張 昊,高文博
(1.寶武集團(tuán)寶鋼股份武鋼有限運(yùn)輸部,湖北 武漢 430082;2.湖南有色環(huán)保研究院有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410100)
錫因其特有的耐腐蝕、無(wú)毒性、高展性、低熔點(diǎn)等特性被廣泛應(yīng)用于焊接、合金制造等工業(yè)中[1]。我國(guó)是世界上最大的錫精礦及錫礦石進(jìn)口國(guó)[2],其中自緬甸進(jìn)口的錫礦石占總錫礦石進(jìn)口量的90%以上。由于地殼巖石圈中的含錫元素礦物主要以錫石狀態(tài)賦存[3],對(duì)于含錫礦石的選礦主要以回收錫石為主,但不同產(chǎn)地的錫石礦床因成礦機(jī)制及成礦期不同,各含礦區(qū)的錫石結(jié)晶發(fā)育程度及與其它礦物的共生關(guān)系亦有很大的差別,這導(dǎo)致了各產(chǎn)地產(chǎn)出的含錫礦石的處理難度迥異,需結(jié)合目的礦物及脈石礦物的種類、連生關(guān)系、嵌布粒度、雜質(zhì)元素含量等因素綜合考慮擬定合理選礦的選礦工藝[4]。本文以緬甸佤邦某錫礦區(qū)產(chǎn)出的高砷錫礦礦石為對(duì)象,結(jié)合錫精礦對(duì)有害雜質(zhì)硫、砷含量的要求,進(jìn)行了選礦工藝研究,重點(diǎn)是通過(guò)硫、砷浮選工藝優(yōu)化盡可能降低最終錫精礦的雜質(zhì)含量,達(dá)到降低后續(xù)氧化還原焙燒脫除硫、砷成本的目的。
對(duì)緬甸某錫礦區(qū)產(chǎn)出的用于選礦工藝試驗(yàn)研究的代表性礦樣進(jìn)行化學(xué)多元素分析,結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果 %
由表1可看出,礦石中達(dá)到工業(yè)回收標(biāo)準(zhǔn)的金屬元素為Sn,含量為1.60%,主要的雜質(zhì)元素為SiO2及Al2O3,同時(shí)礦石中的As含量達(dá)到9.12%,是影響最終錫精礦品位的主要有害元素[5],為了確定礦樣中Sn、As元素的賦存狀態(tài),進(jìn)行了Sn、As物相分析,分析結(jié)果見(jiàn)表2和表3。
表2 礦石錫物相分析結(jié)果 %
表3 礦石砷物相分析結(jié)果 %
由表2結(jié)果可看出,錫金屬主要賦存于錫石中,分布率為70.31%,其次為硅酸鹽中錫,分布率為26.88%,由表3結(jié)果可看出,礦區(qū)中的砷賦存狀態(tài)極為復(fù)雜,除毒砂(FeAsS)中砷外,還含有占總分布率15.68%的砷酸鹽中砷,其主要賦存礦物主要為臭蔥石,這兩種含砷礦物比重大,可浮性弱,且當(dāng)前國(guó)內(nèi)錫冶煉對(duì)砷含量有著嚴(yán)格的質(zhì)量要求[5],所以需在選礦工藝確定的過(guò)程中重點(diǎn)拋除這兩種礦物。
結(jié)合原礦礦石化學(xué)多元素分析,錫、砷物相分析及鏡下觀察、統(tǒng)計(jì)的結(jié)果,可知礦石中主要的金屬礦物為毒砂、臭蔥石、赤鐵礦、褐鐵礦、錫石等,主要的非金屬礦物為石英、絹云母、簾石等,同時(shí)含有少量的滑石、綠泥石、黏土等礦物,其中錫石為該礦石中的主要目的礦物,主要呈自形-半自形粒狀分布于石英、絹云母等脈石礦物中,嵌布粒度不均勻,約有35%的錫石粒徑在0.05 mm以上,但還有少量粒徑在0.005~0.05 mm的錫石與毒砂、臭蔥石等含砷礦物共生或連生,其相互之間接觸面多呈現(xiàn)不規(guī)則的灣狀或半包裹狀,不利于錫-砷分離及高品位錫精礦的產(chǎn)出,同時(shí)臭蔥石多沿毒砂的裂隙裂紋氧化蝕變,毒砂粒徑較臭蔥石大,約為0.03~0.10 mm之間,臭蔥石常見(jiàn)呈網(wǎng)脈狀,且與少量的錫石交織充填于毒砂、石英等脈石礦物邊緣或空隙之間。
由礦石分析結(jié)果可知,礦石中主要可回收的金屬礦物為錫石,錫石的嵌布粒度不均勻,主要的有害元素為As,且As含量高,賦存礦物除常見(jiàn)的毒砂外,還含有部分臭蔥石礦物,臭蔥石主要為毒砂的蝕變氧化產(chǎn)物[6],且親水性強(qiáng),采用常規(guī)的硫化礦浮選的方式不能將其捕集,所以考慮在不過(guò)粉碎的條件下通過(guò)硫化礦浮選的方式將毒砂脫除,硫化礦浮選尾礦根據(jù)錫石重選“砂泥分流”的原則進(jìn)行分級(jí)重選[7],通過(guò)在重選過(guò)程中結(jié)合硫化礦浮選尾礦中親水砷礦物的不同粒級(jí)分布率考慮對(duì)比多種重選處理設(shè)備,盡可能降低最終錫精礦中的砷含量,擬定的選礦工藝原則流程如圖1所示。
圖1 擬定的選礦工藝原則流程
由礦石中主要礦物嵌布粒度分析結(jié)果可知,緬甸某高砷錫礦中的錫石嵌布粒度不均勻,存在著部分細(xì)粒級(jí)錫石與毒砂、臭蔥石共生連生的現(xiàn)象,為了盡可能地降低錫精礦中As含量,在礦石入浮選前,需盡可能提高毒砂的解離度,使其盡可能進(jìn)入至砷浮選精礦中,但由于錫石性脆易粉碎,當(dāng)?shù)V石過(guò)磨時(shí),過(guò)粉碎的錫石難以通過(guò)常規(guī)的重選設(shè)備回收[8],所以合理的磨礦細(xì)度不僅是合格錫精礦的關(guān)鍵,也是確保錫回收率的重要參數(shù)。本試驗(yàn)擬定的磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程如圖2所示,所得結(jié)果見(jiàn)表4。
圖2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程
由表4結(jié)果可看出,采用如圖2所示的工藝流程及藥劑制度處理緬甸某難處理高砷錫礦礦石,在原礦磨礦細(xì)度增大時(shí),浮選產(chǎn)出的砷精礦中As品位及As回收率先升后降,表明隨著礦石解離度的增大,通過(guò)硫化礦浮選工藝可脫除一部分以毒砂為主的砷雜質(zhì),當(dāng)磨礦細(xì)度超過(guò)-74μm占62.32%條件下,砷浮選尾礦進(jìn)入搖床重選作業(yè)時(shí),產(chǎn)出的錫精礦中Sn回收率從58.22%下降至32.21%,表明超過(guò)該細(xì)度時(shí),礦石中的錫石礦物發(fā)生過(guò)粉碎,流失至重選尾礦中的錫金屬回收率大幅提高,所以綜合考慮錫的選礦指標(biāo)和脫砷浮選效果,選定的磨礦細(xì)度為-74μm占62.32%。
表4 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果 %
2.3.1 硫酸銅用量條件試驗(yàn)
由砷物相分析結(jié)果可知,礦石中砷占毒砂中的分布率為79.81%,其次為砷酸鹽礦物,由于砷酸鹽礦物表面親水,采用常規(guī)的硫化礦浮選工藝難以將其表面活化,所以只能盡可能將毒砂礦物活化,提高砷浮選過(guò)程中砷的回收率,降低進(jìn)入錫石重選作業(yè)的礦漿中的砷含量,當(dāng)前,毒砂的主要活化劑為硫酸銅,為了確定硫酸銅對(duì)該高砷錫礦中毒砂的活化效果,進(jìn)行了硫酸銅用量條件試驗(yàn),試驗(yàn)流程如圖2所示,固定磨礦細(xì)度為-74μm占62.32%,毒砂的捕收劑為丁基黃藥,以硫酸銅用量為變量,經(jīng)過(guò)三次砷粗選后得到砷精礦,試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。
圖3 硫酸銅用量條件試驗(yàn)結(jié)果
由圖3結(jié)果可看出,當(dāng)硫酸銅用量增大時(shí),砷精礦中As品位及回收率均逐步上升,在硫酸銅用量為200 g/t的條件下,砷精礦中的As品位及回收率達(dá)到了峰值,再增大用量時(shí),砷回收率有一定的降低,所以,砷浮選過(guò)程硫酸銅最適用量為200 g/t。
2.3.2 砷浮選尾礦重選回收錫石
2.3.2.1 分級(jí)粒級(jí)對(duì)重選指標(biāo)的影響
由表4結(jié)果可看出,在磨礦細(xì)度為-74μm占62.32%條件下對(duì)浮砷尾礦進(jìn)行直接搖床重選,產(chǎn)出的重選錫精礦含Sn 15.80%,Sn回收率58.22%,錫精礦中Sn品位較低,同時(shí)含As較高,產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低。在錫石重選過(guò)程中,由于不同種類、規(guī)格參數(shù)的重選設(shè)備對(duì)入選物料的粒徑范圍適應(yīng)程度不同,多采用“砂泥分流”的原則處理方法進(jìn)行粗細(xì)分選,達(dá)到提高分選效率的目的,而分級(jí)的粒級(jí)參數(shù)對(duì)后續(xù)分級(jí)設(shè)備的選型有著重要的指導(dǎo)意義[9],所以對(duì)分級(jí)粒級(jí)進(jìn)行了選擇,主要通過(guò)濕式篩析的方法分為+74μm、-74μm及+74μm、74~39μm、-39μm(分級(jí)溢流部分)兩種方案,方案對(duì)比流程如圖4及圖5所示,對(duì)比重選指標(biāo)見(jiàn)表5。
圖4 分級(jí)重選流程1
圖5 分級(jí)重選流程2
由表5結(jié)果可看出,分成不同粒級(jí)方案的各粒級(jí)產(chǎn)品分別進(jìn)行重選,相比表4結(jié)果,重選錫精礦產(chǎn)品含Sn明顯有大幅提升,這是由于經(jīng)分級(jí)后可大幅降低重選入選物料粗細(xì)混雜的現(xiàn)象,同時(shí)可知,當(dāng)分為+74μm、-74μm兩個(gè)粒級(jí)時(shí),錫精礦1+錫精礦2含Sn 32.00%、As 5.33%,Sn回收率為56.26%,而將浮砷尾礦篩析分為+74μm及74~39μm、-39μm三個(gè)粒級(jí)時(shí),僅前兩個(gè)粒級(jí)部分產(chǎn)出的錫精礦1+錫精礦2含Sn 33.42%、As 4.49%,Sn回收率為54.96%,74~39μm部分搖床重選的作業(yè)回收率明顯高于-74μm部分搖床重選的作業(yè)回收率,得到的分級(jí)溢流(-39μm)部分含Sn 0.72%,可作為下一步處理的原料,對(duì)比表5結(jié)果可看出,分成三個(gè)粒級(jí)不僅可以有效提高產(chǎn)品的回收率,還可以降低錫精礦中As品位,所以考慮將浮砷尾礦分為三個(gè)粒級(jí)。
表5 分級(jí)粒級(jí)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 %
2.3.2.2 主選設(shè)備對(duì)分級(jí)溢流回收錫石的影響
由表5結(jié)果可看出,分成三個(gè)粒級(jí)的-39μm部分含Sn 0.72%,該部分物料由于顆粒粒徑微細(xì),且濃度較低,直接進(jìn)入搖床中進(jìn)行重選分選效果很差,結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),擬先將其濃密,濃密后的底流采用不同的重選設(shè)備進(jìn)行預(yù)分選,達(dá)到拋除一部分微細(xì)粒泥質(zhì)、提高入選品位的目的,處理分級(jí)溢流的主選設(shè)備條件試驗(yàn)流程如圖6所示,所得結(jié)果見(jiàn)表6。
圖6 分級(jí)溢流處理設(shè)備條件試驗(yàn)流程
由表6結(jié)果可看出,采用SLon離心機(jī)處理經(jīng)濃密后的分級(jí)溢流,離心精礦含Sn 1.32%,Sn作業(yè)回收率達(dá)到82.36%,離心精礦可進(jìn)入搖床重選作業(yè)中,離心尾礦含Sn 0.23%,達(dá)到拋除細(xì)粒的目的,處理效率明顯優(yōu)于螺旋溜槽效率,所以對(duì)分級(jí)溢流部分?jǐn)M使用SLon離心機(jī)進(jìn)行預(yù)處理。
表6 分級(jí)設(shè)備處理設(shè)備條件試驗(yàn)結(jié)果%
根據(jù)已有的條件試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了脫硫浮選—浮選尾礦分級(jí)重選—分級(jí)溢流部分離心預(yù)處理—離心精礦搖床重選的全流程試驗(yàn),試驗(yàn)流程如圖7所示,全流程試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表7。
圖7 全流程試驗(yàn)流程
表7 全流程試驗(yàn)指標(biāo) %
由表7結(jié)果可知,全流程可產(chǎn)出錫精礦1、錫精礦2兩個(gè)產(chǎn)品,其中錫精礦1含Sn 26.12%、As 4.28%,Sn回收率為11.30%,錫精礦2含Sn 39.97%、As 3.29%,Sn回收率為46.96%,總錫精礦含Sn 36.24%、As 3.56%,Sn回收率為58.26%、As回收率為0.97%,既有效回收了該錫礦中的錫元素,也實(shí)現(xiàn)了錫砷分離,最終的錫精礦可用于氧化還原焙燒處理達(dá)到進(jìn)一步降低錫精礦中砷含量的目的[10]。
1.緬甸某高砷難處理錫礦原礦含Sn 1.60%、As 9.12%,經(jīng)分析,原礦礦石中的錫主要以錫石礦物賦存,砷主要以毒砂、臭蔥石等礦物賦存,且礦石中的錫石嵌布粒度不均勻,部分微細(xì)粒錫石與含砷礦物共生關(guān)系密切,不利于錫石重選及合格錫精礦的選礦產(chǎn)品產(chǎn)出。
2.在磨礦細(xì)度為-74μm占62.23%條件下,以硫酸銅為毒砂礦物的活化劑進(jìn)行砷浮選,可脫除71.83%的砷,為后續(xù)錫石重選奠定了基礎(chǔ)。
3.通過(guò)篩分分級(jí)—不同粒級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行單獨(dú)處理的方式可大幅提高錫精礦的精礦品位,同時(shí)可以降低重選錫精礦中的As含量,同時(shí)分級(jí)溢流部分經(jīng)濃密后進(jìn)行離心機(jī)預(yù)處理,可有效拋除一部分錫含量低的微細(xì)粒細(xì)泥,減少了重選過(guò)程中的細(xì)泥惡化現(xiàn)場(chǎng)的發(fā)生,全流程試驗(yàn)產(chǎn)出的錫精礦含Sn 36.24%、As 3.56%,Sn回收率為58.26%、As回收率為0.97%,該錫精礦可通過(guò)氧化還原焙燒進(jìn)一步降低砷含量。