脱泥-浮选工艺回收极微细粒锡石试验研究①

唐雪峰， 赵洪冬

(长沙矿冶研究院有限责任公司,湖南 长沙410012)

锡石是目前工业上提取金属锡的最主要矿物。 锡石比重大、性脆,在磨矿过程中易过粉碎。 粗粒～细粒锡石采用重选工艺能取得良好的选矿技术指标,而磨矿过程产生的大量过粉碎微细粒锡石由于受重选设备回收粒度下限的制约,回收效果不佳。 微细粒锡石的高效回收,仍是当今选矿领域的关键技术难题。 我国每年流失于尾矿中的微细粒锡石价值数百亿元,实现微细粒锡石的有效回收［1-5］具有重要的现实意义。 本文采用旋流器脱泥-浮选工艺,结合锡石高效螯合捕收剂与活化剂组合,强化了极微细粒锡石的富集回收,为含锡石细泥固废资源的合理利用提供了技术支撑。

1 矿石性质

试验矿样化学成分较为复杂,可供选矿进一步回收的组分主要是锡,而锡主要赋存于锡石中；脉石组分主要为SiO2,其次是Al2O3。 矿样化学多元素分析结果见表1,矿样中锡化学物相分析结果见表2。

表1 矿样化学多元素分析结果（质量分数）/%

表2 锡化学物相分析结果

镜下鉴定、XRD 和MLA 分析综合研究结果查明,矿样中锡矿物主要为锡石；铜矿物含量较低,为黄铜矿；铅矿物主要为水磷铝铅矿；锌矿物为闪锌矿；其他金属硫化物包括黄铁矿、毒砂等；铁矿物可见褐铁矿和菱铁矿；脉石矿物主要为石英,其次为电气石和白云母,含少量高岭石、蒙脱石、长石、方解石、白云石、绿泥石等。 矿石中主要矿物含量见表3。

表3 矿样矿物组成（质量分数）/%

采用MLA 对矿样中锡石的解离度进行了测定,发现矿样中呈单体产出的锡石为87.66%,其余部分则以各种形式与其他矿物嵌连,且包裹型连生体居多,嵌连矿物主要是石英,其次是电气石和云母。

为查明试验矿样的粒级分布情况,对其进行了粒度筛析,结果见表4。

表4 试验矿样粒度筛析结果

表4 结果表明,矿样中-19 μm 粒级含量占89.72%,而-10 μm 粒级含量却占了79.30%,-10 μm 粒级锡金属分布率为87.69%。 可见,矿样中锡金属量绝大部分分布于-10 μm 过粉粒级中。

2 试验方案

试验矿样中-10 μm 过粉粒级占比高,微细矿物颗粒质量小、比表面积大、表面能高,浮选过程不仅大量消耗浮选药剂,并严重影响浮选分选效果。 探索试验结果表明,不预先脱除部分矿泥,锡石浮选难以有效分选。

随着精确分级技术快速发展,采用旋流器脱除-10 μm 粒级矿泥已工业应用,且脱泥效果良好。 锡石比重大,在旋流器沉砂中可得到反富集,更有利于后续锡石的选别与回收。 矿样中存在较多的硫化矿物,需要采用浮选脱硫工艺给予预先脱除,以消除硫化矿对锡石选别的影响。 受重选设备回收粒度下限制约,采用浮选流程有利于强化微细粒级锡石的回收。 综上所述,本次试验按照旋流器脱泥-浮选脱硫-浮锡工艺方案进行,试验原则流程见图1。

图1 试验原则流程

3 试验结果与讨论

3.1 旋流器脱泥试验

采用CZ-ZF 型旋流器,在旋流器给矿浓度17%、给矿压力0.15 MPa 条件下进行了沉砂嘴直径脱泥条件试验,结果见图2。 试验结果表明,当沉砂嘴直径为16 mm 时,获得的旋流器沉砂产率42.37%、-10 μm 粒级含量63.16%,锡品位仅为0.48%,沉砂中锡富集效果不明显；当逐渐减小排矿嘴直径至12 mm 时,获得的旋流器沉砂产率降至25.41%,-10 μm 粒级含量44.03%,沉砂锡品位提高至0.70%,锡回收率45.99%；继续减小旋流器排矿嘴直径,沉砂中锡品位仍有上升的趋势,但锡回收率大幅下降。 综合考虑,选择旋流器沉砂嘴直径为12 mm 较为适宜。

图2 不同沉砂嘴直径旋流器脱泥试验结果

3.2 旋流器沉砂浮选脱硫试验

在旋流器给矿浓度17%、给矿压力0.15 MPa、沉砂嘴直径12 mm 条件下进行脱泥批量生产试验,所得旋流器沉砂产率28.57%、锡品位0.69%、硫含量0.40%、锡回收率48.85%。 脱硫作业是锡石浮选前的关键作业,浮锡之前脱硫不干净,不仅会消耗大量的浮锡药剂,且浮锡时大部分的硫将会进入锡精矿中,严重影响锡精矿的品质。

根据硫化矿性质特点,浮选脱硫作业主要进行了硫酸铜、JX(丁基黄药)与2＃油用量条件试验,试验流程为一次粗选一次扫选,最终确定脱硫浮选粗选药剂用量(对脱泥沉砂,下同)为:CuSO4266 g/t、JX 400 g/t、2＃油80 g/t,扫选药剂用量为:CuSO4133 g/t、JX 200 g/t、2＃油40 g/t。 脱硫尾矿作为锡石浮选的给矿。

3.3 脱硫尾矿浮锡条件试验

3.3.1 浮锡捕收剂种类试验

浮锡捕收剂的选择是影响浮选技术指标的重要因素,针对浮选脱硫尾矿进行了浮锡捕收剂遴选试验(捕收剂CYX-1 和CYW-29［6］为长沙矿冶研究院研制的羟肟酸型螯合捕收剂；GL 和YSF 为市售工业品药剂),捕收剂用量为1 000 g/t,其他药剂用量为P86 100 g/t、2＃油80 g/t,浮选流程为一次粗选,结果见图3。

图3 浮锡捕收剂种类对比试验结果

试验结果表明,使用CYX-1 的浮选效果优于CYW-29,CYW-29 的分选效果略优于GL,而捕收剂YFS 的分选效果较差。 故选择高效捕收剂CYX-1 来进行后续试验。

3.3.2 浮锡粗选调整剂种类及用量试验

浮选调整剂的选择,很大程度将会决定浮选技术指标的优劣,在浮锡粗选药剂用量CYX-1 1 000 g/t、P86 100 g/t、2＃油80 g/t 条件下,进行了浮锡粗选调整剂遴选试验,结果见图4。 结果表明,在粗选段添加调整剂硝酸铅,对锡石具有较好的活化作用。

图4 浮锡调整剂种类对比试验结果

在浮选浓度20.89%(下同)、粗选药剂用量CYX-1 1 000 g/t、P86 100 g/t、2＃油80 g/t 条件下,进行了浮锡粗选硝酸铅用量条件试验,浮选流程为一次粗选,结果见图5。 结果表明,浮锡粗选硝酸铅药剂用量由0 逐步增加至600 g/t 时,锡粗精矿品位有所下降,但锡粗选回收率指标逐渐上升,增幅明显；继续增加硝酸铅药剂用量,锡回收率指标仍趋于上升,同时锡粗精矿品位进一步下降。 综合考虑,选择浮锡粗选硝酸铅药剂用量为600 g/t。

图5 硝酸铅用量试验结果曲线

3.3.3 捕收剂CYX-1 用量试验

在浮锡粗选药剂用量硝酸铅600 g/t、P86 100 g/t、2＃油80 g/t 条件下进行了捕收剂CYX-1 用量条件试验,浮选流程为一次粗选,结果见图6。 结果表明,CYX-1 用量由200 g/t 增至400 g/t 时,锡粗精矿品位略有下降,但锡回收率指标大幅提高,浮选分选效率提高了12.95 个百分点；继续增加CYX-1 用量,锡回收率指标仍趋于上升,但锡品位下降幅度较大,且浮选分选效率也趋于下降。 可见,选择浮锡粗选捕收剂CYX-1用量为400 g/t 即可。

图6 捕收剂CYX-1 用量与浮选指标的关系

3.3.4 辅助捕收剂P86 用量试验

在浮锡粗选药剂用量硝酸铅600 g/t、CYX-1 400 g/t、2＃油80 g/t 条件下进行了辅助捕收剂P86 用量条件试验,浮选流程为一次粗选,结果见图7。

图7 辅助捕收剂P86 用量试验结果曲线

结果表明,P86 用量由0 增至50 g/t 时,锡粗精矿品位略有提高,锡回收率指标略有上升,可见添加P86有助于提高浮选分选效率及选择性；继续提高P86 用量至150 g/t 时,锡回收率指标提高至66.22%,锡粗精矿品位为2.42%；再进一步提高P86 用量至200 g/t时,锡回收率仍趋于上升,但锡粗精矿品位有所下降。综合考虑,选择P86 用量150 g/t 即可。

3.4 流程试验

在条件试验的基础上,对细泥矿样采用旋流器脱泥-浮选脱硫-浮锡工艺进行了闭路流程试验,试验流程见图8,结果见表5。 闭路试验获得了锡品位11.18%、回收率37.55%(浮锡作业回收率83.57%)的技术指标。

图8 全流程试验工艺流程

表5 全流程试验结果

4 结 论

1) 细泥矿样中可供选矿回收的组分主要是锡。锡矿物主要为锡石,铅矿物主要为水磷铝铅矿,锌矿物为闪锌矿,其他金属硫化物包括黄铁矿、毒砂,偶见磁黄铁矿等；脉石矿物主要为石英,其次为电气石和白云母,含少量高岭石、蒙脱石、长石、方解石、白云石、绿泥石等。 样品中-19 μm 粒级含量89.72%,而-10 μm 粒级含量79.30%,-10 μm 粒级锡金属分布率87.69%,锡金属量绝大部分分布于-10 μm 过粉粒级中。

2) 样品采用旋流器脱泥效果良好,且锡石在沉砂中的反富集效果明显。 当选择旋流器排矿嘴直径为12 mm 时,获得沉砂产率28.57%、锡品位0.69%、锡回收率48.85%。

3) 采用旋流器脱泥-浮选脱硫-浮锡工艺流程,结合锡石高效螯合捕收剂CYX-1 与活化剂硝酸铅的药剂组合,强化了微细粒级锡石的回收,最终取得了锡品位11.18%、回收率37.55%(浮锡作业回收率83.57%)的技术指标,为选厂极微细粒锡石的回收提供了技术支撑。