葉太平 楊國彬 楊 松
(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)中心實驗室)
礦產(chǎn)資源是人類生存與發(fā)展過程中重要的一種自然資源,具有不可再生性,也是關(guān)乎國家戰(zhàn)略安全和國計民生的基本物質(zhì)保障,是國家經(jīng)濟建設(shè)的重要支撐[1]。礦業(yè)作為國家工業(yè)原材料的供應(yīng)者,處于國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈“第一位”。長期以來,“選甲扔乙” 、“采富棄貧”的生產(chǎn)模式浪費了大量的礦產(chǎn)資源。隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,礦產(chǎn)資源供求矛盾日益突出。在此嚴峻形勢下,礦產(chǎn)資源綜合利用成為緩解這一矛盾的必由之路。本文以貴州某鋅礦選礦廠尾礦庫尾礦為例,進行可選性探索試驗,以期為其綜合利用提供技術(shù)依據(jù)。
試樣采自貴州省某鋅礦選礦廠尾礦庫,由多個尾礦樣品組合而成,包括表層30 cm以下樣品和垂直剖面樣品。試樣經(jīng)烘干—破碎—篩分—縮分等一系列工序處理后,分別獲得分析樣和試驗樣。
2.1 試樣組成
試樣制成砂光片在偏光顯微鏡下觀察,發(fā)現(xiàn)試樣主要礦物白云石占80%以上,其他可見礦物為黃鐵礦(褐鐵礦)及少量石英。試樣主要礦物組成分析結(jié)果(表1)與砂光片鏡下觀測結(jié)果一致。
表1 試樣主要礦物組成 %
試樣化學多元素分析結(jié)果見表2,鋅物相分析結(jié)果見表3。
表2 試樣化學多元素分析結(jié)果 %
表3 試樣鋅物相分析結(jié)果 %
從表1、表2可以看出,試樣成分以CaO、MgO為主,燒失量大主要是因為試樣礦物成分以白云石為主;Pb含量極低,無開發(fā)利用價值;Zn含量在邊界品位下限附近,S含量達到綜合利用品位要求。鋅主要存在于鋅氧化礦物中,其次是其他形態(tài)的鋅、硫化鋅,鋅氧化率高達87.03%,但未達到氧化礦邊界品位要求,選礦難度大。
2.2 粒度分析
試樣用套篩進行濕篩[2],粒度分析結(jié)果見表4。
表4表明,試樣Zn、S主要分布在-75 μm粒級,在+380 μm粒級中有所富集,可能原因是前期磨礦出現(xiàn)跑粗,粗選浮選分離效果差,致使尾礦品位偏高。+380 μm粒級產(chǎn)率很低,無分離利用價值。
該尾礦是鋅礦石浮選產(chǎn)生的低品位鋅尾渣,尾渣中既含有一定量的硫化鋅礦物,又含有氧化鋅礦物,并以氧化鋅礦物為主。造成鋅損失在尾渣中的主要原因:一是細粒級含鋅礦物單體解離不完全;二是含鋅氧化礦物難于被捕收上浮。為提高含鋅礦物單體解離度,通過磨礦細度試驗,在保持浮選指標變化不大的情況下選擇磨礦細度為-0.074 mm 91%。
表4 試樣粒度分析結(jié)果
該類鋅尾礦浮選分離方法中,以硫化礦直接浮選—氧化礦硫化—活化—黃藥類捕收劑浮選工藝應(yīng)用最多。含鋅硫化礦浮選捕收劑可以選用黃藥類、黑藥類、硫氮類等,含鋅氧化礦浮選則可選用油酸類、氧化石蠟皂、羥肟酸類、胺類等捕收劑,常用的活化劑有硫酸銅,常用硫化劑為硫化鈉,pH調(diào)整劑多使用碳酸鈉。按先浮選硫化礦再浮選氧化礦原則流程進行鋅浮選試驗。
在磨礦細度-0.074 mm 91%的條件下,以碳酸鈉為pH調(diào)整劑、硫酸銅為活化劑、丁基鈉黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑,進行1粗1掃含鋅硫化礦浮選,獲得鋅精礦1;浮鋅尾礦用硫化鈉在55 ℃溫度下進行硫化,以碳酸鈉為pH調(diào)整劑、硫酸銅為活化劑、異戊基鈉黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑,進行1粗1掃氧化礦硫化浮選,獲得鋅精礦2,鋅精礦1和鋅精礦2合并成綜合鋅精礦[3-8]。試驗流程見圖1,結(jié)果見表5。
表5 鋅浮選試驗結(jié)果 %
從表5可以看出,1粗1掃硫化礦浮選—氧化礦1粗1掃加溫硫化浮選可獲得鋅品位1.31%、回收率53.15%的綜合鋅精礦,鋅品位提高到鋅硫化礦最低工業(yè)利用品位,可作為進一步富集鋅的原料。
進一步試驗發(fā)現(xiàn),含鋅硫化礦直接浮選—氧化礦加溫硫化—硫酸銅活化—浮選流程和直接硫化—硫酸銅活化浮選—尾礦反浮選流程選別指標均較好,且較為接近,且直接硫化—硫酸銅活化浮選—尾礦反浮選流程成本略低。但總體來說,該試樣尚沒有一種選礦指標好、流程簡單、藥劑用量少、成本低的選鋅工藝流程,目前選別利用幾乎沒有盈利的可能性。
圖1 硫化礦浮選—加溫硫化浮選試驗流程
試樣CaO、MgO含量高,Al2O3、SiO2、K2O、Na2O含量低,酸不溶物為黃鐵礦(褐鐵礦)、石英和少量鋁硅酸鹽礦物。部分礦床白云石用途與主要成分對比見表6,平板玻璃用白云石標準見表7。
從表6、表7結(jié)合表2可知,試樣主要成分及含量與其他地區(qū)白云石礦床具有相似性,MgO、CaO、SiO2含量滿足平板用玻璃白云石標準。試樣可通過磁選、浮選等方法去除黃鐵礦(褐鐵礦),所得精礦可作為冶金熔劑、耐火材料、提煉金屬鎂、玻璃及平板玻璃的原材料使用;尾礦含硫化鐵,可作為生產(chǎn)硫酸的原材料使用,從而實現(xiàn)該鋅尾礦資源的回收再利用。
表6 部分礦床白云石用途及主要化學成分對比 %
表7 平板玻璃用白云石標準主要化學成分 %
注:“-”為礦石在該類用途上對相應(yīng)礦物成分無要求[9-10]。
(1)貴州某鋅選礦廠尾礦主要礦物為白云石,鉛、鋅含量均較低。鋅主要以氧化鋅的形式存在,多分布于-0.074 mm粒級。該尾礦具有高Ca、Mg,低Al、Si、K、Na的特征,回收利用鋅的難度較大。
(2)在磨礦細度-0.074 mm 91%的條件下,1粗1掃硫化礦浮選—氧化礦1粗1掃加溫硫化浮選工藝流程可獲得鋅品位1.31%、回收率53.15%的鋅精礦。盡管可達到含鋅硫化礦最低工業(yè)利用品位,但由于鋅富集程度差、回收率低、選礦工藝復雜、成本高,直接進行選礦回收不具有可行性。
(3)由于鋅尾礦主要成分與各地區(qū)白云石礦床具有相似性,可考慮通過磁選、浮選等選礦方法除去含鐵礦物如黃鐵礦、褐鐵礦,獲得白云石精礦作為冶金熔劑、耐火材料、提煉金屬鎂、制造玻璃及平板玻璃的原材料,尾礦則可作為硫酸生產(chǎn)原料使用。該綜合利用方案在技術(shù)上可行,并能有效減少礦山尾礦堆存量,實現(xiàn)鋅尾礦的資源化利用。
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