陳子凱，杜令攀

(1.云南錫業(yè)股份有限公司大屯錫礦，云南 個(gè)舊 661018；2.云南磷化集團(tuán)/國(guó)家磷資源開(kāi)發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600)

選礦過(guò)程中有害元素砷常與黃鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等有用礦物相互共生，從而導(dǎo)致選礦產(chǎn)品含砷超標(biāo)影響精礦質(zhì)量。含砷硫精礦及硫鐵精礦在冶煉或制酸過(guò)程中易發(fā)生設(shè)備堵塞、催化劑中毒、外排水超標(biāo)、砷污染等問(wèn)題，對(duì)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)不利。因此在選礦過(guò)程中降低硫精礦中砷品位，對(duì)提高產(chǎn)品價(jià)值，降低冶煉成本，防止砷對(duì)環(huán)境的污染有著重要意義。

某選廠處理錫銅多金屬硫化礦，硫精礦作為選銅作業(yè)中銅硫分離后的副產(chǎn)品，由于礦物之間共生關(guān)系密切，在銅硫分離工藝中，采用細(xì)磨并配合大量石灰及亞鈉等抑制劑對(duì)硫、砷等礦物進(jìn)行抑制，導(dǎo)致大量毒砂等含砷礦物集中于該硫精礦中，且用浮選及重選等方法均難于分離出其中的含砷礦物。對(duì)硫精礦的銷售造成巨大損失。本次研究嘗試采用濕式半逆流磁選機(jī)在2000奧斯特磁場(chǎng)強(qiáng)度下磁選硫精礦中的含鐵礦物，成功從中選出磁鐵礦、磁黃鐵礦等含鐵礦物，實(shí)現(xiàn)了砷、鐵分離，提高了銷售利潤(rùn)。

1 硫精礦性質(zhì)分析

該硫精礦中硫主要以黃鐵礦、磁黃鐵礦、砷黃鐵礦等形式存在，且共生關(guān)系較為復(fù)雜，其中砷主要為砷黃鐵礦(毒砂)，砷礦物與硫、鐵礦物共生密切。其多元素含量見(jiàn)表1，粒級(jí)金屬分布見(jiàn)表2。

如表1所示，該硫精礦含砷高達(dá)6%以上(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)，對(duì)銷售造成較大影響，但其中鐵含量大于44%，有進(jìn)一步分選的價(jià)值。表2為該硫精礦的粒度組成及金屬分布情況，其中 ≤0.074 mm 粒級(jí)產(chǎn)率占75.74%，≤0.037 mm 粒級(jí)產(chǎn)率占46.78%，粒度組成較細(xì)，且鐵元素及砷元素金屬率在各粒級(jí)中分布較接近。

表1 硫精礦多元素

表2 硫精礦粒級(jí)金屬分布

結(jié)合硫精礦的產(chǎn)出工藝分析，硫精礦的產(chǎn)出主要為：1)銅硫混合浮選作業(yè)后的尾礦，以硫酸銅為活化劑，黃藥為捕收劑，730A為起泡劑浮選的泡沫產(chǎn)品；2)銅硫混合浮選精礦經(jīng)二段細(xì)磨后，用石灰、亞硫酸鈉、腐植酸鈉等為抑制劑后浮選的尾礦。該硫精礦中毒砂的可浮性與黃鐵礦相似，故該硫精礦很難利用浮選及重選等方式實(shí)現(xiàn)黃鐵礦、磁黃鐵礦與砷黃鐵礦的分離。本次研究嘗試?yán)萌N礦物磁性的差異，用弱磁場(chǎng)強(qiáng)度的磁選機(jī)對(duì)其進(jìn)行磁選，分別選出含砷較低、含鐵較高的磁性產(chǎn)品及含砷較高的非磁性產(chǎn)品。

2 試驗(yàn)研究

試驗(yàn)方案：取該硫精礦物料，分別對(duì)不同磁場(chǎng)強(qiáng)度及給礦濃度進(jìn)行小型磁選試驗(yàn)，探索利用磁選法進(jìn)行砷、鐵分離的可行性。本次研究對(duì)每組變量條件進(jìn)行多次重復(fù)試驗(yàn)，以試驗(yàn)平均數(shù)據(jù)作為分析指標(biāo)，具有代表性。試驗(yàn)采用試驗(yàn)室XCRS—Φ400×240電磁濕法多用鼓形磁選機(jī)(弱磁)進(jìn)行，試驗(yàn)流程如圖1。

圖1 試驗(yàn)流程圖

2.1 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)

按10%給礦濃度條件下，在磁場(chǎng)強(qiáng)度分別為1800、2000、2200奧斯特(通過(guò)調(diào)整磁選機(jī)電流達(dá)到不同磁場(chǎng)強(qiáng)度)磁場(chǎng)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3結(jié)果看出，2000奧斯特磁場(chǎng)強(qiáng)度下，磁性產(chǎn)品產(chǎn)率，含鐵品位、鐵回收率及含砷品位均達(dá)到最佳指標(biāo)。

表3 磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果(磁性產(chǎn)品)

2.2 給礦濃度試驗(yàn)

在2000奧斯特磁場(chǎng)強(qiáng)度不變的條件下，以不同給礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%、10%、15%按圖1進(jìn)行給礦濃度對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如表4；再次驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果如表5。

表4 給礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)試驗(yàn)結(jié)果

表5 驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果(磁性產(chǎn)品)

近年市場(chǎng)銷售對(duì)含鐵硫精礦含鐵及含砷的要求較高，鐵品位大于55%以上，砷品位低于1%能夠獲得較高的市場(chǎng)價(jià)格。對(duì)該硫精礦物料，含鐵45%左右，含砷高達(dá)6.5%左右，既要保證磁性產(chǎn)品能夠獲得較高的回收率，同時(shí)也要保證鐵、砷等元素品位達(dá)標(biāo)。

通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：在1800～2200 OE范圍內(nèi)進(jìn)行弱磁場(chǎng)選別，能夠有效選別出磁性產(chǎn)品含鐵品位能夠大于55%，含砷小于1%的高鐵低砷硫精礦產(chǎn)品。隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的提高，磁性產(chǎn)品產(chǎn)率及鐵回收也能得到逐步提高，但其含砷品位也呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，當(dāng)達(dá)到2200 OE時(shí)，含砷品位已接近1%，故選擇以 2000 OE 作為最終選別的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

在給礦濃度試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，該物料的選別效果與給礦濃度有較大關(guān)聯(lián)，該物料由于粒度較細(xì)，部分已泥化，故不適宜高濃度條件選別。在低濃度條件下，磁性產(chǎn)品品質(zhì)較高，含砷品位在0.65%以下，含鐵品位高于58%，但很難得到較高的回收率指標(biāo)。隨著給礦濃度的提升，精礦品位逐步下降，回收率也逐步上升，10%左右的濃度為最佳選別濃度，達(dá)到15%以上磁性產(chǎn)品中雜質(zhì)夾帶較為明顯，含砷品位超過(guò)1%。

3 工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用

在小試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，生產(chǎn)采用CTB-1230半逆流型磁選機(jī)對(duì)該硫精礦進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，獲得磁性產(chǎn)品低砷高鐵硫精礦和非磁性產(chǎn)品高砷低鐵硫精礦兩個(gè)產(chǎn)品；該磁選機(jī)磁場(chǎng)強(qiáng)度為 0.2 T,處理量 122.33 t/h，給礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。

CTB-1230半逆流型磁選機(jī)主要由圓筒、磁系和槽體三部分組成,如圖2。正常工作時(shí)磁選機(jī)的給礦礦漿以松散懸浮狀態(tài)從槽體下方進(jìn)入分選空間，礦漿運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)力方向基本相同，所以礦?？梢赃_(dá)到磁場(chǎng)力很高的圓筒表面。另外，尾礦從底板的尾礦管排出，這樣溢流面的高度可以保持槽體中的礦漿水平。這兩個(gè)特點(diǎn)決定了半逆流磁選機(jī)可以得到較高的精礦質(zhì)量和回收率，且適合于選別微細(xì)礦粒[1]。

1.永磁圓筒;2.磁系;3.槽體;4.磁導(dǎo)板;5.支架;6.噴水管;7.給礦箱;8.卸礦水管;9.底板;10.轉(zhuǎn)向裝置;11.機(jī)架

3.1 工業(yè)生產(chǎn)流程測(cè)定

應(yīng)用于生產(chǎn)后對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)行流程取樣測(cè)定，并得到生產(chǎn)指標(biāo)如表6，由于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程中礦石性質(zhì)的變化，磁選機(jī)給礦物料含砷、鐵等元素較之試驗(yàn)研究時(shí)有所升高。在給礦砷品位高達(dá)11.99%的條件下，磁性產(chǎn)品含砷降至0.871%，其中鐵品位由46.45%提升至56.44%初步完成了砷、鐵分離，并產(chǎn)出了高鐵低砷硫精礦。但分析磁性產(chǎn)品產(chǎn)率偏低，鐵作業(yè)效率僅為23.38%。

表6 流程取樣測(cè)定結(jié)果

為考查該磁選作業(yè)是否有進(jìn)一步提高的空間，對(duì)其非磁性產(chǎn)品進(jìn)行小型試驗(yàn)。

3.2 非磁性產(chǎn)品掃選試驗(yàn)

以上磁選生產(chǎn)工藝為一次粗選作業(yè)，非磁性產(chǎn)品因含砷過(guò)高而價(jià)值較低，但仍有大量鐵金屬損失于非磁性產(chǎn)品當(dāng)中。為進(jìn)一步提高鐵精礦作業(yè)效率，盡可能回收有價(jià)鐵金屬，故對(duì)磁選作業(yè)非磁性產(chǎn)品取樣并進(jìn)行掃選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖1所示，掃選給礦為生產(chǎn)流程產(chǎn)出的非磁性產(chǎn)品性質(zhì)如表7。掃選給礦濃度為10%，磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.2T，采用試驗(yàn)室XCRS—Φ400×240電磁濕法多用鼓形磁選機(jī)(弱磁)進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果如表8。

從表7和表8看出，生產(chǎn)產(chǎn)出的非磁性產(chǎn)品在含砷高達(dá)12.98%的情況下，使用弱磁選機(jī)進(jìn)行一次掃選，仍然可以得到含砷品位低于0.5%，且鐵品位高達(dá)59.89%的鐵精礦，且鐵精礦掃選作業(yè)效率高達(dá)15.98%，這說(shuō)明生產(chǎn)流程設(shè)備未能達(dá)到最佳作業(yè)狀態(tài)，而一些已經(jīng)達(dá)到單體解離的硫、鐵礦物未能完全被磁選機(jī)回收，而進(jìn)入非磁性產(chǎn)品中。造成磁選作業(yè)效率低的原因可能是磁選機(jī)設(shè)備參數(shù)未達(dá)到理想狀態(tài)，所以需要對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

表7 掃選試驗(yàn)給礦分析

表8 掃選試驗(yàn)結(jié)果

3.3 設(shè)備參數(shù)調(diào)試

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)磁選作業(yè)的運(yùn)行情況進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)磁選作業(yè)存在若干問(wèn)題：磁偏角、工作間隙等參數(shù)不合理，導(dǎo)致部分鐵精礦無(wú)法進(jìn)入精礦端；

3.3.1 磁偏角大小對(duì)磁選的影響

濕式半逆流型磁選機(jī)以安裝永磁體作為磁發(fā)生裝置，永磁體可往給礦端及卸礦端進(jìn)行移動(dòng)調(diào)整，移動(dòng)大小稱為磁偏角。如果磁偏角小，即偏向給礦端，會(huì)使尾礦品位降低，而對(duì)精礦品位影響不大；若磁偏角太小，排精礦困難，尾礦品位升高，尾礦出現(xiàn)跑黑，給礦端易倒礦。若磁偏角增大，稱為正角(即偏向卸礦端)，尾礦品位稍有增加，對(duì)精礦品位影響不明顯；若磁偏角過(guò)大，尾礦品位升高，尾礦出現(xiàn)跑黑現(xiàn)象，而且精礦卸礦困難[2]。為優(yōu)化磁選機(jī)磁偏角參數(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)不同磁偏角進(jìn)行調(diào)整后取樣分析，結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 不同磁偏角調(diào)整后生產(chǎn)指標(biāo)結(jié)果

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次磁偏角調(diào)整試驗(yàn)，并同步取樣分析，磁偏角過(guò)大或過(guò)小都不利于該礦樣的選別，磁偏角過(guò)小(負(fù)角偏向給礦端)，對(duì)精礦回收率有利，但精礦品位及含砷也隨之升高，且調(diào)至最小-30°時(shí)出現(xiàn)精礦堵塞現(xiàn)象，反而影響回收率指標(biāo)；磁偏角過(guò)大(正角偏向卸礦端)，精礦回收率有所降低，但精礦品質(zhì)有所提升。分析多組數(shù)據(jù)，該磁選機(jī)以-15°磁偏角為最佳參數(shù)。

3.3.2 工作間隙的調(diào)整

間隙過(guò)大，礦漿流量大，有利于提高處理能力。但距離圓筒表面較遠(yuǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度較弱，所以尾礦品位高，回收率低?，F(xiàn)象：尾礦跑黑。如果間隙小，底板附近的磁場(chǎng)力大，降低了尾礦品位，回收率提高，但精礦品位降低?，F(xiàn)象：筒皮帶水。如果間隙太小，礦漿在選別空間流速增大，磁性礦粒會(huì)來(lái)不及吸到圓筒表面，隨著快速流動(dòng)的礦漿帶到尾礦中，增加尾礦中金屬流失，甚至出現(xiàn)因尾礦排不出去而產(chǎn)生滿槽現(xiàn)象[3]。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作間隙以 350 mm、450 mm、550 mm 調(diào)整后進(jìn)行取樣分析，結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 不同工作間隙下生產(chǎn)指標(biāo)結(jié)果

經(jīng)生產(chǎn)試驗(yàn)及測(cè)定，該磁選機(jī)工作間隙400～500 mm 為最佳參數(shù)值，現(xiàn)場(chǎng)取 450 mm。

3.3.3 其他參數(shù)調(diào)整

現(xiàn)場(chǎng)檢查測(cè)定后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)磁選機(jī)給礦不均勻致使磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)局部礦漿流速過(guò)快，且礦粒無(wú)法均勻懸浮于磁選區(qū)域內(nèi)；精礦沖洗水含大量雜物，易造成噴頭堵塞，噴頭堵塞后，相應(yīng)的區(qū)域磁性產(chǎn)品沖洗不干凈；其次噴頭給水壓力不夠，以及噴頭噴射角度不合理，沖洗區(qū)域過(guò)短，精礦端接礦擋板與磁選機(jī)之間間隙過(guò)大等問(wèn)題都可能導(dǎo)致鐵精礦流失而無(wú)法獲得較高回收率[4]。

針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)磁選作業(yè)進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整：①調(diào)整磁選機(jī)永磁體磁偏角為-15°；②調(diào)整工作間隙為40～45 mm③給礦管增加開(kāi)孔密度，使給礦趨于均勻合理；④更換沖洗水噴頭，并增加沖洗水壓，調(diào)整噴射角度；⑤調(diào)整接礦擋板距離等。經(jīng)過(guò)上述調(diào)整后對(duì)磁選作業(yè)再次進(jìn)行取樣考查，結(jié)果如表11。

表11 流程取樣測(cè)定結(jié)果

從表9看出，經(jīng)上述調(diào)整后，鐵精礦作業(yè)效率有了明顯提升，在磁選機(jī)給礦中鐵品位略低于第一次取樣的情況下，鐵回收率提升了9.06個(gè)百分點(diǎn)，且兩次取樣鐵精礦砷品位均低于1%，鐵品位大于55%，滿足銷售要求。在實(shí)現(xiàn)硫砷分離的前提下，提高了鐵精礦產(chǎn)量。

濕式半逆流型磁選機(jī)與傳統(tǒng)逆流型磁選機(jī)相比，給礦方式的改變，使之兼具提升回收率及提升精礦品位的性能，在選礦廠處理細(xì)粒級(jí)含鐵、砷等硫化礦物時(shí)能夠有效分選黃鐵礦、磁黃鐵礦、砷黃鐵礦等有一定磁性差異的礦物，且效果顯著。

4 結(jié)論

1)多金屬銅、錫、硫、砷、鐵等硫化礦物，在浮選銅硫分離后，產(chǎn)出的硫精礦由于受浮選降砷工藝的影響，很難使用浮選機(jī)重選法實(shí)現(xiàn)鐵砷分離。本次研究采用濕式半逆流磁選機(jī)對(duì)其進(jìn)行鐵、砷分離，在弱磁場(chǎng)強(qiáng)度下，可有效分選黃鐵礦、磁黃鐵礦、砷黃鐵礦等礦物，產(chǎn)出低砷高鐵硫精礦，含鐵大于55%，含砷小于1%，該研究對(duì)處理硫化銅硫礦物的浮選廠具有借鑒意義。

2)濕式半逆流型磁選機(jī)在選別過(guò)程中，受到給礦濃度、給礦體積等參數(shù)的影響較大，需要通過(guò)試驗(yàn)確定物料的最佳選別條件才能得到較理想生產(chǎn)指標(biāo)。對(duì)于處理細(xì)粒級(jí)礦石，需要較低給礦濃度；在原礦中砷等有害元素較高時(shí)，使用較低磁場(chǎng)強(qiáng)度可有效實(shí)現(xiàn)砷、鐵分離。

3)濕式半逆流型磁選機(jī)在處理含砷硫鐵礦物時(shí)，通過(guò)調(diào)整永磁體磁偏角度數(shù)改變礦漿體系中的磁場(chǎng)受磁場(chǎng)力的大小及方式；在受濃度及給礦體積影響的情況下，可通過(guò)工作間隙的調(diào)整來(lái)改變磁性產(chǎn)品含鐵品位及鐵金屬回收率。