王　攀，桑世華，唐明林，傅　超（成都理工大學材料與化學化工學院，礦產(chǎn)資源化學四川省高校重點實驗室，四川　成都　610059）

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新疆克孜鋅尾礦中鋅的回收利用工藝研究

王攀，桑世華*，唐明林，傅超
（成都理工大學材料與化學化工學院，礦產(chǎn)資源化學四川省高校重點實驗室，四川成都610059）

摘要：對新疆克孜鋅尾礦中鋅的回收工藝展開了研究，對鋅尾礦的礦物組成、化學成分、尾礦粒級、鋅分布規(guī)律、鋅賦存狀態(tài)進行了研究；此外，還對鋅尾礦進行了氨水溶浸和重選工藝的研究。實驗結(jié)果表明：超重力分選鋅精礦的品位可以達到30%以上，鋅的總回收率可達65%以上；氨水溶浸鋅的提取率可以達到65%以上。本試驗鋅品位很低，平均品位只有1.6%，考慮到經(jīng)濟成本和生產(chǎn)效率的因素，可采用超重力分選法富集鋅。

關鍵詞：鋅尾礦；超重力分選；氨浸鋅

修回日期：2015-09-29

0　前言

我國是一個礦業(yè)大國，礦業(yè)固體廢料的積存量和年排放量十分巨大。據(jù)統(tǒng)計，2000年以前,我國礦山產(chǎn)出的尾礦總量為50.26億t。2000年以后，我國礦山年排放尾礦達到6億t。按此推算,現(xiàn)有尾礦的總量在140億t左右。這些尾礦中大多含有各種有色、黑色、稀貴、稀土和非金屬礦物等,是寶貴的二次礦產(chǎn)資源[1]。目前，這類廢料多以自然堆積法儲存于尾礦庫中。這些尾礦不僅要侵占大量的土地，污染著礦區(qū)與周邊地區(qū)的環(huán)境，每年還需要投入大量并且是無法收回的廢料處理資金，尾礦已成為礦山企業(yè)沉重的包袱。充分利用尾礦資源來發(fā)展節(jié)地、節(jié)能、環(huán)保利廢的新型工業(yè)產(chǎn)品是尾礦處理最直接有效的途徑,也必將對我國的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生重大而深遠的影響。

目前，低品位氧化鋅資源利用率較低，資源浪費嚴重，已開采礦山中鋅品位多在10%以上。對于10%以下的低品位氧化鋅礦，選礦難度較大，成本較高，鋅回收率一般只有50%～60%[2]，目前尚沒有成熟、經(jīng)濟的直接冶煉工藝。

新疆克孜氧化鋅礦是福建紫金礦業(yè)公司控股的民營企業(yè)，該礦山具有探、采、選一條龍生產(chǎn)線，生產(chǎn)規(guī)模較大，日處理原礦能力達1萬t，目前采用浮選法生產(chǎn)工藝，日產(chǎn)硫化鋅精礦400 t左右，日排放尾礦9600 t，尾礦中淺余鋅平均品位1.6%，日排放金屬鋅總量100 t左右，這將是一筆巨大的經(jīng)濟損失，該企業(yè)對這尾礦資源的二次利用十分重視。企業(yè)自身試驗研究多年，后又委托國內(nèi)相關科研院所和大學做相關實驗研究[3]，分別采用浮選[4]、重選、磁選、化學選等方法進行尾礦中氧化鋅的回收工藝研究[5]，均未達到該單位生產(chǎn)的要求。我們根據(jù)上述單位試驗結(jié)果，開展了該尾礦的不同粒級、物質(zhì)組分、礦物成分及鋅在尾礦中賦存狀態(tài)的分析研究，采用超重力分選和氨水溶浸的方法分別對尾礦中的鋅進行回收工藝研究，并且獲得了較為滿意的結(jié)果。

1　尾礦物質(zhì)組分研究

本試驗的尾礦取自新疆克孜氧化鋅尾礦，分別對礦樣進行物質(zhì)組分，賦存物相，礦物組成，礦物粒度進行分析。

1.1尾礦的多元素分析及物相分析

尾礦的多元素分析結(jié)果見表1，物相分析結(jié)果見表2。

表1　尾礦多元素分析結(jié)果

表2　尾礦物相分析結(jié)果

1.2尾礦的礦物組成[6]

表3　尾礦礦物組成分析

1.3鋅尾礦粒度分析

尾礦不同粒級鋅的分布規(guī)律結(jié)果見表4。

表4　尾礦粒度分析結(jié)果

圖1　尾礦粒級分布曲線

尾礦粒級分布曲線如圖1所示，從尾礦的粒級分布可見，+140目的產(chǎn)率占38.39%，鋅的金屬分布率23.58%；+180目的產(chǎn)率占72.76%，鋅金屬分布率為58.16%。從不同粒級尾礦砂中鋅的分布規(guī)律可以看出，隨粒級細度（目數(shù)）的增加，鋅的含量增高，具有一定的富集規(guī)律，理論上可以證實尾礦砂中含鋅礦物（菱鋅礦、硅鋅礦、閃鋅礦）具有易磨碎性，大量SiO2（石英）具有硬性，韌性，不易解離，這樣適當增加磨礦細度有利于鋅的富集。

2　超重力選礦工藝試驗

2.1超重力分選方法原理

本重選方法是利用含鋅礦物與其他非金屬礦物間的密度之差，采用新型超重力選礦機在強化重力場的作用下，比重大和比重小的礦物的重力差被極大地放大，重礦物改變運動軌跡下沉，輕礦物顆粒懸浮在水的上層作為尾礦排出，從而實現(xiàn)輕重礦物顆粒按比重分選[7]，輕礦物從選礦機上部排除，重礦物從選礦機下部移出得到連續(xù)運轉(zhuǎn)富集。超重力選礦流程圖如圖2。

圖2　超重力分選試驗流程圖

2.2試驗結(jié)果

從表5重選的實驗結(jié)果可以看出，超重力選礦，鋅精礦的品位可以達到30%以上，鋅的回收率可達65%以上，對鋅有一定的富集效果。由于該尾礦砂含鋅量較低，其價值也較低，工藝流程要簡單，生產(chǎn)規(guī)模要大，生產(chǎn)成本要低才有經(jīng)濟效益，綜合考慮，重選試驗回收尾礦中的鋅具有實用價值和現(xiàn)實意義。

表5　超重力分選實驗結(jié)果

3　氨浸工藝試驗

3.1氨浸方法原理

氨浸是在氨銨鹽體系中，用NH3·H2O或者銨鹽做浸出和絡合劑，使礦石中的鋅以鋅氨配合物的形式溶解出來進入溶液，實現(xiàn)有價金屬鋅與其他成分的分離[8]。實驗以氨水作為浸出劑，氨水浸出氧化鋅礦，鋅離子與氨水發(fā)生絡合反應[9-12]，Zn2+與NH3反應生成[Zn（NH3）n]2+配合離子，根據(jù)Johnson H E等[13]繪制的Zn-NH3-H2O體系的φpH圖發(fā)現(xiàn)，pH處于8～11時，[Zn（NH3）4]2+為優(yōu)勢組元，鋅離子以[Zn（NH3）4]2+形式溶解進入溶液，配離子與氨的絡合穩(wěn)定常數(shù)lgβn[14]如表6所示，由表6可知，這些金屬元素可以和氨絡合形成穩(wěn)定的絡合物，又根據(jù)表1數(shù)據(jù)，可以知道除Zn以外，能夠生成穩(wěn)定絡合物的其他金屬離子含量極低，幾乎可以忽略，所以進入溶液的穩(wěn)定絡合物主要是[Zn（NH3）4]2+。

3.2氨浸工藝流程圖

圖3　氨浸工藝流程

3.3試驗結(jié)果

表6　配離子與氨的絡合穩(wěn)定常數(shù)lgβn (18℃～25℃)

表7　氨浸試驗結(jié)果

由表7氨浸試驗結(jié)果表明鋅的浸出率可達65%以上，該尾礦鋅的賦存狀態(tài)由表2得知，鋅主要是以氧化鋅礦形式存在，主要是菱鋅礦和異極礦，若采用浮選法，鋅的回收率低，因為浮選法只適合硫化礦不適合于氧化礦，采用酸法提鋅，碳酸鹽含量較高，不適用于酸浸。故該尾礦只適合于氨浸分離富集鋅，從浸出率來看氨浸法具有一定的分離富集作用。

4　結(jié)果與討論

根據(jù)以上不同工藝的試驗結(jié)果可以看出，采用氨浸法和超重力選法，鋅的回收率均能達到65%以上，但是考慮到該尾礦品位低，經(jīng)濟價值不太高，控制經(jīng)濟成本和生產(chǎn)效率是關鍵因素。而氨浸法工藝生產(chǎn)流程長，工藝復雜，生產(chǎn)時間長，而且運輸氨水增加運輸費用，經(jīng)濟成本高；重選工藝具有工藝流程簡短，經(jīng)濟成本低，生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，所以前期處理可以先通過超重力分選法將氧化鋅初步富集，后期生產(chǎn)再利用氨浸法進行第二次富集，得到經(jīng)濟價值較高的電解鋅產(chǎn)品。

5　結(jié)論

（1）新疆克孜鋅尾礦經(jīng)光譜分析、化學多元素分析、鋅物相分析、尾礦礦物組成及有關特性分析結(jié)果表明：該尾礦中鋅品位為1.60%，鋅尾礦主要為菱鋅礦，約占72.63%，硅酸鋅及其它為27.37%。該尾礦的主要特征為脈石量大，鋅品位低。

（2）本次研究針對鋅尾礦性質(zhì)特點，分別進行了氨浸和重選多種選礦方法的條件試驗和流程試驗。試驗結(jié)果表明：采用氨浸法和重選法均可以回收大部分鋅，回收率可達65%以上，但是與重選法相比，氨浸法工藝流程長，生產(chǎn)時間長，氨水運輸成本高，生產(chǎn)環(huán)境惡劣，而重選工藝具有工藝流程簡短，經(jīng)濟成本低，生產(chǎn)效率高，所以前期處理選擇重選法初步富集鋅，后期生產(chǎn)再利用氨浸法進行第二次富集，得到經(jīng)濟價值較高的電解鋅產(chǎn)品。

（3）通過研究，使克孜鋅尾礦庫中的鋅金屬得到了有效的回收，提高了經(jīng)濟效益，使資源得到更加合理的利用。其研究成果對同類礦山低品位氧化鋅礦具有重要的現(xiàn)實意義和很好的借鑒作用。

參考文獻：

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Study on Recycling Process of Zinc from Xinjiang Kezi Zinc Tailings

WANG Pan，SANG Shi-hua*，TANG Ming-lin，F(xiàn)U Chao
(Collegeof Materialsand Chemistry&Chemical Engineering,Chengdu Universityof Technology,Mineral Resources Chemistry Key Laboratoryof Sichuan Higher Education Institutions,Chengdu，Sichuan610059,China)

Abstract：In this paper, the recycling process of zinc from Xinjiang Kezi zinc tailings was studied. Mineral composition, chemical composition, distribution of zinc, and mode of occurrence of zinc were also studied. Besides, some methods such as ammonia leaching zinc and super gravity separation were applied to the research of zinc tailings. The experimental results show that the grade of zinc concentrate can be reached more than 30%, and the total recovery rate of zinc can be reached more than 65% by the method of super gravity separation; The extraction rate of zinc can be reached more than 65% by the method of ammonia leaching. Finally, the average grade of zinc in this work is very low, only 1.6%, considering the factors of economic cost and production efficiency, we eventually adopted super gravity separation method to enrich zinc.

Keywords：zinc tailings; super gravity separation; ammonia leaching zinc

文章編號：1006-4184（2016）2-0035-04

基金項目：國家自然科學基金(No.41373062)，四川省科技支撐計劃項目（2014GZ0189）和四川省高校創(chuàng)新科研團隊（2015TD0009聯(lián)合資助。

作者簡介：王攀（1989-），男，四川遂寧人，碩士研究生，研究方向：礦產(chǎn)資源化學工程。

*通訊作者：桑世華。E-mail：sangsh@cdut.edu.cn。