王進(jìn)明，董發(fā)勤，王肇嘉，楊飛華，杜明霞，傅開(kāi)彬

（1.西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽(yáng)621010；2.北京建筑材料科學(xué)研究總院有限公司，北京100041；3.固體廢物處理與資源化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽(yáng)621010；4.固廢資源化利用與節(jié)能建材國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100041）

銅和鐵元素對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有重要的基礎(chǔ)支撐作用［1－2］。銅主要來(lái)自于黃銅礦，其主要分離提取方法是浮選［3－4］。黃銅礦可浮性較好，當(dāng)它與其他礦物（如黃鐵礦、閃鋅礦、方解石、石英、蛇紋石、高嶺石等）共生時(shí)，黃銅礦的選別主要集中于對(duì)黃銅礦的選擇性捕收和對(duì)其他礦物的強(qiáng)化抑制［5－6］。黃銅礦常用的選擇性捕收劑有Z-200、乙硫氮、硫胺酯類等［7－8］。對(duì)其他礦物的強(qiáng)化抑制劑有石灰、腐殖酸鈉、硫酸鋅、亞硫酸鈉、六偏磷酸鈉、水玻璃、CMC等［9－10］。鐵的一個(gè)重要來(lái)源就是磁鐵礦，它是一種強(qiáng)磁性礦物，利用常規(guī)弱磁選機(jī)就可以獲得指標(biāo)較好的磁鐵礦精礦，但對(duì)于細(xì)粒嵌布的磁鐵礦，提高磨礦分級(jí)效率、減少磁鐵礦過(guò)磨、利用“階磨階選”就顯得非常重要，它不但能提高能量利用率，而且能減少過(guò)磨，粗粒磁鐵礦得到優(yōu)先回收，從而提高鐵回收率［11－12］。

四川攀枝花某銅鐵礦含泥量高，鐵礦物粒度不均勻，部分微細(xì)粒嵌布，因此本文在銅浮選中對(duì)礦泥進(jìn)行強(qiáng)化抑制，鐵礦物磁選時(shí)對(duì)粗粒鐵礦物優(yōu)先回收、對(duì)微細(xì)粒鐵礦物進(jìn)行再磨再選，最終取得了較好的回收指標(biāo)。研究成果不但為該礦山的建設(shè)、改造作出指導(dǎo)，而且對(duì)同類礦山開(kāi)發(fā)具有重要的借鑒和指導(dǎo)意義。

1 原礦性質(zhì)及試驗(yàn)方法

1.1 原礦性質(zhì)

試驗(yàn)樣品取自四川攀枝花某井下開(kāi)采銅鐵礦的原礦堆場(chǎng)，樣品經(jīng)實(shí)驗(yàn)室顎式破碎機(jī)破碎、對(duì)輥破碎機(jī)破碎，破碎后樣品用3 mm篩子篩分，篩上樣品繼續(xù)對(duì)輥破碎，直到全部通過(guò)3 mm篩孔，篩下樣品經(jīng)過(guò)堆錐、縮分、混勻后均勻取樣裝袋，每袋500 g，以備后續(xù)使用?；瘜W(xué)分析和礦物組成結(jié)果分別如表1和表2所示。從表中可以看出，該礦中有價(jià)金屬元素為銅和鐵，銅以黃銅礦形式產(chǎn)出，鐵主要為磁鐵礦。脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石、綠泥石等。

表1 原礦多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 原礦礦物組成分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

1.2 試驗(yàn)方法

浮選試驗(yàn)在1.5 L XFD型單槽式浮選機(jī)中進(jìn)行，每次試驗(yàn)樣品500 g，經(jīng)球磨機(jī)磨礦后進(jìn)行浮選試驗(yàn)。試驗(yàn)中所用到的藥劑有石灰、水玻璃、乙黃藥、丁黃藥、戊黃藥、Z-200、乙硫氮、2＃油等，均為工業(yè)純。浮選尾礦進(jìn)行磁選試驗(yàn)，磁粗選在逆流型濕式筒式磁選機(jī)（CTN）上進(jìn)行，磁精選在半逆流型濕式筒式磁選機(jī)（CTB）上進(jìn)行。試驗(yàn)原則流程如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)原則流程

2 結(jié)果與討論

2.1 銅浮選試驗(yàn)

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

該銅鐵礦石中礦物間嵌布粒度較細(xì)，礦石中脈石礦物含量較高，脈石礦物主要以石英、長(zhǎng)石為主，屬于硬度較大礦物，因此選擇合理的磨礦細(xì)度是銅、鐵及脈石礦物分離的關(guān)鍵。首先進(jìn)行銅粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)，固定添加藥劑為調(diào)整劑石灰1 500 g／t、捕收劑丁黃藥150 g／t、起泡劑2＃油80 g／t，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖2可以看出，隨著磨礦細(xì)度增加，粗精礦中銅回收率逐漸提高。當(dāng)磨礦細(xì)度為－0.074 mm粒級(jí)占80%時(shí)，銅精礦回收率達(dá)到最大值，繼續(xù)提高磨礦細(xì)度，銅回收率反而降低，這可能是產(chǎn)生了過(guò)磨，綠泥石、蛇紋石等脈石礦物發(fā)生了泥化，對(duì)浮選藥劑產(chǎn)生了吸附并消耗。增大磨礦細(xì)度，銅品位有先升高后降低的趨勢(shì)?？紤]到品位、回收率、磨礦成本及礦石特性等因素，后續(xù)試驗(yàn)中銅粗選磨礦細(xì)度確定為－0.074 mm粒級(jí)占80%。

2.1.2 捕收劑篩選試驗(yàn)

磨礦細(xì)度－0.074 mm粒級(jí)占80%，石灰用量1 500 g／t、2＃油用量80 g／t，考查了捕收劑種類對(duì)銅粗選指標(biāo)的影響，結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，隨著碳鏈長(zhǎng)度增大，乙黃藥、丁黃藥、戊黃藥對(duì)銅的捕收能力逐漸增大，戊黃藥所得銅回收率最高，但戊黃藥選擇性較差。乙硫氮對(duì)銅也有一定捕收作用，但所得銅回收率低于戊黃藥。Z-200所得銅回收率高于戊黃藥，并且Z-200具有更好的選擇性，因此后續(xù)試驗(yàn)選用Z-200為捕收劑。

表3 捕收劑篩選試驗(yàn)結(jié)果

隨即進(jìn)行了Z-200用量試驗(yàn)，其中石灰用量1 500 g／t，不添加2＃油，結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，Z-200用量在100 g／t時(shí)，銅回收率達(dá)到90.03%，繼續(xù)增加Z-200用量，銅回收率增加非常微小。隨著銅精礦產(chǎn)率增大，銅品位緩慢降低?；趯?duì)銅品位、回收率及藥劑成本的綜合考慮，后續(xù)試驗(yàn)中確定Z-200用量為100 g／t。

圖3 Z?200用量試驗(yàn)結(jié)果

2.1.3 抑制劑用量試驗(yàn)

試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)浮選礦漿黏度大，泥化嚴(yán)重，銅粗精礦中仍含有一些微細(xì)礦泥，導(dǎo)致銅品位不高，礦泥的存在會(huì)產(chǎn)生夾帶，降低銅浮選指標(biāo)，并消耗大量藥劑［13］。因此在磨礦細(xì)度－0.074 mm粒級(jí)占80%，石灰用量1 500 g／t、Z-200用量100 g／t條件下選擇常用的水玻璃為礦泥抑制劑，進(jìn)行了水玻璃用量試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，添加水玻璃能有效提升銅品位，隨著水玻璃用量增加，銅精礦品位也逐漸增大，當(dāng)水玻璃用量為600 g／t時(shí)，銅精礦品位達(dá)到最大值，考慮到藥劑成本因素，后續(xù)試驗(yàn)中確定水玻璃用量為600 g／t。

表4 水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

2.2 鐵磁選實(shí)驗(yàn)

2.2.1 鐵粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)銅選別后，浮選尾礦中還有大量磁鐵礦，呈粗、細(xì)粒不均勻分布，部分礦物顆粒解離不完全。為了節(jié)省磨礦成本，并減少已經(jīng)解離鐵礦物的過(guò)磨，本文擬采用對(duì)已解離粗粒鐵礦物優(yōu)先回收、細(xì)粒嵌布鐵礦物再磨再選的工藝。首先考察粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵回收率的影響，磁選條件為：礦漿濃度25.0%，輥筒轉(zhuǎn)速25 r／min，結(jié)果如表5所示。從表5可以看出，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增大，鐵回收率逐漸增大，但鐵品位降低，說(shuō)明增大磁場(chǎng)強(qiáng)度，夾雜脈石或連生體進(jìn)入鐵精礦。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.30 T時(shí)，鐵精礦回收率達(dá)到最大值，此時(shí)拋掉了產(chǎn)率54.20%的尾礦，鐵損失只有8.40%，鐵磁選作業(yè)回收率達(dá)到91.60%。因此確定鐵粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.30 T。

表5 鐵粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 鐵精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

鐵粗選后，鐵精礦品位只有40.80%，遠(yuǎn)達(dá)不到鐵冶煉要求品位。因此對(duì)鐵粗精礦進(jìn)行了精選試驗(yàn)，磁選條件為：礦漿濃度25.0%，輥筒轉(zhuǎn)速25 r／min，不同磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)鐵回收指標(biāo)的影響如表6所示。從表6可以看出，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15 T時(shí)，鐵精礦品位達(dá)到60.80%，繼續(xù)增大磁場(chǎng)強(qiáng)度，鐵品位降低。因此確定鐵精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.15 T。

2.2.3 鐵再磨精選試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)鐵粗選拋掉大部分脈石，精選得到了合格鐵精礦，但是精選尾礦鐵品位較高，其中還有大量連生體及微細(xì)粒嵌布磁鐵礦，因此對(duì)精選尾礦進(jìn)行了再磨，細(xì)磨后返回鐵粗選。經(jīng)過(guò)對(duì)精選尾礦的磨礦細(xì)度試驗(yàn)，可知磨礦細(xì)度為－0.074 mm粒級(jí)占90%時(shí)，磁選指標(biāo)較好，已經(jīng)無(wú)連生體。本流程針對(duì)礦樣中鐵礦物粗細(xì)粒不均勻分布，對(duì)已經(jīng)解離的鐵礦物優(yōu)先回收，既可以保護(hù)粗粒鐵礦物，避免過(guò)磨，又可以減少磨礦量，降低能耗。鐵磁選試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，結(jié)果如表7所示。從表7可知該流程可以較好地回收鐵礦物，與精選鐵精礦合并綜合鐵品位達(dá)到60.20%，磁選作業(yè)回收率達(dá)到90.30%。

表6 鐵精選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

圖4 鐵再磨精選試驗(yàn)流程

表7 鐵再磨精選試驗(yàn)結(jié)果

2.3 閉路試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)銅粗選條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)，確定了最佳工藝條件。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖5所示，結(jié)果如表8所示。該銅鐵礦經(jīng)過(guò)閉路選別可以得到銅品位22.50%、銅回收率90.38%的銅精礦和TFe品位60.20%、鐵回收率88.20%的鐵精礦。該銅鐵礦資源得到了較好的回收。

圖5 閉路試驗(yàn)流程

表8 閉路試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

1）四川某銅鐵礦中有價(jià)金屬礦物以黃銅礦和磁鐵礦形式存在，脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石、綠泥石等。該礦含泥量高，礦物顆粒粗細(xì)分布不均勻。

2）采用石灰為黃鐵礦抑制劑、水玻璃為脈石抑制劑、Z-200為銅捕收劑，經(jīng)過(guò)“一粗兩精一掃”閉路浮選，得到了銅精礦銅品位22.50%、銅回收率90.40%的指標(biāo)。

3）銅浮選尾礦進(jìn)行鐵磁選，采用“一粗一掃、中礦再磨再選”的閉路磁選，最終獲得了鐵精礦TFe品位60.20%、鐵回收率88.20%的指標(biāo)。