川南煤系硫铁矿综合利用新工艺研究

徐 明，张 渊，杨永涛，张俊辉，徐建林

(中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川 成都 610041)

我国是硫酸生产大国，由于我国硫磺资源缺乏，硫酸生产以硫铁矿为主。我国硫铁矿资源中约40%为煤系硫铁矿，该类矿石中硫铁矿嵌布粒度极不均匀，脉石矿物主要是黏土和碳质，选矿较复杂困难。目前，只有少量的煤系硫铁矿得到较好的开发利用[1]。

1 川南煤系硫铁矿综合利用现状

四川省硫铁矿储量居全国第一，是全国五大硫铁矿生产基地之一，川南(包括宜宾和沪州两市)硫铁矿保存量又占全省储量的97%[2]。川南煤矿在开采煤炭资源的同时，伴生在煤矿顶底板的硫铁矿多随煤采出[3]。由于我国长期以来对硫铁矿精矿含硫要求在35%左右，矿山企业没有从根本上全面考虑综合利用硫铁矿中的硫和铁，以及该类尾矿的全面利用问题。导致在开发该类硫铁矿时，大多使用单一跳汰重选等简单的选矿工艺流程，获得的硫精矿品位为35%～38%，回收率为65%～70%。由于选矿所得硫精矿的品位不高，造成生产硫酸或硫磺所产生的含铁硫酸渣无法利用。同时，选矿尾矿含硫在6%左右很难利用，这不仅浪费了大量的资源，而且硫酸渣及尾矿的堆放，对当地农田土质和河流水系造成了严重破坏。

2 川南煤系硫铁矿综合利用新工艺研究

为了达到整体利用川南煤系硫铁矿，从根本上解决环境问题，项目组针对某川南煤系硫铁矿进行了综合利用新工艺探索。

2.1 原矿性质

2.1.1 矿石组成

试验矿样采自江安县。原矿化学多项分析结果见表1。矿石主要矿物为黄铁矿和高岭石，分别占到了28.5%、占56.5%；次要矿物为锐钛矿、碳质矿，另有少量和微量的菱铁矿、珍珠陶土、地开石、金红石、绿泥石、水云母、石膏、褐铁矿、水铝石等。

2.1.2 主要矿物的嵌布特征

目的矿物黄铁矿以自行半自行晶为主，有少量的它形晶和胶体状晶体，单晶粒度的大小相差很大、极不均匀(0.001～17mm)。黄铁矿多晶集合体的粒度多数较为粗大，一般几毫米至几十毫米。集合体内黄铁矿晶粒之间，有的结合较为紧密，有的则较疏散，其间充填有细微的高岭石矿物。黄铁矿的粒度分布结果见表2。

表1 原矿化学多项分析

表2 黄铁矿的粒度分布

从表2可以看出，在<0.02mm级别，尤其是<0.002mm粒级的硫铁矿含量较少，但仍含有约1%的微细粒硫铁矿，这就导致选矿尾矿中的硫难于降到1%以下。

高岭石是构成矿石的主体，不同矿段含量在55%～62%之间，由于含少量碳质而呈灰白色、深灰色、灰黑色，质地致密、块状构造。由于高岭石中钛的含量较高，直接影响了高岭土的白度，限制了川南煤系硫铁矿中高龄土的使用范围。

2.2 综合利用试验研究

2.2.1 选矿试验研究

为了实现煤系硫铁矿的综合利用，选矿硫精矿制酸后的硫酸渣应能制备铁精矿。从硫酸渣制备铁精矿来看，硫精矿标矿(含硫<45%)得到的硫酸渣制备铁精矿，要么铁品位和回收率不太理想，要么经济上不太合理[4]。所以，选矿部分应尽力抛除脉石矿物，大幅度提高硫精矿品位，形成高纯硫精矿，尽量避免硫酸烧渣的再选，降低选矿尾矿中的硫含量，以便实现尾矿二次利用。

完成了浮选、重选流程、重选-浮选联合流程实验室选矿条件试验。其中重选-浮选联合流程及全浮选流程，可以得到S品位50%左右的硫精矿。重选-浮选联合试验流程见图1，试验结果见表3。全浮选试验流程见图2，试验结果见表4。

以上的试验研究表明，虽有用矿物的嵌布粒度分布较广，通过全浮选工艺能获得高品位、高回收率的硫精矿；重选-浮选工艺同样可以获得较高品位的硫精矿，但尾矿含硫量偏高，不利于回收率的提高。从技术指标上来看，全浮选流程较好。

2.2.2 硫精矿沸腾焙烧试验研究

针对全浮选流程获得的硫精矿，进行了焙烧试验，考察高纯硫精矿制酸后硫酸渣提取铁精矿的可行性。试验焙渣多项分析结果见表5。

图1 重选-浮选工艺流程图

图2 全浮选工艺流程图

表3 重选-浮选试验结果

表4 全浮选试验结果

表5 烧渣化学多项分析结果/%

从表5烧渣化学多项分析的结果可看出，烧渣中全铁含量为64.45%，FeO质量百分含量为4.28 %，硫含量仅为0.17%，达到了高品位铁精矿的质量要求，可以作为铁精矿直接利用。

2.2.3 选矿尾矿二次利用

目前，煤系硫铁矿选矿尾矿可用作建筑材料再次被利用，也可用来制备煅烧高岭土。针对本试验研究矿样，采用重选-浮选或浮选选矿工艺流程，尾矿的产率都很大，大量堆积会造成严重的环境问题，并且由于矿样中高岭石中钛的含量较高，影响了高岭土的白度，限制了尾矿高岭土的使用范围。但针对浮选流程的尾矿含硫低的特点，在尾矿中掺加少量着色外加剂，可制造出不同颜色的烧结装饰砖，同时也可以用来制作烧结保温空心砌块、烧结多孔砖和空心砖等墙体材料，实现尾矿的二次利用，解决环境问题。

3 结语

1)川南煤系硫铁目前开发综合利用差，资源损失大，产品单一低值，环境污染严重。

2)针对川南某地煤系硫铁矿，采用重选-浮联合流程及全浮选流程均可获得高硫精矿，但全浮选流程可以获得含硫较低的尾矿，技术指标较好，全浮选流程可得到矿含S49.63%、硫回收率95.5%的硫精矿，含S0.97%、硫回收率4.5%的尾矿。

3)高纯硫精矿沸腾焙烧后得到的硫酸渣，含硫0.17%，含铁64.54%，可以直接作为铁精矿用于炼铁。

4)本试验选矿尾矿含硫低，可作为建筑材料二次利用，可解决川南煤系硫铁矿开发利用过程中尾矿造成的环境污染问题。

[1] 廖舟，杨小中，许彬，等.煤系硫铁矿综合利用新工艺研究[J]. 矿冶工程，2006(3): 35-37.

[2] 叶巧明,刘建,张其春. 川南煤系硫铁矿尾矿高岭土综合利用研究[J].矿产综合利用, 2002(1): 41-45.

[3] 罗道成，刘俊峰，易平贵,等. 煤系硫铁矿综合利用发展现状与建议[J]. 无机盐工业, 2002(3):20-22.

[4] 占寿祥，陈忠，刘自凤.高品位硫精矿的沸腾焙烧[J]. 硫酸工业，2001(2)：46-50.