浮选分离汞锑中降铬工艺的研究与实践.pdf

第5 2 卷第4 期 2 00 0 年1 1 月 有色金属 N o N F E R R O U SM E T A L S V 0 1 ．5 2 ，N o ．4 N o v e m b e r20 0 0 浮选分离汞锑中降铬工艺的研究与实践 王建斌1 ，刘运杰1 ，陈文科1 ，杨荣耀2 ，吴德武2 ，徐永林2 1 ．陕西省地质矿产实验研究所，西安7 1 0 0 5 4 ；2 ．青铜沟汞锑有限公司，旬阳 7 2 5 7 0 0 摘要在矿山1 5 0 t ／d 的选矿厂。以小型试验研究为依据，针对选矿厂入选矿石类型及性质复杂这一现实问题。进行了工业 应用试验研究。经连续运转，最终获得了稳定的汞锑分离工业生产指标，降低了生产成本，减少了对环境的危害，其经济效益和社 会效益十分显著。 关键词汞锑共生矿；混合浮选；脱药；抑制；汞锑分离 中图分类号T D 9 2 3 文献标识码A 、文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 0 } 0 4 0 2 0 8 0 4 陕西省旬阳青铜沟汞锑矿床是国内唯一探明的 大型汞锑共生矿山，汞的储量为亚洲第一。其矿床 类型独特、罕见，为复杂难选矿石，在资源综合回收 利用方面还没有成功的先例。陕西旬阳汞锑公司于 1 9 8 7 年开始投资近2 0 0 万元，先后建立了赫式炉和 直井窑，试图实现汞锑火法分离，但因环境污染严 重，回收率很低，未能正式投入生产。 面对富矿资源日益减少和大量贫矿资源得不到 利用这一严峻事实，该公司于1 9 9 7 年与我单位合 作，完成了汞锑浮选分离的实验室试验、半工业试 验，解决了利用选矿方法达到汞锑分离的技术难题。 为了使该研究成果尽快得到应用，我们于1 9 9 8 年 1 0 月开始在青铜沟1 5 0 t ／d 选矿厂进行汞锑浮选分 离降低重铬酸钾工艺的工业应用试验。在工业试验 中。针对矿石性质的变化和选矿厂的实际条件，加强 数据的检测，不断地调节药剂制度和技术参数，经连 续运转，最终获得了理想的工业试验指标，汞精矿品 位7 4 ．2 4 ％、回收率8 5 ．3 2 ％，锑精矿品位6 2 ．9 3 ％、 回收率9 0 ．1 2 ％。 工业试验指标不仅优于1 9 9 7 年的半工业试验 指标，更关键的是采用新工艺后，重铬酸钾的用量由 半工业试验的1 7 0 0 9 ／t 降至4 0 0 9 ／t ，大幅度降低了 选矿成本，减少了对环境的污染，其社会效益和经济 效益十分显著。 1矿石性质 本次工业试验入选的矿石由4 种类型组成，有 原生金属矿物4 种 辉锑矿、辰砂、黄铁矿、磁铁矿 、 作者简介王建斌，男，高级工程师 次生金属矿物3 种 褐铁矿、锑华、黄锑华 及脉石矿 物9 种。金属矿物除锑的工业矿物辉锑矿和汞的工 业矿物辰砂外，其余很少。脉石矿物以石英、方解 石、白云石为主，次为重晶石，其它很少见。 1 ．1 矿物特征和嵌布关系 辉锑矿矿石中锑的主要工业矿物，含矿岩石为 硅质构造角砾岩，次为白云质构造角砾岩。辉锑矿 主要与硅化及硅化石英脉有关，部分见于重晶石石 英脉和方解石石英脉中，并向围岩中浸染，具有多次 成矿的明显特征。矿物呈长柱状、针状及叶片状， 7 4 ／1 m 占4 0 ％，一7 4 1 0 p t m 占5 0 ％，一1 0 b t m 占 1 0 ％。根据镜下观察，与石英连生或产于集合体中 的辉锑矿占其总量的6 0 ％，与碳酸盐矿物连生或产 子集合体中的约占3 0 ％，呈细脉状穿插重晶石或产 于集合体中者约占5 ％，呈单体或集合体与脉石矿 物连生者占9 0 ％左右，而与辰砂连生、交代或互为 包裹关系者约占1 0 ％。 辰砂辰砂是矿石中汞的工业矿物，含矿岩石以 白云质构造角砾岩 破碎自云岩 为主，次为硅质构 造角砾岩 破碎石英脉 。大部分与碳酸盐石英脉和 重晶石石英脉有关，在硅化石英脉中也有产出。并 向脉旁围岩中浸染，一般呈星散浸染状，细脉浸染 状、网状浸染状分布，局部聚集可成团块状，尚有少 量呈粉末状或底膜状粘附于脉石矿物表面及裂隙 中。矿物晶体为板状、板柱状，一般为他形粒状。粒 径多数介于0 ．0 1 ～0 ．5 m m ， 7 4 p t m 占4 5 ％，一7 4 1 0 “m 约占4 5 ％，一1 0 弘1 3 “ 1 占1 0 ％。辰砂与辉锑 矿的关系比较复杂，既有被辉锑矿包裹的现象，也有 包裹辉锑矿的现象，还有共结连生、相互交生的现 象，分离难度较大。 万方数据 第4 期王建斌等浮选分离汞锑中降铬工艺的研究与实践 1 ．2 矿石构造及类型 本次工业试验入选的矿石为浸染状一细脉浸染 状构造、网环状一网脉浸染状构造、细脉状及交错状 构造、尘点状及薄膜状构造。根据矿石矿物组合特 征，矿石类型分为锑矿石、汞矿石、汞锑矿石和氧化 矿4 种类型，以前三类为主，后者仅局部可见，占有 量不足1 ％。 2 实验室试验 1 9 9 7 年完成青铜沟汞锑共生矿汞锑浮选分离 半工业试验后，针对将来生产后分离作业中重铬酸 钾用量大、对环境污染严重及生产成本高这一现实 问题，进行了汞锑分离中降低重铬酸钾用量的工艺 试验研究。 在实验室的试验研究中，根据首采期各种类型 矿石的特征，分别进行了磨矿细度及混合精矿再磨 的试验研究、降铬代铬药剂条件的试验研究、多种工 艺方案的对比试验、中矿处理工艺的方案试验以及 各种技术条件、工艺流程的试验研究等。最终确定 了汞锑混合浮选 一次粗选、两次扫选、三次精选 一 混合精矿脱药一选择性抑制一汞锑混合精矿浮选分 离 分离粗选、两次扫选、三次精选 一汞精矿、锑精 矿的工艺流程，获得了理想的试验指标汞精矿含汞 7 0 ．2 9 ％、汞回收率8 7 ．7 8 ％。锑精矿含锑5 8 ．5 6 ％、 锑回收率9 1 ．3 0 ％。 3工业试验 3 ．1 青铜沟选矿厂概况 青铜沟选矿厂是根据我单位提供的半工业试验 流程设计的，是一座处理量1 5 0 t ／d 的汞锑分离浮选 厂。该厂是国内具有较大生产规模，设施先进，矿山 建设配套齐全的汞锑中型选矿厂。尤其是破碎方 面，该厂采用的是当前较为先进的“多碎少磨”的破 碎流程。此流程不仅能节约能源，而且还能进一步 提高球磨机的产量，使成本得到进一步下降。 3 ．2 工艺条件及设计指标 以小型试验研究结果为基础，结合青铜沟选矿 厂的实际情况和入选矿石性质变化大的现状，经综 合分析后确定的工艺条件如下生产规模1 5 0 t ／d ， 球磨机给矿粒度一8 m m 、磨矿浓度7 5 ％，分级机溢 流浓度3 09 6 、溢流细度一7 4 t m 8 0 ％。药剂制度见 表1 。 根据实验室的试验指标。考虑到工业试验与小 型试验的差距，经与选矿厂协商，工业试验设计的技 表1 工业试验药剂制度／ g t 叫 术指标为原矿品位H g 0 ．6 ％、S b 3 ％，汞精矿含 汞 6 5 ％，锑精矿含锑5 5 ％，回收率汞 8 5 ％、锑 9 0 ％。 3 ．3 工业试验流程 破碎破碎流程由粗碎 4 0 0 m m 6 0 0 m m 颚式 破碎机 、中碎 2 0 0 m m 1 0 0 0 m m 颚式破碎机 、细 碎 ①9 0 0 m m 旋盘破碎机 和检查筛分构成的三段一 闭路流程，最终排矿粒度控制在一8 r a m 。 磨矿分级磨矿分级流程是由M Q G l 5 0 0 m m 3 5 0 0 m m 的球磨机和垂1 2 0 0 m m 的单螺旋分级机组 成的一段闭路磨矿流程。 混合浮选由分级机溢流口排出的矿浆经加药 搅拌后进入S F 一2 ．8 型的浮选机混合浮选，粗选尾 矿经两次扫选后进入尾矿坝，混选精矿经三次精选 后给入分离前的脱药作业及选择性抑制作业。 汞锑浮选分离经脱药和选择性抑制后的汞锑 混合精矿，加入适量的药剂后，进入汞锑粗选分离 S F 一0 ．7 浮选机 ，分离后的粗选精矿经三次精选 ⅪK 一0 ．3 5 浮选机 为最终汞精矿，分离粗选的尾 矿 粗选分离的锑精矿 ，经两次扫选后 S F 一0 ．7 浮 选机 为最终锑精矿。 浓缩脱水分离后的汞精矿和锑精矿分别进入 中心传动浓密机脱水 N Z S 一3 和N A S 一6 浓密 机 ，再进行过滤 G W 一2 和G W 一5 圆筒外滤式过 滤机 ，最终获水分为1 4 ％的汞精矿和锑精矿。 4 工业试验调试 在汞锑分离中降低重铬酸钾用量的工业试验之 前，首先对汞锑混合浮选进行了连续稳定试验，并对 主要技术条件进行检测和调整，使选矿厂的处理量、 磨矿指标、分级细度等基本条件达到了工业试验所 需的标准。在进入浮选分离工业试验期间，在关键 的作业主要对选矿药剂和技术条件进行了细致的试 验和调整。 4 ．1 汞锑混合浮选 万方数据 2 1 0有色金属第5 2 卷 在混合浮选中，为了保证分离后汞和锑有较高 的回收率，我们增加了扫选作业黄药的用量，使混合 浮选尾矿中的汞和锑含量降到最低限度，尽可能地 提高混合浮选的回收率。经多次取样分析，尾矿中 汞和锑的含量已稳定在0 ．0 3 ％和0 ．1 2 ％，汞和锑的 混合浮选回收率分别大于9 5 ％和9 6 ％。除此之外， 我们把混合浮选粗选的松醇油用量在不影响选别指 标的前提下，由原来的4 0 9 ／t 降至2 0 9 ／t ，降低了粗 精矿泡沫的粘度，为分离作业的脱药打下了良好的 基础。 ． 4 ．2 汞锑分离浮选 能否获得高质量的汞精矿和锑精矿产品，关键 是进入汞锑分离前混合精矿的脱药工艺。在进入分 离前的汞锑混合精矿表面带有大量的浮选药剂，如 脱药技术使用不当，汞锑分离十分困难。针对这一 问题，重点从研究脱药工艺着手，采用简单易行的吸 附法脱药，给脱药作业更换了一台高效搅拌筒以提 高搅拌能力。另外还对脱药剂的种类、用量等进行 了大量的试验，使混合精矿表面的药剂得到了有效 的脱离。 4 ．3 选择性抑制 在汞锑的浮选分离中，由于辉锑矿表面易受汞 离子的强烈活化，使得汞锑分离相当困难。为此，在 有效地抑制辉锑矿方面，除降低常规所用的重铬酸 钾用量外，我们还采用自己合成的1 号抑制剂，有效 地阻止捕收剂在辉锑矿表面的吸附，消除矿浆中的 活化离子，阻止矿物活化，解吸附着在辉锑矿表面的 浮选药剂，改善表面性质，使其表面氧化并得到有效 的抑制，最终达到汞锑有效分离的目的。 重铬酸钾和1 号抑制剂的配比及用量必须严格 掌握。如用量过大，会使矿浆中部分汞也受到抑制， 用量小，使锑抑制不彻底。在工业试验中，根据小型 试验的研究结果和现场的不断调试，重铬酸钾和1 号抑制剂的用量分别由1 7 0 0 、5 0 9 ／t 降至4 0 0 、3 5 9 ／ t ，并取得了满意的分离指标。 4 ．4 捕收剂的调整试验 汞锑混合精矿经脱药和选择性抑锑后，必须适 当地补加少量的丁基黄药，利用汞和锑可浮性的差 异，达到浮汞抑锑的目的。在工业试验中，为了进一 步提高汞精矿和锑精矿的品位和回收率，我们在现 场做了丁基黄药的用量试验，试验结果见表2 。 4 ．5 工业试验结果及工艺流程 汞锑分离降低重铬酸钾用量的工业试验，在现 场调试稳定正常后，经连续3 班l O d 的运转，共处理 矿石17 9 5 t ，最终取得了理想的分离技术指标汞精 矿品位7 4 ．2 4 ％、产率1 ．0 0 ％、回收率8 5 ．3 2 ％，锑 精矿品位6 2 ．9 3 ％、产率3 ．0 5 ％、回收率9 0 ．1 2 ％。 表2 汞锑分离浮选工业试验丁基黄 药用量试验结果／％ 4 ．6 工业试验工艺条件及结果分析 4 ．6 ．1松醇油在混合浮选中的特点。工业试验所 用的松醇油是辽宁铁岭生产的。其特点是较其他厂 家生产的粘度大，并具有一定的捕收能力。在混合 浮选时，如按规定的用量加，虽可提高回收率，但不 足之处是给分离前混合精矿的脱药增加了难度。为 了不影响脱药效果，在工业试验中，混合浮选的松醇 油用量减少了5 0 ％，使混合精矿的脱药效果理想。 4 ．6 ．2 汞锑分离后汞和锑的损失情况分析。从试 验结果可看出，汞锑浮选分离后，汞和锑的回收率分 别由混合浮选的9 5 ％和9 6 ％下降到8 5 ．3 2 ％和 9 0 ．1 2 ％，这主要与入选矿石的性质变化有关。根据 岩矿鉴定分析可知，入选矿石多为细脉浸染状、网脉 浸染状、点尘状及薄膜状，且汞和锑存在着包裹体， 尽管磨矿细度已达一4 3 t L m 9 7 ％，但汞和锑的回收率 没有明显的提高。为了进一步查清其原因，在工业 试验中，我们分别取样进行镜下分析。结果表明，在 分离后的汞精矿和锑精矿中，锑精矿中看不到汞的 单体，汞精矿中看不到锑的单体，仅有相互浸染的现 象和少量的包裹体。由此说明矿石结构构造和嵌布 关系复杂是造成汞锑回收率难以提高的原因，此现 象也是机械选矿法无法解决的问题。 5 选矿成本及技术经济指标 5 ．1 选矿成本估算 陕西旬阳青铜沟选矿厂经试运转、设备磨合和 本次工业试验后，设备运转及工艺联接正常可靠。 万方数据 第4 期王建斌等浮选分离汞锑中降铬工艺的研究与实践 2 1 1 通过采用了降低重铬酸钾用量的工艺，简化了工艺 流程，技术合理，工艺先进，经工业试验和选矿厂工 业试生产后，各项技术指标已逐步走向稳定。工业 试验后，算出的选矿成本为9 2 ．9 1 元／t 。此费用包 括辅助材料费、能源消耗费、工资福利、折旧费、修理 费、车间管理费等。 5 ．2 经济效益与社会效益 经工业试验和生产应用后，汞锑分离中的重铬 酸钾用量由原来的17 0 0 9 ／t 降至4 0 0 9 ／t ，比纯重铬 酸钾法降低药剂费用2 2 ．7 5 元／t 原矿，仅此一项， 选矿厂每年可节约药剂费用1 0 2 万元。到目前为止 青铜沟选矿厂汞锑分离生产正常，生产流程畅通，工 艺参数和技术指标稳定，各项指标均达到要求。经 选矿厂统计，技术指标及经济效益情况如下 截止 1 9 9 9 年9 月底，生产一年 选矿厂实际生产规模 1 6 0 t 原矿／d ，年处理矿石量4 ．8 万t ，原矿含汞 0 ．8 7 4 ％、含锑2 ．1 3 ％，精矿含汞7 4 ．2 ％、含锑 6 2 ．9 3 ％，回收率汞8 5 ．3 2 ％、锑9 0 ．1 2 ％，矿石成本 9 5 元／t ，选矿成本9 2 ．9 1 元／t ，产品价格汞4 ．0 万元 ／t 金属 不含税价 ，锑0 ．4 5 万元／t 金属 不含税 价 、产品产量汞3 5 6 ．5 9 t 金属、锑9 2 1 ．2 9 t 金属，年 销售收入18 4 0 ．9 4 万元，年总成本8 9 8 ．0 8 万元，年 利税9 4 2 ．8 6 万元。 目前该厂计划进行二期扩建工程，最终使选矿 厂的规模达3 0 0 t ／d ，年利税将超过20 0 0 万元，经济 效益十分显著。 6结语 1 根据岩矿鉴定得知，本次工业试验入选的矿 石中，辉锑矿和辰砂的嵌布粒度较细，其构造为细脉 状、细脉浸染状及网脉浸染状，辉锑矿和辰砂部分呈 包裹体，给汞和锑较彻底的分离带来了较大的难度。 2 本次工业试验选用了自己合成的1 号抑制 剂，采用了混合浮选一混合精矿脱药一选择性抑锑 一汞锑浮选分离的工艺流程，降低了有毒药剂重铬 酸钾的用量，技术可行，经济合理，技术指标理想。 3 本次工业试验采用降铬工艺的试验指标好 于纯重铬酸钾分离工艺的指标，降低了生产成本，减 少了对环境的污染，经济效益和社会效益十分显著。 上接第2 3 3 页 耗了酸，引起了p H 值的上升，随着F e 3 的增多，在 较高p H 值下，F e 3 会发生一系列水解反应，使溶液 酸性增强，p H 值又会下降。 2 ．4 细菌浸出铜矿的实验研究 用细菌浸出铜矿物，铜的浸出率受各种因素的 影响，如细菌的接种量、所浸矿物的质量、浸矿培养 基的初始p H 值及不同浸出周期等因素，都会影响 最终的浸出率。 本实验研究了不同浸出周期对浸出率的影响。 将T ．f ．突变菌株按1 0 ％的接种量对于浸矿量均为 1 0 9 的铜矿物进行不同浸出周期的浸出实验，表3 显示了不同浸出周期铜的浸出率。由表3 可看出， 浸出周期越长，细菌对铜矿的作用越完全，铜的浸出 率越高。本实验中2 1 天浸出周期铜的浸出率达 8 5 ．3 ％，浸矿效果较好。 表3 不同浸出周期内铜的浸出率 浸出周期／d 71 42 l2 8 7 0 ．97 9 ．48 5 ．39 0 ．2铜的浸出率／％ 2 ．5T ．f ．菌氧化F e 2 能力的研究 硫酸亚铁是氧化亚铁硫杆菌最易利用的能源物 质，氧化F e 2 的速率标志着所选菌株活性的强弱程 度，是影响生物浸出过程的重要因素之一。氧化 F e 2 的能力越强，细菌的活性越高；氧化F e 2 的能 力越弱，细菌活性越低。本实验研究了细菌在培养 过程中氧化F e 2 的能力的变化情况，见图4 。细菌 在培养的初始阶段，溶液中的主要反应是F e 2 的氧 化。但由于细菌最初生长时数量较少，所以氧化 F e 2 的能力较弱；当细菌生长到对数期时，细菌活 性较强，氧化F e 2 的能力逐渐增强；对数期结束后， 细菌的活性大大降低，氧化F e 2 的能力也降低，生 成的F e 3 的量也有所减少。因此，在曲线图中出现 了一个波峰，表示此时细菌氧化F e 2 的能力最强， 可达1 2 9 ／h L 。 P 1 4 ，1 2 毒1 0 38 i6 烬4 羹o 2 44 2柏7 28 09 21 1 21 4 41 5 2 培养时问／h 图4 万方数据