiān)旨?jí)-浮選新工藝小試研究結(jié)果，進(jìn)行了半工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)。半工業(yè)擴(kuò)大試驗(yàn)先采用水力旋流器進(jìn)行分級(jí)脫砷，然后采用浮選柱浮選脫硫，最后得到富鉍渣，以驗(yàn)證新工藝工業(yè)應(yīng)用的可行性。

4.1 旋流器分級(jí)脫砷

根據(jù)旋流器分級(jí)優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果，水力旋流器分級(jí)參數(shù)為給礦壓力0.2MPa，給料濃度15%，沉砂嘴尺寸10mm，分級(jí)指標(biāo)見表6所示。

表6 氧化洗凈殘?jiān)髌鞣旨?jí)結(jié)果

由結(jié)果分析可知：氧化洗凈殘?jiān)?jīng)過旋流器分級(jí)，可獲得產(chǎn)率86.95%、鉍回收率96.14%的溢流，沉砂中鉍的損失僅3.86%。

4.2 浮選柱浮選脫硫

采用旋流-靜態(tài)微泡浮選柱浮選脫硫，可有效浮選微細(xì)粒級(jí)的物料，提高浮選回收率。半工業(yè)擴(kuò)大連續(xù)試驗(yàn)指標(biāo)見表7，新工藝物料平衡表見表8。

表7 氧化洗凈殘?jiān)∵x柱連續(xù)生產(chǎn)指標(biāo)

表8 氧化洗凈殘?jiān)徙G新工藝物料平衡表

由結(jié)果分析可知：采用浮選柱脫硫工藝可獲得鉍品位14.34%、鉍回收率87.17%的富鉍渣，鉛的回收率92.06%，富鉍渣中鉍和鉛的合計(jì)含量可以達(dá)到22.32%。為達(dá)到鉛鉍合金的冶煉要求，通過濕法冶金的工藝可將富鉍渣中的砷和硫進(jìn)一步脫除。相比原氯鹽浸鉍工藝，新工藝處理的殘?jiān)繙p少了約88%，不產(chǎn)生高氯廢水，主要的雜質(zhì)硫也得到了回收。

由新工藝物料平衡結(jié)果可知：采用新工藝可脫除產(chǎn)率10.43%的粗砷砂、鉍損失僅3.90%，最終可獲得Bi品位為14.3%，Bi回收率83.02%的富鉍渣。

5 結(jié)論

（1）氧化洗凈殘?jiān)兄饕s質(zhì)是硫、砷，占總含量的88.63%，有價(jià)元素鉍和鉛是要回收的主要有用元素，其品位分別是3.03%和1.72%。

（2）洗凈殘?jiān)须s質(zhì)砷在粗粒級(jí)富集，鉍在粗粒級(jí)分布率低，且雜質(zhì)硫有良好的可浮性，可采用分級(jí)脫砷-浮選脫硫的提鉍新工藝，實(shí)現(xiàn)鉍與雜質(zhì)的分離和富集。

（3）半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明新工藝可有效脫除砷和硫等雜質(zhì)，獲得鉍品位14.34%、鉍回收率83.02%的富鉍渣。進(jìn)一步處理可達(dá)到鉛鉍合金冶煉的要求。

（4）相比濕法浸出工藝，新工藝有綠色、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可減少高氯鹽廢水和硫渣，可帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益。