内蒙古某铁铜锌锡多金属矿选矿工艺研究.pdf

2 0 1 6 年第4 期有色金属 选矿部分 1 l d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 10 4 9 2 ．2 0 1 6 ．0 4 ．0 0 3 内蒙古某铁铜锌锡多金属矿选矿工艺研究 凌石生，朴永超，王中明，苏建芳 北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 摘要内蒙古某铁铜锌锡多金属矿是我国大型的铁锡为主的多金属共生矿，含铁3 5 ．5 4 ％、铜0 ．0 8 2 ％、锌0 ．8 5 ％、锡 0 ．5 4 ％，主要回收的目的矿物为磁铁矿、黄铜矿、闪锌矿和锡石。通过多种选矿工艺流程的探讨和详细试验研究，最终采用磁 选一铜锌混合浮选 铜锌分离 一锡重选 浮选脱砷 联合流程【Ⅱ1 收该矿中的铁、铜、锌和锡矿物，实验窀闭路试验指标为铁精 矿含铁6 6 ．3 7 ％、铁回收率8 3 ．5 7 ％，铜精矿含铜2 0 ．3 4 ％、铜回收率5 6 ．9 6 ％，锌精矿含锌4 5 ．2 l ％、锌回收率8 0 ．0 2 ％，锡精矿 含锡3 5 ．0 4 ％、锡回收率3 9 ．6 l ％。 关键词磁铁矿；闪锌矿；锡白．；磁选一浮选一重选联合流程 中图分类号T D 9 1 3 ；T D 9 5 2 ；T D 9 8 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 6 0 4 - 0 0 1 l 舶 S t u d yo nM i n e r a lP r o c e s s i n gT e c h n o l o g yo fC e r t a i nF e - C u - Z n - S nO r ei nI n n e rM o n g o l i a L I N GS h i s h e n g ，P I A OY o n g c h a o ，W A N GZ h o n g m i n g ，S UJ i a n f a n g S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n gS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，B e i f i n gG e n e r a l R e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 2 6 2 8 ，C h i n a A b s t r a c t AF e C u ．Z n - S no r ei nI n n e rM o n g o l i ai saC h i n at y p i c a ll a r g ei r o n t i np o l y m e t a l l i cd e p o s i t ，w h i c h c o n t a i n sF e3 5 ．5 4 ％，C u 0 ．0 8 2 ％，Z n0 ．8 5 ％，S n0 ．5 4 ％．T h ev a l u a b l em e t a l sm a i n l ye x i s ti nm a g n e t i t e ， c h a l c o p y r i t e ，s p h a l e r i t ea n dc a s s i t e r i t e ．T om a k eg o o du s eo ft h e m e t a l si nt h eo r e ，s y s t e m a t i ce x p e r i m e n t sw e r e c a r r i e do u t ．F i n a l l y ．t h ef l o w s h e e to fc o m b i n e dm a g n e t i cs e p a r a t i o n ，C u - Z nb u l kf l o t a t i o n C u - Z ns e p a r a t i o n ，S n g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n d e a r s e n i z a t i o no ft i nr o u g hc o n c e n t r a t e p r o c e s sw a sa d o p t e d ．T h er e s u l t so fl o c k e d c i r c u i tt e s t a r ea sf o l l o w s i r o nc o n c e n t r a t eo fF e6 6 ．3 7 ％w i t hr e c o v e r y8 3 ．5 7 ％，c o p p e rc o n c e n t r a t eo fC u2 0 ．3 4 ％w i t h r e c o v e r y5 6 ．9 6 ％．z i n cc o n c e n t r a t eo fZ n4 5 ．21 ％w i t hr e c o v e r y8 0 ．0 2 ％，t i nc o n c e n t r a t eo fS n3 5 ．0 4 ％w i t h r e c o v e r y3 9 ．6 1 ％． K e yw o r d s m a g n e t i t e ；s p h a l e r i t e ；c a s s i t e r i t e ；f l o w s h e e tw i t hc o m b i n e dm a g n e t i cs e p a r a t i o na n df l o t a t i o na n d g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n 内蒙古某铁铜锌锡多金属矿是我国大型的铁锡 为主的多金属共生矿，主要回收的目的矿物有磁铁 矿、黄铜矿、闪锌矿和锡石等，有用矿物种类多、成分 复杂。为了充分利用该矿资源，提高资源利用率，本 文针对该矿进行了详细的工艺矿物学和选矿试验研 究，最终采用磁选一铜锌混合浮选 铜锌分离 一锡 重选 浮选脱砷 联合工艺流程回收该矿中的铁、铜、 锌和锡矿物，获得了良好的试验指标。 表1 T a b l el 1 矿石性质 1 ．1 矿石多元素分析和物相分析 矿石多元素分析结果见表l ，铁、锌、铜、锡的化 学物相分析结果见表2 和表3 。化学物相分析结果 表明，矿石中磁性铁占总铁的9 0 ．6 8 ％，硫化铜占总 铜的9 6 ．5 2 ％，硫化锌占总锌的9 5 ．3 5 ％，锡石占总 锡的9 5 ．5 9 ％。 矿石多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fm R o f - m i n eo r e ／％ 基金项目”十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 2 B A B l 0 8 0 3 收稿日期2 0 1 5 - 0 4 - 2 3修回日期2 0 1 6 - 0 5 1 6 作者简介凌石生 1 9 8 2 ． ，男，广西玉林人，硕士，高级工程师，主要从事选矿和资源综合利用方画的研究。 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第4 期 1 ．2 矿物组成 矿石中的铁矿物主要为磁铁矿，另有微量的赤 铁矿、褐铁矿和菱铁矿；锡矿物为锡石；钨矿物主要 为白钨矿，另有少量的黑钨矿和钨铁矿；锌矿物为闪 锌矿；铜矿物主要为黄铜矿，另有少量的黝铜矿、斑 铜矿、辉铜矿、铜蓝以及微量的自然铜等；砷矿物主 要为毒砂，其次为斜方砷铁矿。其它金属矿物主要 为金红石，另有微量的黄铁矿、方铅矿、磁黄铁矿、辉 铋矿、自然铋、硫铋铅矿、硫铋铅银矿、砷铅矿等。 矿石中最主要的非金属矿物为石英、角闪石和 萤石，其次为石榴子石、方解石、长石、透辉石、磷灰 石和黑云母及少量的白云母、绿泥石等其它矿物。 1 ．3 矿石中主要金属矿物嵌布特征 矿石中磁铁矿和萤石的嵌布粒度最粗，毒砂、斜 方砷铁矿、闪锌矿以及黄铜矿的嵌布粒度次之，锡石 的粒度相对较细。在 7 4 斗m 粒级中，磁铁矿的分 布率为8 7 ．7 1 ％，萤石为8 5 ．7 1 ％，闪锌矿为 7 7 ．5 6 ％，毒砂、斜方砷铁矿为7 2 ．9 8 ％，硫化铜矿物 集合体为6 3 ．3 8 ％，锡石为2 8 ．8 0 ％；在一1 0 斗m 粒级 中，磁铁矿的分布率为0 ．3 l ％，萤石为0 ．3 8 ％，闪锌 矿为0 ．4 9 ％，硫化铜矿物集合体为3 ．0 7 ％，毒砂、斜 方砷铁矿为0 ．6 3 ％，锡石为4 ．4 4 ％。 为了解磨矿产品中磁铁矿、黄铜矿等硫化铜矿、 闪锌矿、锡石、毒砂及斜方砷铁矿等重要矿物的单体 解离特性，对原矿不同磨矿细度产品中的重要矿物的 单体解离度进行了系统的测定，结果分别见表4 ～8 。 当磨矿细度为一7 4I x m 占6 5 ％时，磁铁矿的单 体解离度分别为8 8 ．3 0 ％，单体解离比较充分；闪锌 矿、毒砂和斜方砷铁矿的单体解离度为8 0 ％左右，相 对比较充分；硫化铜矿物和锡石的单体解离度略低。 但继续提高其磨矿细度，其单体解离度提高的幅度 越来越小。因此，为了降低磨矿成本，同时兼顾各种 金属矿物的解离程度，确定磨矿细度为一7 4 斗m 占 6 5 ％。 表4不同磨矿条件下磁铁矿的解离特征 T a b l e4L i b e r a t i o no fm a g n e t i t eu n d e rd i f f e r e n tg r i n d i n g f i n e n e s s／％ 表5 不同磨矿条件下硫化铜矿物的解离特征 T a b l e5L i b e r a t i o no fc o p p e rs u l f i d eu n d e rd i f f e r e n t g r i n d i n gf i n e n e s s ，％ 一筹“单体丽万骊鬲羔争荪丽 表6不同磨矿条件下闪锌矿的解离特征 T a b l e6L i b e r a t i o no fs p h a l e r i t eu n d e rd i f f e r e n tg r i n d i n g f i n e n e s s／％ 表7不同磨矿条件下锡石的解离特征 T a b l e7L i b e r a t i o no fc a s s i t e r i t eu n d e rd i f f e r e n tg r i n d i n g f i n e n e s s／％ 博砸弛弛＆i 电∞叭∞弭侉m 吼盯凹H 9 6 4 3跖∞拍卯 7 6 4 2“ 弱酗“盟砸“ 为弱8 ；。晒 万方数据 2 0 1 6 年第4 期凌石生等内蒙古某铁铜锌锡多金属矿选矿工艺研究 1 3 表8 不同磨矿条件下毒砂、斜方砷铁矿的解离特征 T a b l e8L i b e r a t i o no f a r s e n o p y r i t e s a n d l o e l l i n g i t e u n d e rd i f f e r e n tg r i n d i n gf i n e n e s s，％ 2 试验结果与讨论 2 ．1 选矿工艺流程的确定 针对含铁多金属型矿石选矿，一般采用先磁选 后浮选工艺流程或者先浮选后磁选工艺流程引。 先磁选后浮选工艺流程方案，是先通过磁选回收铁 矿物，尾矿经浓缩后进人硫化矿浮选作业，进入浮选 作业的矿浆量大幅度减少，尤其是磁性铁含量比较 高时，节省了浮选工段的设备配置及药剂用量，降低 了选矿成本，不足之处是磁选尾矿矿浆浓度太低，需 要经过浓密设备浓密后才能进入浮选作业。通过探 索试验可知，通过磁选能较好的回收铁，产率高达 4 5 ％一5 0 ％，进入浮选作业的矿量降低了近5 0 ％，后 续的铜锌混合浮选和锡重选作业效果比较好。先浮 选后磁选工艺流程方案，是先通过浮选回收硫化矿， 尾矿直接进入磁选作业回收磁性铁，其不足之处是 浮选作业的矿浆量较大，浮选工段的设备配置较多 且药剂用量较大，选矿成本较高。通过探索试验可 知，先通过浮选回收铜锌，进入浮选的矿浆量较大， 浮选尾矿磁选能较好的回收铁，不足之处是磁选尾 矿矿浆浓度太低，需要经过浓密设备浓密后才能进 入锡重选作业回收锡。 综上所述，以上两种流程方案各有优缺点，都能 有效回收主要目的矿物；但由于本文研究针对的矿 石磁性铁含量很高，先磁选后浮选工艺流程更适合 于该矿。考虑到该矿中铜含量非常低，铜优先浮选 比较困难，而铜锌混合浮选更合适。因此，针对该 矿，采用磁选一铜锌混合浮选 铜锌分离 一锡重选 浮选脱砷 联合流程回收其中的铁、铜、锌和锡矿 物。将铁铜锌锡回收作业分为五个阶段进行，第一 阶段通过磁选回收铁；第二阶段进行铜锌混合浮选， 产出铜锌混合精矿；第三阶段进入铜锌分离回收铜 和锌；第四阶段进入锡重选作业；第五阶段锡重选精 矿进入浮选脱砷作业，脱除其中的砷，产出锡精矿。 2 ．2 铜锌混合浮选捕收剂试验 对于铜锌混合浮选，捕收剂至关重要，既要充分 回收铜和锌，又要兼顾后续的铜锌分离。铜锌混合 浮选捕收剂的种类和用量试验流程见图1 ，试验结果 见表9 和图2 。其中磨矿细度一7 4 m 占6 5 ％，先 经过磁选回收铁，磁选尾矿作为铜锌混合浮选给矿， 进行了S N - 9 、丁基黄药、乙基黄药和丁基铵黑药四种 捕收剂对比试验。试验结果表明，丁基黄药可以兼 顾粗精矿中铜和锌的品位、回收率；当其用量为3 0 g ／t 时较合适。 搅 3 石灰60 0 3 捕收剂虫 混合浮选粗选 机忆m吃矿 图1铜锌混合浮选捕收剂试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fC u Z nc o l l e c t o rk i n d st e s t 表9铜锌混合浮选捕收剂种类试验结果 1 址I l e9R e s u l t so fC u Z nc o l l e c t o rk i n d st e s t／％ 5j ． 1 6 5 o 二二二 _ 二兰二三二1 6 0 0 一一一6 0 2 03 04 05 0 丁基黄药用量，t g I t 。 图2 丁基黄药用量试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fb u l lx a n t h a t ed o s e st e s t 1 一铜品位；2 一锌品位；3 铜回收率；4 一锌回收率；下同 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第4 期 2 ．3 铜锌分离捕收剂试验 磁选尾矿经铜锌混合浮选后产出铜锌混合精 矿，需进行铜锌分离才能获得铜精矿和锌精矿。铜 锌分离捕收剂种类和用量试验流程见图3 ，试验结果 见表l O 和图4 ，进行了B K - 3 0 2 、P A C 、Z ．2 0 0 和T L ．1 四种捕收剂对比试验，其中B K 一3 0 2 是北京矿冶研究 总院研发的铜锌分离高效捕收剂”j 。试验结果表 明，使用B K 一3 0 2 作为捕收剂，铜精矿品位更高，回收 率更高；当其用量为1 5g ／t 时较合适。 。“对 铜精矿锌精矿 图3铜锌分离捕收剂种类试验流程 F i g ．3 F l o w s h e e to fC u - Z ns e p a r a t i o nc o l l e c t o rk i n d st e s t 表1 0铜锌分离捕收剂种类试验结果 T a b l e1 0R e s u l t so fC u - Z ns e p a r a t i o nc o l l e c t o rk i n d s t e s t／％ 捕收剂种类产品名称作业J “率 晶位作业收率 C uZ n 8 0 ．0 67 ．5 5 1 9 ．9 49 2 ．4 5 1 0 0 ．01 0 0 ．0 7 8 ．4 57 ．5 2 2 1 ．5 59 2 ．4 8 1 0 0 ．O1 0 0 ．0 9 4 ．2 92 6 ．2 2 5 ．7 17 3 ．7 8 1 0 0 ．O1 0 0 ．O 8 】．8 81 8 ．6 7 1 8 ．1 28 1 ．3 3 1 0 0 ．01 0 0 ．O 铜精矿 B K - 3 0 2 锌精矿 给矿 铜精矿 P A C 锌精矿 给矿 铜精矿 Z - 2 0 0 锌精矿 给矿 铜精矿 T I ．一l 锌精矿 给矿 2 ．4 锡粗精矿浮选脱砷试验 铜锌混合浮选尾矿进入锡重选作业，其经过螺 旋溜槽预选、摇床精选所获得的锡粗精矿砷含量很 高，需通过浮选脱除其中的砷，才能获得高品位锡精 矿。锡粗精矿浮选脱砷试验流程见图5 ，试验结果见 表l1 。试验结果表明，使用硫酸为活化剂、丁基黄药 为捕收剂、B K ．2 0 1 为起泡剂，可以有效脱除锡粗精 矿中的砷。 3 0 冰 耄2 0 堇 1 0 O B K 3 0 2 用量／ g t 。 图4B K ．3 0 2 用量试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fB K 一3 0 2d o s e st e s t 砷精矿锡精矿 冰 雒 擎 互 各 世 图5锡粗精矿浮选脱砷试验流程 F i g ．5 F l o w s h e e to fd e a r s e n i z a t i o no ft i n r o u g hc o n c e n t r a t et e s t 表l l锡粗精矿浮选脱砷试验结果 T a b l ellR e s u l t so fd e a r s e n i z a t i o no ft i nr o u g h c o n c e n t r a t et e s t／％ 2 ．5 闭路试验 根据条件试验确定的最佳条件，采用磁选一铜 锌混合浮选 铜锌分离 一锡重选 浮选脱砷 联合 流程进行闭路试验，试验流程见图6 ，试验结果见 表1 2 。 3结论 1 矿石中矿物种类多、成分复杂，主要回收的矿 物为磁铁矿、闪锌矿、黄铜矿和锡石等，其中含铁 3 5 ．5 4 ％、铜0 ．0 8 2 ％、锌0 ．8 5 ％、锡0 ．5 4 ％；最主要 的非金属矿物为萤石、角闪石和石英，其次为方解 石、石榴子石、透辉石、长石、磷灰石等矿物。 2 矿石中铁矿物绝大部分为磁铁矿，磁性铁占 ，一副∞盯一弘∞“一％舳∞一孙舳勰 面一n觚记一丝眠记一弧地记一孤识珐，弓|舶；。侉一埘弛m一加勰M一他m 0一“n王一“n．王一n 1 一吼n 王 ∞叫∞一引∞加一∞够加一黔∞M瓯僦一心眠瑚一抵缸悯一扒仡㈣ 万方数据 2 0 1 6 年第4 期凌石生等内蒙古某铁铜锌锡多金属矿选矿工艺研究 1 5 总铁的9 0 ．6 8 ％；铜矿物绝大部分为黄铜矿，硫化铜 占总铜的9 6 ．5 2 ％；锌矿物主要为闪锌矿，硫化锌占 总锌的9 5 ．3 5 ％；锡矿物主要为锡石，锡石占总锡的 9 5 ．5 9 ％。 奄 船 ■卜 鹾 掣 煺 留 强 留 匠 口 囤 万方数据 1 6 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第4 期 3 矿石中磁铁矿的嵌布粒度最粗，毒砂、斜方砷 铁矿、闪锌矿以及黄铜矿的嵌布粒度次之，锡石的粒 度相对较细。当磨矿细度为一7 4 岬占6 5 ％时，磁 铁矿、毒砂一斜方砷铁矿、闪锌矿、黄铜矿以及锡石 单体解离度分别为8 8 ．3 0 ％、7 7 ．6 3 ％、7 8 ．8 4 ％、 6 6 ．3 3 ％和5 9 ．7 7 ％。 4 采用磁选铜锌混合浮选 铜锌分离 锡重 选 浮选脱砷 联合流程回收该矿中的铁、铜、锌和锡 矿物，实验室闭路试验指标为铁精矿含铁6 6 ．3 7 ％、 回收率8 3 ．5 7 ％，铜精矿含铜2 0 ．3 4 ％、回收率 5 6 ．9 6 ％，锌精矿含锌4 5 ．2 l ％、回收率8 0 ．0 2 ％，锡 精矿含锡3 5 ．0 4 ％、回收率3 9 ．6 l ％。 参考文献 [ 1 ] 仇云华．云锡某难选锡铁矿选矿工艺试验研究[ J ] ．有色 金属 选矿部分 ，2 0 1 5 1 3 1 - 3 5 ． [ 2 ] 吕中海，胡卫波，张俊．锡矿石选矿工艺研究现状与进 展[ J ] ．现代矿业，2 0 0 9 1 0 1 9 - 2 2 ． [ 3 ] 仇云华，许志安．云锡某老尾矿回收锡等矿物的选矿工 艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 5 3 2 - 3 6 ． [ 4 ] 何东，兰希雄．都龙难选多金属矿中锡石回收工艺流程 的研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 5 1 3 6 4 0 ． [ 5 ] 谭欣，王中明，赵杰，等．含钼、铜、锌、铋多金属硫化 矿无氰分离工艺研究[ J ] ．稀有金属，2 0 1 5 ，3 9 4 3 5 0 3 5 6 ． 上接第1 0 页 参考文献 [ 1 ] 张长青，芮宗瑶，陈毓川，等．中国铅锌矿资源潜力和主 要战略接续区[ J ] ．中国地质，2 0 1 3 1 2 4 8 - 2 7 2 ． [ 2 ] 王荣生，魏明安，陈国荣．某铁铜铅锌矿回收铁的选矿试 验研究[ J ] ．矿冶，2 0 1 0 ，1 9 2 1 5 1 7 ，2 3 ． [ 3 ] 廖德华．从某金精矿中回收金银铜铅锌的试验研究[ J ] ． 矿产综合利用，2 0 1 0 5 1 8 - 2 0 ． [ 4 ] 罗仙平，高莉，马鹏飞，等．安徽某铜铅锌多金属硫化矿 选矿工艺研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 4 5 1 1 - 1 6 ．3 4 ． [ 5 ] 罗仙平，周贺鹏，周跃，等．提高某复杂铅锌矿伴生银选 矿指标新工艺研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 l ，3 1 3 4 l - 4 5 ． [ 6 ] 程刑刑，郑春到，李啊林，等．组合抑制剂在硫化矿浮选过 程中抑制闪锌矿的电化学机理[ J ] ．有色金属工程，2 0 1 4 ， 4 4 5 0 - 5 3 ． [ 7 ] 曾桂忠，张才学．组合抑制剂在铜锌浮选分离中的试验研 究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 2 7 1 - 7 3 ． [ 8 ] 卜勇杰，刘润清，孙伟，等．新型组合抑制剂在低品位铜 铅硫化矿浮选分离中的应用[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 3 ，3 3 5 5 0 - 5 2 ． [ 9 ] 温定斌．银铅锌混合浮选中捕收剂的应用分析[ J ] ．有色 金属 选矿部分 ，2 0 0 4 1 3 4 - 3 6 ． [ 1 0 ] 袁明华，普仓凤．多金属复杂铜矿铜锌硫分离浮选试验 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 1 1 - 3 ． [ 1 1 ] 谢贤，童雄，崔毅琪，等．几种活化剂对铁闪锌矿的 活化性能[ J ] ．金属矿山，2 0 1 0 1 2 5 0 - 5 3 ． [ 1 2 ] 李文辉，牛埃生，高伟，等．新疆某低品位铜铅锌矿工 艺技术改造和生产实践[ J ] ．有色金属 选矿部分 ， 2 0 1 0 3 9 ．1 2 ． 万方数据