路曉龍 李天恩 任金菊 范 娜

(西安天宙礦業(yè)科技集團公司，西安 710000)

碲為稀散元素，在地殼中的含量極少，但卻是我國工業(yè)發(fā)展不可或缺的元素。據(jù)統(tǒng)計，碲在冶金工業(yè)中的應(yīng)用占了碲應(yīng)用總量的42%，化工行業(yè)占碲應(yīng)用總量的21%左右，電子電氣工業(yè)用量約占8%，并應(yīng)用于醫(yī)療、陶瓷、新能源等領(lǐng)域。工業(yè)上主要從電解精煉銅和鉛的陽極泥及處理金、銀礦時回收碲，產(chǎn)量遠不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要，每年需從國外進口精煉碲20 t左右[1-4]。據(jù)報道，碲品位超過4%時直接采用冶金工藝提取才具有經(jīng)濟價值[5，6]。因此，從金浸渣中再回收碲，對緩解我國碲需求不足的現(xiàn)狀有著重大的現(xiàn)實意義。

葉碲鉍礦(Bi4Te3)極為罕見[7]，關(guān)于葉碲鉍礦的選礦資料匱乏。我國于20世紀90年代初在某金礦中首次發(fā)現(xiàn)這種新礦物。葉碲鉍礦粒度細小，一般在幾微米至幾十微米范圍，主要與硫化物、金銀礦物緊密共生，在金礦物浮選過程中同步富集進入金精礦中。四川某浸渣為金精粉細磨氰化浸出后的尾渣，鉍、碲以葉碲鉍礦的形式留在金浸渣中。試驗?zāi)康膹奈苍厥杖~碲鉍礦，以實現(xiàn)對礦產(chǎn)資源的綜合高效利用。通過對礦石性質(zhì)及選礦試驗研究，實現(xiàn)了金精礦氰化浸渣中鉍(碲)有效回收，填補了我國微細粒葉碲鉍礦(Bi4Te3)資源綜合利用技術(shù)的空白。

1 浸渣性質(zhì)分析

四川某浸金尾渣含碲0.48%、鉍1.05%，鉍、碲主要以葉碲鉍礦形式存在，經(jīng)電子探針測試，葉碲鉍礦含Bi 63.96%、Te 30.05%。脈石礦物以磁黃鐵礦和石英為主，其次為少量斜長石，礦物組成相對簡單。由于細磨浸金致使浸渣粒度極細，-25 μm粒級占比80.23%，碲、鉍主要存在該粒級中，給葉碲鉍礦的分選造成困難。

浸渣多元素分析結(jié)果見表1，粒度篩析見表2，MLA礦物成分及含量見表3，葉碲鉍礦嵌布特征見圖1。

表1 浸渣多元素分析結(jié)果Table 1 Multi-component analysis results of leaching residue /%

表2 浸渣粒度篩析結(jié)果Table 2 Sieve analysis results of leaching slag size /%

表3 MLA礦物成分及含量Table 3 Mineral composition and content of MLA /%

圖1 葉碲鉍礦嵌布特征Fig.1 Distribution characteristics of pilsenite

浸渣中目的元素碲品位0.48%、鉍品位1.05%。其中鐵、硫、硅含量占比87.80%，鐵、硫以磁黃鐵礦，硅以石英形式存在，為浸渣中的主要礦物。

浸渣中葉碲鉍礦礦物含量低，粒度細小，主要集中在-25 μm粒級中，粒級越細，碲、鉍品位越高。因此葉碲鉍礦在選別過程中易損失在尾礦，致使精礦回收率不高。

對浸渣進行MLA礦物分析測定，礦物組成以黃鐵礦/磁黃鐵礦、石英為主，葉碲鉍礦多呈粒狀，粒徑細小，均在27 μm以下，葉碲鉍礦的單體解離度為76.42%，其余主要與黃鐵礦/磁黃鐵礦和石英連生，以與黃鐵礦/磁黃鐵礦兩相、三相及以上包裹為主。葉碲鉍礦相對于磁黃鐵礦、石英，粒度較小。對葉碲鉍礦再磨可提高葉碲鉍礦解離度，但會進一步使其粒度變小，為分選帶來困難，導致回收率降低，因此試驗過程中應(yīng)盡可能保護葉碲鉍礦的粒度，避免磨礦。

2 試驗方案確定

根據(jù)浸渣的礦物組成、粒度、共生及嵌布特點，從浮選、重選、磁—重聯(lián)合等工藝對浸渣中的葉碲鉍礦進行綜合回收選礦試驗研究[8，9]。浮選工藝：浸渣以黃藥類或是羥肟酸類捕收劑對葉碲鉍礦直接浮選，碲、鉍難以富集；硫化浮選有利于碲、鉍品位的富集，但富集比只有3左右，難以獲得較高品位的碲(鉍)精礦。重選工藝：葉碲鉍礦比重大(8.3～8.4 g/cm3)，礦物成分相對簡單，適宜重選分離。單一重選工藝分別采用搖床、臥式離心選礦機、懸震錐面選礦機分選，選別過程中粒度相對較大的磁黃鐵礦會進入精礦，微細粒葉碲鉍礦損失在尾礦中，獲得的精礦品位和回收率均較低，難以獲得合格品。磁—重聯(lián)合工藝：通過磁選除去粒度相對較大的磁黃鐵礦，避免粗粒磁黃鐵礦進入重選精礦中降低精礦品位，再經(jīng)懸震錐面選礦機除去細粒顆粒，使物料粒度更加均勻，最后經(jīng)搖床重選可獲得精礦品位、回收率相對較好的指標。

確定磁—重聯(lián)合選礦工藝。工藝原則流程見圖2。

圖2 磁—重聯(lián)合工藝原則流程Fig.2 The principle flowsheet of magnetic-gravity combined process

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 磁選條件試驗

浸渣直接重選試驗發(fā)現(xiàn)，有部分粒度較大的磁黃鐵礦/黃鐵礦在重選試驗過程中進入重選精礦，導致重選精礦鉍、碲品位與回收率不高，因此需考慮除去該部分粗粒級的磁黃鐵礦，為重選創(chuàng)造有利條件。由于葉碲鉍礦均在27 μm以下，目前工業(yè)生產(chǎn)分級效率低，且難以實現(xiàn)。根據(jù)磁黃鐵礦粒度相對較大、具有磁性的特點，利用磁選起到分級和除雜的作用，除去粗顆粒磁黃鐵礦，提高浸渣入選品位的同時，保證入選粒度比較均勻，有利于提高分選效果。試驗采用XCSQ-50×70濕式強磁選機進行除雜分級。

3.1.1 給礦濃度條件試驗

礦漿濃度過高，磁選過程易產(chǎn)生磁團聚夾雜葉碲鉍礦致使回收率降低，礦漿濃度過低，隨有利于分選效果，但處理量受影響。選擇240 kA/m的磁選場強進行給礦濃度條件試驗，試驗結(jié)果見表4。

由表4可知，給礦濃度增大，除去的磁性物增多，粗精礦產(chǎn)率有所下降。不同給礦濃度磁選所得粗精礦碲、鉍品位幾乎一致。給礦濃度40%時，由于礦漿濃度增大，磁選過程存在夾雜現(xiàn)象致使粗精礦產(chǎn)率有所下降，因而回收率略低。對比發(fā)現(xiàn)磁選除去的多為粗顆粒礦物，也說明葉碲鉍礦相對于磁黃鐵礦及石英較易磨，磨礦過程更易進入細粒級產(chǎn)品中。綜合考慮，選擇給礦濃度30%。

3.1.2 磁選場強條件試驗

磁選場強高，選出的磁性物產(chǎn)率高，除雜后的粗精礦品位高、回收率低；磁選場強低，選出的磁性物產(chǎn)率低，除雜后的粗精礦品位低、回收率高。在礦漿濃度30%的條件下進行磁選場強條件試驗，試驗結(jié)果見表5。

表4 給礦濃度條件試驗結(jié)果Table 4 Test results of feeding concentration condition

表5 磁選場強條件試驗結(jié)果Table 5 Test results of magnetic separation intensity condition

表5試驗結(jié)果表明，磁選最高可除去一半以上的雜質(zhì)，且粗精礦中碲、鉍的回收率損失減少，碲、鉍品位也有所提高。磁場強度越大，粗精礦中碲、鉍品位越高、回收率越低。為保證后續(xù)入選的浸渣品位及均勻的粒度，兼顧入選的粗精礦回收率，選擇240 kA/m的磁選場強進行試驗。

3.2 懸振錐面選礦機條件試驗

對強磁后的粗精礦進行懸振錐面選礦機重選試驗，懸振錐面選礦機是依據(jù)拜格諾剪切松散理論和流膜選礦原理研制而成的新型微細粒重選設(shè)備，適宜分選粒度為100～20 μm的礦泥[10]。利用懸震錐面選礦機重選除去細泥，進一步提高入選粒度的均勻程度。

3.2.1 給礦濃度條件試驗

懸震錐面選礦機為薄膜流分選，葉碲鉍礦粒度微細，宜采用較低的給礦濃度以便于物料的分散。試驗采用振動頻率20Hz、轉(zhuǎn)動頻率20Hz，改變礦漿濃度進行試驗，給礦濃度條件試驗結(jié)果見表6。

表6 給礦濃度條件試驗結(jié)果Table 6 Test results of feeding concentration condition /%

由試驗結(jié)果可知，給礦濃度為20%選別指標最好。給礦濃度太低，部分微細粒礦物受到的水流沖洗力相對較大，易進入尾礦中；濃度較高時，顆粒松散分層相對不充分，粗精礦中易混入脈石礦物，影響精礦品位。因此，選擇給礦濃度20%進行后續(xù)試驗。

3.2.2 振動頻率條件試驗

薄膜流重選中振動作用主要是讓物料松散分層。振動頻率過小，物料分散不充分，易使輕礦物顆粒夾雜進入精礦而導致精礦品位不高；振動頻率過大，礦粒過度松散，易使細粒重礦物顆粒進入尾礦，造成精礦回收率偏低。礦漿濃度為20%，轉(zhuǎn)動頻率為20 Hz，調(diào)節(jié)懸震錐面選礦機的振動頻率，試驗結(jié)果見表7。

表7 振動頻率條件試驗結(jié)果Table 7 Test results of vibration frequency condition /%

根據(jù)表7試驗結(jié)果分析：懸震錐面選礦機可拋掉大部分的細泥，產(chǎn)率由磁選后的63.80%降至5.60%左右，碲、鉍回收率分別由90.52%、90.71%降至46%左右，尾礦中碲、鉍損失近一半。精礦品位富集明顯，鉍由1.44%富集8.00%以上，碲由0.65%富集到3.80%以上。隨振動頻率的增加，粗精礦產(chǎn)率有微弱下降，碲、鉍品位在逐漸增高，回收率呈下降趨勢。振動頻率的增加有利于物料的松散分層，在振動頻率22 Hz時，獲得粗精礦碲品位3.91%、鉍品位8.52%，回收率分別為45.78%、46.08%。綜合考慮選別指標，選擇振動頻率22 Hz進行后續(xù)試驗。

3.2.3 轉(zhuǎn)動頻率條件試驗

懸震錐面選礦機通過圓盤分選面的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)物料的運搬分帶，轉(zhuǎn)速通過轉(zhuǎn)動頻率調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)速的快慢可以主要對分選效果產(chǎn)生影響。轉(zhuǎn)速太快，導致輕重礦物顆粒來不及松散分層或分層不徹底，使得進入精礦中脈石礦物較多，降低精礦品位；轉(zhuǎn)速太慢，一是影響處理量，二是容易造成細粒重礦物在水流沖刷下進入尾礦，降低精礦回收率。礦漿濃度為20%，振動頻率為22 Hz，調(diào)節(jié)懸震錐面選礦機的轉(zhuǎn)動頻率，試驗結(jié)果見表8。

表8 轉(zhuǎn)動頻率條件試驗結(jié)果Table 8 Test result of rotational frequency condition /%

表8試驗結(jié)果表明，轉(zhuǎn)動頻率增大，轉(zhuǎn)速提高，礦物在分選面停留時間減小，有利于細顆粒重礦物進入粗精礦，粗精礦產(chǎn)率與回收率呈上升趨勢，精礦品位逐漸下降。當轉(zhuǎn)動頻率達到18 Hz時，粗精礦回收率趨于穩(wěn)定。在保證回收率的同時為盡可能的提高搖床入選品位，選擇轉(zhuǎn)動頻率18 Hz進行后續(xù)試驗。

3.2.4 懸震拋尾粒級分析

經(jīng)懸振錐面選礦機重選拋掉的尾礦產(chǎn)率58.31%，且碲、鉍品位與浸渣接近，對該尾礦利用激光粒度儀分析，結(jié)果見圖3。尾礦D75=8.77 μm，即尾礦中有75%的礦物顆粒粒度在8.77 μm(1800目)以下，由于該部分粒度極細，通過現(xiàn)有的重選手段難以回收，導致精礦回收率偏低。

圖3 尾礦激光粒度儀分析結(jié)果Fig.3 Analysis result of tailing by laser particle size analyzer

3.3 搖床重選試驗

磁選—懸震錐面選礦機重選所得粗精礦經(jīng)搖床重選獲得最終精礦，為盡可能地提高碲、鉍的回收率，對搖床中礦進行再次搖床重選。試驗流程見圖4，試驗結(jié)果見表9。

圖4 搖床重選試驗流程Fig.4 Test flowsheet of table gravity separation

由表9可知，懸震精礦經(jīng)一次搖床可得精礦1含碲品位18.91%，鉍41.25%，作業(yè)回收率分別為71.90%、71.93%?？梢娊?jīng)磁選—懸震錐面選礦機選別后的粗精礦再經(jīng)搖床重選可將大部分的葉碲鉍礦富集回收。第一次搖床的中礦進行搖床再選，得到的精礦2含碲品位12.78%，鉍27.71%，作業(yè)回收率分別為10.36%、10.42%，可進一步提高葉碲鉍礦的回收率。中礦與尾礦品位接近，可合并后再單獨處理。

表9 搖床重選試驗結(jié)果Table 9 Test result of table gravity separation

3.4 聯(lián)合工藝試驗

在上述試驗條件的基礎(chǔ)上進行聯(lián)合工藝綜合條件試驗，試驗流程見圖5，試驗結(jié)果過見表10。

由表10試驗結(jié)果可知，磁—重(懸振錐面選礦機+搖床)聯(lián)合工藝可得最終精礦鉍品位38.86%、碲品位17.83%，鉍、碲回收率分別為37.74%、37.98%的碲(鉍)精礦。

4 結(jié)論

1)葉碲鉍礦比重大(8.3～8.4 t/m3)，對其回收宜采用重選。為確保入選粒度均勻，根據(jù)尾礦礦物組成特點，采用磁選預(yù)先除去粒度相對較大的磁黃鐵礦，達到除雜和分級的效果，再利用懸振錐面選礦機重選除去細泥，得到的粗精礦再經(jīng)過搖床重選最終獲得碲(鉍)精礦。

圖5 磁-重聯(lián)合工藝試驗流程Fig.5 Flowsheet of magnetic-gravity combined process

表10 磁-重聯(lián)合工藝試驗結(jié)果Table 10 Test result of magnetic-gravity combined process /%

2)采用磁—重(懸振錐面選礦機+搖床)聯(lián)合工藝的選別指標較好，可得最終精礦鉍品位38.86%、碲品位17.83%，鉍、碲回收率分別為37.74%、37.98%的碲(鉍)精礦，實現(xiàn)了對浸渣中鉍(碲)有效回收，填補了我國微細粒葉碲鉍礦(Bi4Te3)資源綜合利用技術(shù)的空白。

3)磁—重(懸振錐面選礦機+搖床)聯(lián)合工藝流程綜合回收金浸渣中葉碲鉍礦，工藝流程簡單，技術(shù)操作直觀，尾水循環(huán)使用，環(huán)保無污染。