高砷高硫锡粗精矿降杂提质试验研究.pdf
高砷高硫锡粗精矿降杂提质试验研究 ① 汪 泰1,2,3,4, 胡 真2,3,4, 李汉文2,3,4, 刘殿文1, 邱显扬2,3,4, 邹坚坚2,3,4, 陈红兵5 (1.昆明理工大学,云南 昆明 650093; 2.广东省科学院资源综合利用研究所,广东 广州 510650; 3.稀有金属分离与综合利用国家重点实验室,广东 广 州 510650; 4.广东省矿产开发与综合利用重点实验室,广东 广州 510650; 5.云南锡业股份有限公司卡房分公司,云南 个旧 661000) 摘 要 为解决锡精矿回收率低、锡精矿中硫砷含量超标、锡产品结构不合理等问题,开展了锡粗精矿降杂提质精选试验研究,通 过“预先筛分⁃闭路磨矿⁃活化浮选脱硫脱砷⁃多段摇床精选”等多种工艺协同组合,最终获得了锡品位 46.72%、回收率 85.57%、杂质元 素硫砷含量分别为 0.23%和 0.061%的锡精矿和锡品位 4.41%、回收率 6.40%的锡次精矿,锡精矿产品符合销售要求。 关键词 锡; 脱硫; 脱砷; 锡粗精矿; 毒砂; 浮选; 重选; 协同提质 中图分类号 TD954文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2021.01.012 文章编号 0253-6099(2021)01-0050-04 Impurity Reduction and Quality Upgrading for Tin Rougher Concentrate with High Arsenic⁃Sulfur Content WANG Tai1,2,3,4, HU Zhen2,3,4, LI Han⁃wen2,3,4, LIU Dian⁃wen1, QIU Xian⁃yang2,3,4, ZOU Jian⁃jian2,3,4, CHEN Hong⁃bing5 (1.Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, Yunnan, China; 2.Institute of Resources Comprehensive Utilization, Guangdong Academy of Sciences, Guangzhou 510650, Guangdong, China; 3.State Key Laboratory of Rare Metals Separation and Comprehensive Utilization, Guangzhou 510650, Guangdong, China; 4.Guangdong Provincial Key Laboratory of Mineral Resources Development and Comprehensive Utilization, Guangzhou 510650, Guangdong, China; 5.Kafang Branch of Yunnan Tin Co Ltd, Gejiu 661000, Yunnan, China) Abstract For solving the problems, such as the excessive sulfur and arsenic content in tin concentrate, low tin recovery and irrational compositions of tin products, a cleaning process test was conducted to improve tin rougher concentrate quality by reducing impurities therein. By using the combined processes including pre⁃screening, closed⁃circuit grinding, activated flotation for desulfurization and arsenic removal, and multi⁃stage shaking table cleaning, the finally obtained tin concentrate graded 46.72% Sn at 85.57% recovery, with impurities of sulfur and arsenic reduced correspondingly to 0.23% and 0.061%. And the secondary tin concentrate graded 4.41% Sn at 6.40% recovery, indicating that the tin concentrates are in line with the marketing requirements for the product. Key words tin; desulfurization; arsenic removal; tin rougher concentrate; arsenopyrite; flotation; gravity separation; synergistic upgrading 随着我国砂锡矿资源逐步减少[1],锡多金属硫化 矿成为锡的主要来源。 然而,该类锡资源普遍硫化矿 含量高,矿石性质复杂[2],由于受硫化矿分离药剂制 度影响,部分受抑制的硫化矿可浮性差、比重大,重选 时易进入到锡精矿中,导致锡精矿硫砷等杂质元素含 量难以满足锡精矿质量标准中“硫品位低于 1.20%、砷 品位低于 0.80%”的要求[3],不仅影响锡产品销售价 格,也为后续冶炼深加工带来不利。 通常,国内大部分锡选厂通过重选工艺获得锡品 位 10%左右的锡粗精矿,然后精选分离获得锡产品。 国内某锡选厂锡粗精矿中锡品位 9.53%,但是硫、砷含 量分别高达 3.81%和 1.31%,属于高砷高硫锡粗精矿。 ①收稿日期 2020-07-17 基金项目 国家重点研发计划“固废资源化”重点专项(2019YFC1904202);新疆维吾尔自治区重点研发计划项目(2019B00011⁃3);广东省 科学院建设国内一流研究机构行动专项资金项目(2019GDASYL⁃0105050) 作者简介 汪 泰(1986-),男,湖南桃江人,高级工程师,博士研究生,主要从事稀有、稀贵资矿产源综合利用研究。 通讯作者 刘殿文(1973-),男,山东青岛人,教授,博士研究生导师,主要从事矿产源综合利用研究、浮选基础理论研究。 第 41 卷第 1 期 2021 年 02 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.41 №1 February 2021 万方数据 选厂仅通过摇床精选获得锡精矿和锡次精矿,不仅锡 精矿杂质元素硫、砷严重超标(分别大于 5%和 2%), 而且锡精矿回收率较低(小于 70%),锡产品价值未能 最大化。 为获得高品质锡精矿,提高锡精矿的回收率, 优化锡产品结构,本文开展了锡粗精矿降杂提质选矿 试验研究。 1 矿石性质 对锡粗精矿进行了化学多元素分析,结果见表 1。 从表 1 可知,锡粗精矿含锡 9.53%,硫含量 3.81%、砷 含量 1.31%。 矿物鉴定显示,硫化矿主要为黄铁矿和 毒砂。 表 1 锡粗精矿化学多元素分析结果(质量分数) / % SnSAsFeWO3FSiO2CaOMgOAl2O3 9.533.811.318.050.0811.6248.152.290.569.10 对锡粗精矿粒度组成进行了测定,结果见表 2。 从表 2 可知,锡粗精矿-0.074 mm 粒级含量 45.29%, 除-0.02 mm 粒级锡品位为 2.12%以外,锡在各粒级品 位相差不大,且金属分布相对均匀;硫的金属分布与锡 不同,集中分布在+0.20 mm 粗粒级中,金属占有率高 达 63.68%,表明硫主要以粗粒形式存在。 表 2 锡粗精矿粒度组成分析结果 粒级 / mm 产率 / % 品位/ %金属占有率/ % SnSSnS +0.3510.46 9.2315.1810.3544.11 -0.35+0.208.379.21 8.428.2619.57 -0.20+0.1510.9610.11 3.9711.8812.09 -0.15+0.1013.8911.12 1.9216.557.41 -0.10+0.07411.049.34 1.2111.053.71 -0.074+0.04317.347.75 0.8714.404.19 -0.043+0.02021.2411.41 1.2525.987.38 -0.0206.70 2.120.831.521.55 合计100.009.333.60100.00100.00 2 试验结果及讨论 2.1 原则工艺流程 锡粗精矿粒度组成与金属分布测定结果表明,锡 在各粒级中分布相对均匀,而硫集中分布在+0.20 mm 粒级。 因此,如何解决粗粒硫化矿物有效脱除[4]而不 使锡石过粉碎[5]这一矛盾,是首先需要解决的问题。 通常,锡粗精矿进行预先筛分,然后对筛上产品进行磨 矿,可以有效防止锡石过粉碎[6]。 然后,根据锡石与 砷、硫等硫化矿之间的可浮性差异,浮选是脱除锡粗精 矿中砷、硫矿物行之有效的方法[7],它不仅可将砷、硫 等可浮性良好的硫化矿有效富集,而且通过添加活化 剂尽量在粗磨粒度下实现浮选脱硫,最大限度减少锡 过粉碎。 锡粗精矿浮选脱硫后的主要回收对象为锡 石,由于锡石与脉石矿物存在较大密度差异,可以通过 重选获得锡产品。 为保证锡精矿和锡次精矿产品结构 的合理性,既获得高回收率的锡精矿,又保障能获得锡 品位大于 4%的锡次精矿,多段摇床精选是有必要的。 综上所述,最终确定的原则工艺流程为“预先筛分⁃闭路 磨矿⁃活化浮选脱硫脱砷⁃多段摇床精选”,如图 1 所示。 -3*23 ,,0 -A* 23 423 D331 32 231 232 *231 *232 *233 63 A,A** 4/3- - 图 1 试验原则流程 2.2 入选粒度对硫砷脱除率的影响 为尽量减少锡石过磨,采用筛分分级与球磨构成 闭路磨矿,对筛上产品磨矿,通过变换筛分尺寸获得不 同粒度试料,然后进行硫化矿浮选试验。 着重考察了 不同入选粒度(筛分粒度)对硫砷浮选脱除率的影响, 试验流程见图 2,结果见图 3。 分析图 3 可知,入选粒 度-0.30 mm(不磨矿)时浮选脱硫效果较差,硫、砷脱 除率仅为 52%左右,随着入选粒度变细,硫砷脱除率 显著增加。 因脱除砷、硫时还需考虑锡石过磨过粉问 题,浮选脱硫的入选粒度选择-0.20 mm。 -3*23A0g/t 3 min 3 1000 140 25 63 4 min - 图 2 磨矿分级试验流程 15第 1 期汪 泰等 高砷高硫锡粗精矿降杂提质试验研究 万方数据 4,mm 2.0 1.5 1.0 0.5 100 90 80 70 60 0.200.150.250.30 -438 *5 0.050 -43S8 -43As8 45 5 图 3 入选粒度对硫砷脱除率影响试验结果 2.3 矿浆 pH 值对浮选硫砷脱除率的影响 入选粒度-0.20 mm 时,硫化物入选粒度较粗,受 粒度粗、表面被氧化等因素干扰,仍存在部分硫化矿难 以进入到泡沫产品中,势必会影响硫砷脱除。 文献资 料显示[8],黄铁矿、毒砂等硫化矿通常在弱酸性环境 中具有良好的可浮性。 基于此,通过草酸调控矿浆 pH 值,研究对比不同 pH 值对硫砷脱除率影响,试验流程 同图 2,结果见图 4。 从图 4 可知,当矿浆 pH 值达到 6 时,硫、砷脱除率得到显著提高,表明该物料中黄铁矿 与毒砂在弱酸性环境下具有良好的可浮性,因此,确定 矿浆 pH 值为 6 进行后续浮选脱硫试验。 31pHD 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 100 95 90 85 80 5.05.54.54.06.06.57.0 -438 *5 75 -43S8 -43As8 45 5 图 4 浮选矿浆 pH 值对硫砷脱除率的影响 2.4 Cu 2+ 活化体系下硫酸铜用量对硫砷脱除率的影响 为有效脱除硫砷,考查了在 Cu 2+ 活化体系下,硫 酸铜用量对硫砷脱除率影响试验研究,试验流程同图 2(硫酸铜添加在草酸之前),结果如图 5 所示。 从图 5 可知,在 Cu 2+ 活化体系中,硫砷脱除率能得到显著提 升,当硫酸铜用量达到 100 g/ t 时,硫砷脱除率分别可 达 95.83%和 94.56%,表明硫酸铜可以进一步活化硫 砷矿物。 2.5 摇床精选 为获得高品位的锡精矿产品,采用摇床对锡粗精 矿浮选脱硫后的尾矿进行了摇床精选选锡试验,结果 438 *5 -43S8 -43As8 45 5 图 5 硫酸铜用量对硫砷脱除率的影响 见表 3。 从表 3 可知,一段摇床粗选可以获得精矿品 位 49.85%、作业回收率 76.52%的锡精矿,同时产出 Sn 品位 7.60%、作业回收率 19.44%锡中矿。 一段摇床中 矿锡品位 0.42%,进入后续中矿再选。 锡次精矿 1 产 率 9.32%、Sn 品位 2.20%,结合筛水析数据不难发现, 该产品主要是细粒级物料,在摇床选别过程中进入到 摇床溢流中,不宜采用重选再次选别,因此,将该产品 归作锡次精矿。 表 3 摇床提高锡精矿品位试验结果 产品 名称 产率/ % 作业对锡粗精矿 Sn 品位 / % 回收率/ % 作业对锡粗精矿 锡精矿 115.6113.7549.8576.5272.63 中矿26.0122.907.6019.4418.45 尾矿 149.0643.210.422.031.92 锡次精矿 19.328.212.202.011.91 给矿100.0088.0710.17100.0094.92 2.6 摇床复洗 锡中矿锡品位和回收率均较高,主要是部分粒度 较细的锡石在一段摇床选别过程中进入到该产品中, 为进一步提高锡回收率,优化锡产品结构,将一段摇床 锡中矿进行摇床复洗,结果见表4。 从表4 可知,通过摇 床复洗可获得锡品位 36.50%、作业回收率 70.14%的锡 精矿 2(可以并入到锡精矿中),同时产出了锡品位 7.87%、作业回收率 24.33%的锡次精矿 2。 复洗摇床 尾矿锡品位 0.65%、金属占有率 5.53%。 表 4 摇床复洗提高锡回收率试验结果 产品 名称 产率/ % 作业对锡粗精矿 Sn 品位 / % 回收率/ % 作业对锡粗精矿 锡精矿 214.223.2636.5070.1412.94 锡次精矿 222.875.247.8724.334.49 尾矿 262.9114.410.655.531.02 给矿100.0022.907.40100.0018.45 25矿 冶 工 程第 41 卷 万方数据 2.7 全流程试验 基于条件试验研究成果,采用“预先筛分⁃闭路磨 矿⁃浮选脱硫⁃摇床精选”多种工艺协同组合,进行了锡 精选全流程试验,试验流程如图6 所示,结果见表5。 全 流程试验获得了锡精矿锡品位 46.72%、回收率 85.57%, 杂质元素硫、砷含量分别为 0.23%和 0.061%,符合锡精 矿质量要求,锡次精矿锡品位 4.41%、回收率 6.40%,实 现了锡资源高效回收,锡产品结构合理。 -3*23A0g/t 3 min 4, -4* 100 140 25 2 min ,0/A 2 min ;*A 30 7 2 min ,0/A 2 min ;*A 20 5 63 6 min 0.2 mm-0.2 mm -A* 23*233 A,A* 21 2 423 22 4 min 3 min 1 4 min4 min 图 6 锡精选全工艺试验流程 表 5 锡精选全工艺试验结果 产品 名称 产率 / % 品位/ %回收率/ % SAsSnSAsSn 锡精矿17.010.230.06146.721.090.8285.57 硫精矿11.9228.7510.254.0394.4295.665.09 锡次精矿13.450.300.0754.411.120.796.40 尾矿57.620.210.0610.413.372.732.94 给矿100.003.631.289.46100.00100.00100.00 3 结 论 1) 采用“预先筛分⁃筛上再磨”工艺(筛分分级尺 寸为 0.2 mm),一方面有效减少了锡过磨,另一方面将 粗粒硫化矿磨至合适浮选粒级,奠定了浮选脱硫基础。 2) 浮选脱硫是选锡前的必要工序,也是降低锡精 矿杂质元素的关键。 采用草酸调节矿浆 pH 值至酸 性,并在 Cu 2+ 活化体系下,对被抑制硫砷矿物再活化, 保证了硫砷浮选脱除率。 由于锡粗精矿锡品位较高, 并且部分锡石与硫化物关系密切,导致硫精矿中锡含 量较高,生产实践中需要严格控制锡在该环节的损失。 3) 浮硫后锡粗精矿采用“一段摇床⁃复洗摇床”精 选工艺选锡,不仅可保障锡精矿品位和回收率,而且锡 精矿与锡次精矿分配更加合理,优化了产品结构。 一 段精选摇床尾矿主要为微细粒锡石,难以继续使用摇 床回收,可将该产品尽早归入锡次精矿产品中,尽量减 少细粒锡石在精选工艺中的损失;此外,复洗作业可分 选出部分低品位锡石,保证了锡次精矿品位。 参考文献 [1] 赵 姝,刘四清. 粗锡精矿精选工艺研究及工业生产有关问题探 讨[J]. 矿产综合利用, 2011(5)48-52. 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