葛英勇 魚光輝 鄧 坤 劉順兵 方 紀

（武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430070）

錫礦中的錫石與其它脈石礦物比重差異大，重選工藝一直是處理錫礦最重要的選礦方法，但是重選對于粒度要求高，對-19 μm粒級物料分選效率低。又由于錫石有性質(zhì)脆的特征，導(dǎo)致其在破碎磨礦作用中易產(chǎn)生較多的微細錫石顆粒，這部分錫石較難回收利用。隨著選礦技術(shù)進步，工業(yè)上通過浮選來輔助處理細粒錫石，提高了錫石的選礦效率［1］。

國內(nèi)外對于錫石捕收劑研究顯示，錫石浮選捕收劑主要有脂肪酸類、胂酸類、有機膦酸類、烷基磺化琥珀酸鹽類、羥肟酸類［2-6］。脂肪酸捕收劑最早應(yīng)用到浮選錫石中，該類捕收劑受礦漿中堿土金屬離子（Ca（Ⅱ）、Mg（Ⅱ））影響大，僅適用硅酸鹽類礦物為主要脈石的錫礦中。胂酸類捕收劑主要有對苯甲胂酸、混合苯甲胂酸、芐基胂酸，該類捕收劑含砷有毒性。有機膦酸類捕收劑中的苯乙烯膦酸（SPA）是具有較好選擇性的錫石捕收劑。烷基磺化琥珀酸鹽類捕收劑主要組成比較復(fù)雜，不同藥劑主要的成分一致，主要使用到A-22等。目前研究較多的羥肟酸類捕收劑有烷基羥肟酸和芳香基團羥肟酸（如水楊羥肟酸SHA和苯甲羥肟酸BHA），該類捕收劑由于其烴基結(jié)構(gòu)性質(zhì)的差異，不同種類羥肟酸對錫石顯示出了不同的選擇性與捕收性，其缺點是藥劑價格貴［7-13］。

隨著易選錫礦資源的不斷減少，在難選的錫石多金屬硫化礦開發(fā)利用中，常需要進行分級脫泥、除硫和除鐵后才進行浮選作業(yè)，作業(yè)環(huán)節(jié)多、流程長、藥劑單耗高導(dǎo)致選礦成本高［14-16］。因此，錫石浮選中高效環(huán)保捕收劑是重要的研究方向。本文研究一種新型羥肟酸類捕收劑SN-705，該藥劑有較長的碳鏈結(jié)構(gòu)，實驗室試驗及工業(yè)試驗證明對錫石具有較強捕收能力，與傳統(tǒng)藥劑比較可大幅降低其用量。

1 試驗方法及藥劑簡介

1.1 試驗礦樣

試驗礦樣取自新田選廠-37 μm細粒錫石浮選段，試驗礦樣多元素分析及粒度分析結(jié)果見表1和表2。結(jié)合工藝礦物學(xué)分析結(jié)果，礦石主要脈石礦物有石英、綠泥石、云母等硅酸鹽類礦物，黃鐵礦、磁黃鐵礦等硫化礦物，以及方解石、螢石等礦物，其中目的礦物錫石與磁黃鐵礦、黃鐵礦緊密連生，較難分離。表2表明，給礦中-37 μm粒級占比達85.65%，錫金屬主要分布于-37 μm粒級中，占比達95.92%，屬于微細粒嵌布難選型錫礦。

1.2 試驗藥劑和方法

新田選礦廠在細粒錫石浮選段采用浮選—重選聯(lián)合作業(yè)得到合格錫精礦，舊藥劑方案導(dǎo)致選礦水中砷含量較高，存在安全環(huán)保問題。因此，擬通過環(huán)保捕收劑SN-705替代原先含砷藥劑組分。實驗室小試主要考察捕收劑SN-705的浮選效果，進行了藥劑制度試驗和開閉路試驗來確定工業(yè)試驗藥劑方案。工業(yè)試驗直接應(yīng)用于現(xiàn)場工業(yè)生產(chǎn)當中，考察生產(chǎn)班樣指標。實驗室試驗閉路流程見圖1，工業(yè)試驗流程見圖2。

錫石浮選試驗主要藥劑有：礦漿pH調(diào)整劑Na2CO3，活化劑 KT-51，捕收劑 SN-705、YT-1、JSY-19，輔助捕收劑P86，起泡劑2#油。其中，捕收劑SN-705與YT-1都屬于錫石浮選羥肟酸類捕收劑，試驗中舊捕收劑采用n（YT-1）∶n（JSY-19）=3∶2配比而成。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 實驗室試驗

2.1.1 捕收劑用量試驗

捕收劑用量條件試驗結(jié)果見圖3。

由圖3可得，隨著捕收劑用量增多，應(yīng)用SN-705浮選回收率變化趨勢較原捕收劑更緩，捕收劑SN-705用量1 000 g/t時取得最大錫回收率，為84.68%、品位為1.253%，由試驗現(xiàn)象觀察可知，SN-705捕收劑浮選泡沫更豐富。相比較原捕收劑指標，在SN-705用量500 g/t時，可以到達粗選精礦品位與和回收率為2.046%與78.99%。應(yīng)用現(xiàn)場藥劑指標最佳時，用量為1 000 g/t，此時，錫品位1.772%、回收率78.56%。綜合考慮試驗泡沫情況、回收率及品位指標，選取SN-705用量600 g/t，此時獲得的指標為品位1.808%、回收率82.25%。試驗顯示出了SN-705較好的捕收能力。兩種捕收劑對比可知，開路粗選條件下SN-705在接近同樣指標下可以大幅度地減小捕收劑用量。

2.1.2 礦漿pH試驗

礦漿pH試驗結(jié)果見圖4。

由圖4可知，礦漿pH在7～8間時，回收率指標最大，跟相關(guān)文獻報道羥肟酸類捕收劑最佳浮選pH值吻合，依據(jù)粗選能收早收原則，選擇此條件為最佳pH條件。實際試驗中硫酸的加入會與礦物發(fā)生反應(yīng)，短時間內(nèi)降低了pH值，硫酸消耗完后pH又會變?yōu)?左右，這個過程影響捕收劑與礦物的作用。試驗中發(fā)現(xiàn)加入氫氧化鈉調(diào)高pH后，在掃選作業(yè)中出現(xiàn)泡沫發(fā)黏、不易消泡現(xiàn)象。

2.1.3 KT-51用量試驗

在細粒錫石浮選過程中，為了提高浮選效率加入活化劑是一種有效的辦法，研究表明羥肟酸類捕收劑浮選錫石體系中Pb（Ⅱ）是唯一的活化離子，適量的鉛離子對錫石浮選活化效果顯著。KT-51用量條件試驗結(jié)果見圖5。

由圖5可知，隨著活化劑KT-51的加入，錫石回收率明顯從零用量時的79.08%提到了400 g/t用量下的83.93%，隨著用量增加活化提升效應(yīng)減弱。在用量為300 g/t時得到錫品位1.894%、回收率83.88%的精礦產(chǎn)品，其近似于400 g/t的指標且藥劑消耗少，選定KT-51用量為300 g/t。

2.1.4 P86用量試驗

P86用量條件試驗結(jié)果見圖6。

由圖6可知，P86的低加入量（10～30 g/t）條件下對于錫石浮選指標幾乎無明顯的影響，其主要起到調(diào)節(jié)泡沫作用。隨著用量加大，對錫石浮選捕收作用表現(xiàn)明顯，在加入到90 g/t達到最高回收率指標84.31%，此時錫品位1.879%。結(jié)合精礦指標及藥劑用量，選擇P86用量為60 g/t。

2.1.5 粗選濃度試驗

粗選濃度條件試驗結(jié)果見圖7。

由圖7可知，使用SN-705捕收劑，適當?shù)靥岣吒∵x濃度能夠提高浮選回收率，但是試驗中過高的浮選濃度將會導(dǎo)致浮選過程泡沫量過多且發(fā)黏，不利于浮選的穩(wěn)定運行。當粗選濃度40%時，得到的錫礦產(chǎn)品品位1.374%、回收率78.2%?？紤]到浮選泡沫狀況，選定35%～40%作為合適的浮選濃度。

2.1.6 精選試驗

進行了1粗2精作業(yè)，精選采用空白精選，粗選捕收劑總用量600 g/t，流程如圖8所示，試驗結(jié)果見圖9。

圖9表明，兩者混合使用時，隨著YT-1配比的增加能夠大幅度地提高錫精礦的品位。在1∶1配比條件下，可以獲得精礦品位12.67%、回收率28.65%的開路指標。這說明了SN-705與YT-1捕收劑組合有較好的協(xié)同效應(yīng)。

2.1.7 閉路試驗

基于開路試驗，按圖1所示閉路試驗流程開展捕收劑配比閉路試驗。保持捕收劑總用量600 g/t不變，SN-705與YT-1的用量比分別為1∶0、3∶1和1∶1。捕收劑不同配比閉路試驗結(jié)果見表3。

由表3可知，隨YT-1占比的提高有利于提高浮選錫精礦的品位，而錫回收率則隨著YT-1的比例提高而下降，兩者混合使用既能保證精礦品位和回收率，又可以適當降低藥劑總用量。

2.2 工業(yè)試驗

工業(yè)試驗作業(yè)流程如圖2所示，試驗進行了第一階段調(diào)優(yōu)試驗和第二階段為期一個月時段的穩(wěn)定運行試驗。工業(yè)調(diào)優(yōu)試驗中發(fā)現(xiàn)，使用捕收劑SN-705時，捕收劑單耗低，但存在泡沫量大、泡沫發(fā)黏問題；使用YT-1捕收劑生產(chǎn)穩(wěn)定性好，但單耗高，經(jīng)過不斷調(diào)整改進捕收劑使用條件，最終確定組合比例方案進行穩(wěn)定生產(chǎn)工業(yè)試驗，捕收劑使用方案為：n（YT-1）∶n（SN-705）∶n（NaOH）∶n（Na2CO3）=4∶1∶1∶2，該條件下實現(xiàn)了現(xiàn)場穩(wěn)定生產(chǎn)運行，試驗指標統(tǒng)計如圖10與圖11所示。

新藥劑制度統(tǒng)計時間為2019年11月11日至12月10日為期一個月時間段，舊藥劑制度統(tǒng)計時間為2019年1月初至8月底累計。由表4和表5可知，工業(yè)試驗證實了新型錫石SN-705捕收劑對都龍礦區(qū)錫石的適用性，新的環(huán)保組合藥劑制度捕收劑單耗比舊藥劑制度相對原礦低了93.30 g/t，節(jié)約了錫石浮選捕收劑消耗，并且加入強捕收能力的SN-705捕收劑后，新藥劑富集比為19.12比舊藥劑22.67稍低，但錫石作業(yè)回收率提高了3.042個百分點，浮選指標良好。

2.3 環(huán)境及經(jīng)濟效益

螯合捕收劑SN-705本身無對環(huán)境有毒有害元素，且捕收劑的生產(chǎn)合成中不含有害組分原料，理論上滿足對捕收劑的環(huán)保無害要求。由水質(zhì)樣化驗結(jié)果表6可知，在選廠水循環(huán)使用中，給礦水質(zhì)As含量由舊藥劑0.527 mg/L降低至0.040 mg/L，新捕收劑方案使用后As含量較原藥劑降低一個數(shù)量級以上，符合選廠對藥劑的安全環(huán)保要求，其它檢測指標均無較大波動。因此，新型錫石浮選藥劑SN-705的使用不會對環(huán)境造成負面影響，且能有效降低選礦水中的砷含量，滿足選礦廠對藥劑的安全環(huán)保要求，環(huán)保效益顯著。

表7為采用新藥劑后計算得到的經(jīng)濟效益，新藥劑制度較舊藥劑制度相對原礦處理上單位礦量節(jié)約藥劑成本2.2元，按照新田選礦車間日處理原礦量8 000 t，年生產(chǎn)330 d計算，可節(jié)約藥劑成本：8 000×330×2.2=580.08萬元/a，經(jīng)濟效益顯著。

3 結(jié) 論

（1）小型試驗證明捕收劑SN-705有較強捕收能力，YT-1有較優(yōu)選擇性，兩者組合使用，在保證Sn品位的同時，既能提高錫石回收率，又能降低藥劑用量。工業(yè)試驗捕收劑使用方案為：n（YT-1）∶n（SN-705）∶n（NaOH）∶n（Na2CO3）=4∶1∶1∶2，結(jié)果表明，新藥劑富集比為19.12比舊藥劑22.67稍低，但錫石作業(yè)回收率提高了3.042個百分點，浮選指標良好，發(fā)揮了YT-1和SN-705組合使用的協(xié)同作用。

（2）選礦水質(zhì)樣化驗結(jié)果表明新藥劑相比舊藥劑大幅度降低了選礦水中砷含量，其中尾礦水中砷含量從0.565 mg/L降至0.049 mg/L，環(huán)保效益顯著。同時，由于新型捕收劑SN-705的強捕收能力，在組合捕收劑條件下，降低了浮選藥劑單耗，據(jù)測算年可節(jié)約生產(chǎn)成本約580萬元，經(jīng)濟效益顯著。