某铁锌矿选矿工艺技术研究①_廖乾.pdf

某铁锌矿选矿工艺技术研究 ① 廖 乾 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 对含铁 ３７．３２％、含锌 １．５５％的某铁锌矿进行了选矿工艺研究。 采用先磁选后浮选工艺，实现了铁和锌的高效回收，可获得 铁品位 ６５．７２％、含硫 ０．０６８％、含磷 ０．０２８％、铁回收率 ８６．１０％的铁精矿和锌品位 ５２．９０％、锌回收率 ８８．８５％的锌精矿。 关键词 铁锌矿； 磁铁矿； 硫化锌； 磁选； 浮选； 活化剂 中图分类号 ＴＤ９２文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１８．０５．０１４ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１８）０５－００５４－０４ Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｓｏｍｅ Ｉｒｏｎ⁃Ｚｉｎｃ Ｏｒｅ ＬＩＡＯ Ｑｉａｎ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｍｉｎｅｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ａｎ ｉｒｏｎ⁃ｚｉｎｃ ｏｒｅ ｗｉｔｈ ｉｒｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ３７．３２％ ａｎｄ ｚｉｎｃ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ １．５５％ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｚｉｎｃ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｃａｎ ｂｅ ａｃｔｕａｌｉｚｅｄ ｂｙ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｎ ｔｈａｔ ａｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ６５．７２％ Ｆｅ ａｔ ８６．１０％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ， ｗｉｔｈ ｓｕｌｆｕｒ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ０．０６８％ ａｎｄ ０．０２８％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ａｎｄ ａ ｚｉｎｃ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ５２．９０％ Ｚｎ ａｔ ８８．８５％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｃａｎ ｂｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｓｕｃｈ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｉｒｏｎ⁃ｚｉｎｃ ｏｒｅ； ｍａｇｎｅｔｉｔｅ； ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ； ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ａｃｔｉｖａｔｏｒ 某铁锌矿石铁矿物主要是磁铁矿，锌矿物为硫化 锌，脉石矿物较常见的是绢云母、阳起石和透辉石。 磁 铁矿部分呈致密状集合体产出，部分呈浸染状嵌布在 脉石中。 硫化锌主要以浸染状形式产出，其中部分呈 不规则状嵌布在脉石中，部分呈不规则状集合体沿磁 铁矿边缘、粒间及孔洞充填交代而构成较为复杂的镶 嵌关系，此外尚有 ５％左右的微晶质硫化锌与脉石混 杂交生构成云雾状集合体。 绝大部分脉石与磁铁矿的 交生关系较为简单，虽然相互之间的接触界线部分为 不平直的锯齿状或港湾状，但在磁铁矿内部却极少见 脉石包裹。 磁铁矿和硫化锌均具不均匀中细粒嵌布的 特征。 针对该矿石资源，进行了选矿工艺技术研究，实 现了铁和锌的综合回收。 １ 矿石性质 矿石化学多元素成分分析结果见表 １，铁和锌的 化学物相分析结果见表 ２。 矿石属低磷高硫含锌的原 生磁铁矿矿石，可供选矿回收的主要组分是铁，品位为 ３７．３２％；锌含量达 １．５５％，可作为综合利用的对象，而钨 和钼等其它有价金属含量太低，综合利用价值不大。 矿 石中铁主要分布在磁铁矿和含铁硅酸盐类矿物中，锌 表 １ 矿石主要化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯ Ｆｅ２Ｏ３ＷＯ３ ＺｎＭｏ ＳｉＯ２ＴｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ ３７．３２１９．８０３１．７５０．０１７１．５５０．００３ ９ ２３．６９０．０９９１．８５ ＣａＯＭｇＯＭｎＯＮａ２ＯＫ２ＯＰＡｓＳＦ ９．６６５．１５０．８００．１２０．４３０．０６００．０８２０．９２０．４１ 表 ２ 矿石化学物相分析结果 元素物相含量／ ％分布率／ ％ 磁铁矿中铁３１．１８８３．５４ 赤（褐）铁矿中铁０．２６０．６９ 铁 碳酸盐中铁１．２２３．２７ 硫化物中铁０．３４０．９０ 硅酸盐中铁４．３３１１．６０ 合计３７．３２１００．００ 硫化锌１．４０９０．１２ 锌 氧化锌０．０５３．０９ 铁酸锌０．１１６．７９ 合计１．５５１００．００ ①收稿日期 ２０１８－０４－０９ 作者简介 廖 乾（１９８５－），男，湖北荆州人，硕士，主要从事选冶工艺技术研发及设计工作。 第 ３８ 卷第 ５ 期 ２０１８ 年 １０ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３８ №５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１８ ChaoXing 主要以硫化物形式存在。 需要选矿排除的脉石组分主 要是 ＳｉＯ２，次为 ＣａＯ 和 ＭｇＯ，三者合计含量为 ３８．５０％。 烧失量为 ２．４２％。 ２ 试验方案 矿石中具有选矿回收价值的金属主要是铁和锌， 铁主要以磁铁矿形式存在，而锌则主要表现为硫化锌。 对硫化锌矿物的选矿工艺以浮选法为主［１］，而磁铁矿 则多以磁选方法进行回收［２］。 矿石中磷含量较低，而 硫含量相对较高，在选择选矿工艺流程时，需兼顾铁精 矿中有害杂质磷和硫的含量。 铁锌矿综合回收选矿原 则工艺流程主要有“先浮选后磁选”和“先磁选后浮 选”两种流程［３－６］。 矿石中硫化物中铁仅占 ０．９０％，采 用“先浮选后磁选”和“先磁选后浮选”两种工艺分别 进行探索试验，均能获得硫含量合格的铁精矿产品。 鉴于矿石中磁铁矿的矿物含量达到 ４０％以上，先采用 磁选工艺回收铁可以得到产率接近 ５０％的铁精矿产 品，大大降低了浮选回收锌工艺的处理量，并提高了选 锌作业锌的入选品位，因此选择“先磁选后浮选”工 艺，试验原则流程见图 １。 原矿 磨矿 磁 选 铁精矿 浮 选 锌精矿尾矿 图 １ 试验原则流程 ３ 试验结果与讨论 ３．１ 磁选试验 ３．１．１ 磁场强度试验 在磨矿细度－０．０７５ ｍｍ 粒级占 ７０％条件下，对原 矿样进行了不同磁场强度的弱磁选试验，结果见图 ２。 磁场强度/T 64.0 63.8 63.6 63.4 63.2 63.0 88.0 87.5 87.0 86.5 0.120.140.160.180.20 铁品位/ 铁回收率/ ▲ ▲ ▲ ▲▲ □ □ □ □ □ 图 ２ 弱磁选磁场强度试验结果 结果表明，随着磁场强度增加，铁精矿品位逐渐降低， 而回收率则表现为上升趋势。 整体来看，在磁场强度 度 ０．１２～０．２０ Ｔ 范围内，铁精矿品位为 ６３％ ～６４％，回 收率 ８７％左右，在提高铁回收率的同时，需保证铁精 矿品位，磁场强度以 ０．１６ Ｔ 为宜。 ３．１．２ 磨矿细度试验 在磁场强度 ０．１６ Ｔ 条件下，对原矿样进行了不同 磨矿细度弱磁选试验，结果见图 ３。 结果表明，随着磨 矿细度提高，铁精矿品位逐渐升高，回收率略有降低。 当磨矿细度－０．０７５ｍｍ 粒级占 ９０％时，铁精矿品位达 到 ６５％以上，回收率超过 ８６％。 -0.075 mm粒级含量/ 66 65 64 63 62 61 60 88.5 88.0 87.5 87.0 86.5 86.0 60708090 铁品位/ 铁回收率/ ▲ ▲ ▲ ▲ □ □ □ □ 图 ３ 弱磁选磨矿细度试验结果 ３．２ 浮选试验 ３．２．１ 磨矿细度试验 对于原矿样，要获得铁品位大于 ６５％的铁精矿， 磨矿细度－０．０７５ ｍｍ 粒级含量需超过 ９０％。 如果选铁 尾矿浮锌可在较粗粒度下进行，则选铁可采用阶段磨 矿工艺。 分别针对原矿样在不同磨矿细度条件下选铁 后的磁选尾矿进行了浮选回收锌试验，结果见图 ４。 浮选回收锌粗选药剂制度为（对磁选尾矿）硫酸铜 １５０ ｇ／ ｔ、丁黄药 １００ ｇ／ ｔ、２＃油 ３７ ｇ／ ｔ。 结果表明，磨矿 细度增加，对提高锌回收率有利，锌品位稍有下降。 优 先保证锌回收率，综合考虑锌品位及磁选选铁对磨矿 细度的要求，原矿磨矿细度－０．０７５ ｍｍ 粒级含量以 ９０％ -0.075 mm粒级含量/ 32 31 30 29 95 94 93 92 707580859095 铁品位/ 铁回收率/ ▲ ▲ ▲ ▲ □ □ □ □ 图 ４ 磁选尾矿选锌磨矿细度试验结果 ５５第 ５ 期廖 乾 某铁锌矿选矿工艺技术研究 ChaoXing 为宜。 后续浮选回收锌试验均针对原矿在磨矿细度 －０．０７５ ｍｍ 粒级占 ９０％时磁选回收铁后的磁选尾矿。 ３．２．２ ｐＨ 值试验 在硫化锌浮选中，石灰是常用的 ｐＨ 调整剂，而且 还是硫化铁矿物的有效抑制剂。 石灰用量过高时，微 细矿物会出现絮凝，使泡沫粘度增大，恶化浮选；而石 灰用量过低则可能难以取得较好的效果［７］。 采用石 灰作 ｐＨ 调整剂，其他浮选药剂用量不变，进行了不同 ｐＨ 值条件下浮选回收锌试验，结果见图 ５。 随着矿浆 ｐＨ 值升高，锌精矿品位和回收率均表现为下降趋势， 即添加石灰调节矿浆 ｐＨ 值，不利于锌的浮选，因此确 定锌浮选时不添加石灰。 pH值 32 28 24 20 16 96 94 92 90 7891011 铁品位/ 铁回收率/ ▲ ▲ ▲ □ □ □ ▲ □ □▲ 图 ５ ｐＨ 值对选锌指标的影响 ３．２．３ 硫酸铜用量试验 丁黄药用量 １００ ｇ／ ｔ、２＃油用量 ３７ ｇ／ ｔ 时，不同硫 酸铜用量下锌浮选试验结果见图 ６。 添加硫酸铜对锌 浮选回收有利，粗精矿锌品位及回收率均得到了大幅 度的提高，当硫酸铜用量超过 １５０ ｇ／ ｔ 时，锌品位和回 收率趋于稳定，硫酸铜的适宜用量确定为 １５０ ｇ／ ｔ。 硫酸铜用量/g t-1 40 30 20 10 0 100 80 60 40 20 050100150200 铁品位/ 铁回收率/ ▲ ▲ ▲ □ □ □ ▲ □ □ ▲ 图 ６ 硫酸铜用量试验结果 ３．２．４ 丁黄药用量试验 硫酸铜用量 １５０ ｇ／ ｔ，其他条件不变，不同丁黄药 用量下锌浮选试验结果见图 ７。 丁黄药用量过小或过 大均不好，粗选优先保证回收率，适宜的丁黄药用量为 １００ ｇ／ ｔ。 丁黄药用量/g t-1 31 30 29 28 27 96 95 94 93 4080120160200 铁品位/ 铁回收率/ ▲ ▲ ▲ □ □ □ □ ▲ 图 ７ 丁黄药用量试验结果 ３．２．５ 精选抑制剂石灰用量试验 硫化锌矿物浮选中，为提高锌精矿品位，往往需要 添加石灰抑制硫化铁矿物。 针对硫酸铜用量 １５０ ｇ／ ｔ、 丁黄药用量 １００ ｇ／ ｔ、２＃油用量 ３７ ｇ／ ｔ（对磁选尾矿）经粗 选获得的锌粗精矿，进行了两次精选作业，考查抑制剂 石灰用量对浮选回收锌的影响，结果见图 ８。 添加石灰 对提高锌品位有利，但用量过大时，会大幅度降低锌回 收率。 兼顾品位及回收率，确定锌精选作业添加石灰， 精选 １ 和精选 ２ 适宜的用量分别为 ２００ ｇ／ ｔ 和 １００ ｇ／ ｔ。 石灰用量/g t-1 56.0 55.5 55.0 54.5 54.0 85 80 75 70 65 60 铁品位/ 铁回收率/ ▲ ▲ ▲ □ □ □ □ ▲ 精选1 精选2 0 0 精选1 精选2 200 100 精选1 精选2 400 200 精选1 精选2 600 300 图 ８ 精选石灰用量试验结果 ３．３ 全流程闭路试验 原矿样全流程闭路试验工艺流程见图 ９，结果见 表 ３。 在磨矿细度－０．０７５ ｍｍ 粒级占 ９０％时，经过一 次磁选，可以获得铁品位 ６５．７２％、铁回收率 ８６．１０％的 铁精矿产品，铁精矿含硫 ０．０６８％、含磷 ０．０２８％；针对 磁选尾矿，采用硫酸铜作活化剂、丁黄药作捕收剂、２＃ 油作起泡剂，石灰作精选抑制剂，经过一粗二精二扫闭 路浮选流程， 可以获得锌品位 ５２． ９０％、 锌回收率 ８８．８５％的锌精矿。 ４ 结 论 １） 某铁锌矿铁品位为 ３７．３２％，锌品位为 １．５５％， 属低磷高硫含锌的原生磁铁矿矿石，铁主要以磁铁矿 ６５矿 冶 工 程第 ３８ 卷 ChaoXing 锌 粗选 尾矿锌精矿 铁 磁选 4 min 4 min4 min 4 min4 min 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.075 mm占90 扫选 1精选 1 精选 2扫选 2 铁精矿 硫酸铜 丁黄药 2油 150 100 30 0.16 T 3 min 3 min 1 min 丁黄药 2油 50 30 3 min 1 min 石灰 3005 min 丁黄药 2油 20 10 3 min 1 min 石灰 2005 min 图 ９ 闭路试验流程 表 ３ 闭路试验结果 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ 铁锌铁锌 铁精矿１）４８．９５６５．７２０．２１８６．１０６．７２ 锌精矿２．５７６．７０５２．９００．４６８８．８５ 尾矿４８．４８１０．３６０．１４１３．４４４．４３ 原矿１００．００３７．３６１．５３１００．００１００．００ １） 铁精矿含硫 ０．０６８％，含磷 ０．０２８％。 形式存在，而锌则主要表现为硫化锌。 脉石矿物较常 见的是绢云母、阳起石和透辉石。 ２） 开发的先磁选后浮选工艺技术，实现了铁和锌 的高效回收。 磁选回收铁，获得的铁精矿含铁 ６５．７２％、 含硫 ０．０６８％、含磷 ０．０２８％，铁回收率为 ８６．１０％；采用 硫酸铜作活化剂、丁黄药作捕收剂、石灰作精选抑制剂 浮选回收锌，获得的锌精矿含锌 ５２．９０％，锌回收率达 到 ８８．８５％。 参考文献 ［１］ 倪章元，肖 丽． 某难选锌铁硫矿选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１１（１）３３－３５． ［２］ 刘万峰，董干国，孙志健． 河北某铁锌矿石选矿试验研究［Ｊ］． 有 色金属（选矿部分）， ２００９（６）３１－３５． ［３］ 王学军，刘 旭． 内蒙古某锌铁矿选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１４（２）５４－５６． ［４］ 杨 敏，邱廷省，代志鹏，等． 某锌铁多金属硫化矿选矿试验研 究［Ｊ］． 矿产综合利用， ２００８（６）１１－１４． ［５］ 杨久流，王学军． 某锌铁多金属矿石选矿工艺研究［Ｊ］． 有色金属 （选矿部分）， ２００８（５）８－１０． ［６］ 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引用本文 李 锐，刘 杰，王 珏，等． 高品位铁精粉制备工艺研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１８，３８（５）５１－５３． ７５第 ５ 期廖 乾 某铁锌矿选矿工艺技术研究 ChaoXing