铁矾渣直接还原-浮选回收银工艺研究.pdf

第3 7 卷第2 期 2 0 1 7 年0 4 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 7 №2 A p r i l2 0 1 7 铁矾渣直接还原- 浮选回收银工艺研究① 曹晓恩，徐洪军，洪陆阔，武兵强，石鑫越，周和敏，齐渊洪 钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室，北京1 0 0 0 8 1 摘要采用直接还原一浮选新工艺流程回收铁矾渣中的银。结果表明，银矿物被包裹在铅铁矾矿物中难以充分解离，直接浮选效 果不理想；通过直接还原反应可以破坏铅铁矾矿物的化学结构从而使包裹银暴露易于硫化，同时降低锌含量，避免z n 2 对浮选的不 利影响j 直接还原- 洗矿一浮选闭路流程得到银品位21 2 5g ／t 、回收率8 0 ．3 5 ％的银精矿，浮选效果良好。 关键词铁矾渣；银精矿；直接还原；浮选 中图分类号T D 9 8 2文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 7 ．0 2 ．0 1 8 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 7 0 2 0 0 7 1 一0 3 R e c o v e r yo fS i l v e rf r o mJ a r o s i t eR e s i d u e b yD i r e c tR e d u c t i o n F l o t a t i o nP r o c e s s C A OX i a o e n ，X UH o n g - j u n ，H O N GL u k u o ，W UB i n g q i a n g ，S H IX i n - y u e ，Z H O UH e m i n ，Q IY u a n - h o n g S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fA d v a n c e dS t e e lP r o c e s s e sa n dP r o d u c t s ，C e n t r a lI r o na n dS t e e lR e s e a r c hI n s t i t u t e ，B e i j i n g 1 0 0 0 8 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h en e wp r o c e s so fd i r e c tr e d u c t i o n - f l o t a t i o nw a sp r o p o s e dt or e c l a i ms i l v e rf r o mj a r o s i t er e s i d u e ．I ti sf o u n d t h a ts i l v e rm i n e r a l s ，d u et ob e i n gl o c k e di nv e g a s i t em i n e r a l s ，i sh a r dt ob ec o m p l e t e l yl i b e r a t e d ，t h u st h ed i r e c tf l o t a t i o n p r o c e s sf o ri tc a n7 tb r i n gs a t i s f a c t o r yr e s u l t ．H o w e v e r ，t h ed i r e c tr e d u c t i o nr e a c t i o nc a nd e s t r o yt h ec h e m i c a ls t r u c t u r eo f v e g a s i t e ，r e s u h i n gi ns i l v e rm i n e r a l se x p o s e da n ds u b j e c t e dt os u l f u r a t i o n ，a sw e l la sr e d u c ez i n cc o n t e n tt oa v o i dt h e n e g a t i v ei m p a c to fZ n 2 o nf l o t a t i o n ．U s i n gt h i sc l o s e d - c i r c u i tf l o w s h e e to fd i r e c tr e d u c t i o n o r ew a s h i n g f l o t a t i o n ．8 0 ．3 5 ％ s i l v e rw a sr e c o v e r e di n t ot h ec o n c e n t r a t eg r a d i n g21 2 5g ／tA g ． K e yw o r d s j a r o s i t er e s i d u e ；s i l v e rc o n c e n t r a t e ；d i r e c tr e d u c t i o n ；f l o t a t i o n 铁矾渣是湿法炼锌工艺产生的工业固废，其中含 有丰富的铁、铅、锌和银等有价金属元素，具有综合回 收价值J ，对其进行综合回收既能充分利用资源、减 少环境污染，又可以提高企业的经济效益旧』。湿法炼 锌原料锌精矿一般含银o ～3 0 0g ／t ，经过湿法炼锌过程 的焙烧、浸出工序后，绝大部分富集于锌浸出渣中∞J 。 目前，国内学者针对铁矾渣回收银研究∞叫1 大都 停留在单一浮选回收阶段，对于多金属综合回收过程 中银浮选工艺研究相对较少，本文在前期直接还原回 收铅锌和铁的基础上，提出了以直接还原为基础的银 浮选新工艺。 l 试验部分 1 。1 原料性质 陕西某铅锌厂湿法炼锌工艺产生的铁矾渣化学成 分分析结果如表1 所示。 表1铁矾渣主要化学成分分析结果 质量分数 ／％ 1 单位为g ／t ；2 H 2 0 为渣场取样结果。 表2 为该铁矾渣中银物相分析结果，其中可直接 浮选回收的银分布率不足1 4 ％，可部分回收的银约为 2 0 ％，铅铁矾中银分布率高达6 6 ．2 5 ％。 1 ．2 试验设备及方法 铁矾渣按照一定比例配加煤粉和消石灰制成含碳 ①收稿日期2 0 1 6 0 9 2 8 基金项目国家科技支撑计划资助项目 2 0 1 3 B A E 0 7 8 0 2 ；国家国际科技合作专项项目 2 0 1 3 D F G 5 0 6 4 0 作者简介曹晓恩 1 9 8 6 一 ，男，河北辛集人，博士研究生，主要研究方向为炼铁新技术、固废综合回收利用。 万方数据 7 2 矿冶工程 第3 7 卷 表2 铁矾渣中银物相分析结果 球团，在卧式管式炉内氮气保护气氛下进行直接还原， 得到金属化球团。铁矾渣 原矿或还原烧渣 浮选试 验在单槽浮选机 X F D1 1 1 型 中进行。按照一定的 矿浆浓度准确称取铁矾渣，倒人3L 大烧杯中，加入蒸 馏水进行搅拌调浆数分钟，同时用一定浓度的H C l 和 N a C O ，调节矿浆p H 值，加入适量的N a s 搅拌数分 钟进行硫化，再加入适量的捕收剂丁黄药、丁铵黑药和 乙硫氮搅拌2m i n ，继续用7 号针头加入起泡剂松醇油， 倒入浮选槽中，加入蒸馏水到刻度线，搅拌1 2m i n 后， 开始计时，刮泡4m i n 。按上述流程进行浮选试验，最 终得到浮选泡沫产品 精矿 ，经过滤、烘干和称重后 进行银含量测定并计算银回收率。 2 结果与分析 2 ．1 铁矾渣直接浮选回收银 铁矾渣直接浮选回收银的试验采用丁黄药、丁铵 黑药作为直接浮选铁矾渣中银的捕收剂，乙硫氮作为 辅助捕收剂，硫化钠用量20 0 0 ∥t ，硫化时间2 0m i n ， 乙硫氮用量1 5 0g ／t ，丁黄药和丁铵黑药用量均为 3 0 0g ／t ，浮选铁矾渣矿浆浓度3 0 ％左右，经调浆后自 然p H 5 ．t ～5 ．4 ，试验过程中鼓气量为6 0 0L ／h ，在此 条件下进行了从铁矾渣中直接浮选回收银的试验，结 果不理想，银精矿品位和尾矿品位几乎没有差别，没有 起到浮选富集回收银的目的。试验过程中，浮选泡沫 并不少，说明银矿物被包裹在大分子铅铁矾矿物中没 有充分解离出来，夹带增多造成品位不高。 2 ．2 铁矾渣焙烧渣浮选回收银 铁矾渣中银以类质同象进入铁矾中，绝大部分银 被铅铁矾包裹[ 4 。6 ] 。各种金属矿物相互替代，嵌布关 系密切，银矿物粒度细小，导致直接浮选工艺难以达到 浮选富集的选别效果。川。通过直接还原焙烧分解，铅 铁矾化学结构发生破坏，使其中包裹的银暴露出来，生 成易于硫化和与药剂发生作用的银矿物，从而达到回 收银的目的喁] 。同时，z n 2 的大量存在会减少银矿物 表面及银矿物一捕收剂体系中的腐蚀电流，使得其向负 电位方向移动，在一定程度上抑制银矿物的上浮，因此 当矿浆中存在大量z n 2 时，会严重影响银矿物的浮 选∽J 。结合多种有价金属综合回收的整体思路，提出 先还原后浮选的方案，拟将浮选回收银的工艺放在含 碳球团直接还原试验之后，直接还原过程中大部分的 锌挥发进入烟气中，降低了浮选过程z n 2 浓度对浮选 效果的影响。 前期研究刨基础上进行了配碳还原试验，在碱度 为2 ．5 、配碳比C ／O 为1 ．4 、还原温度13 0 0o C 、还原 3 0m i n 的条件下，得到锌挥发率为9 4 ％、金属化率为 9 8 ．4 7 ％的良好效果。对金属化球团进行磨矿 磨矿细 度- 0 ．0 7 4m m 粒级占9 0 ％ 处理后，经洗矿工序去除 残留在金属球团中的可溶性锌盐，避免搅拌调浆时，可 溶性锌盐进入浮选系统影响浮选效果。经直接还原后 金属球团中银含量达到2 1 5g ／t 。含碳球团直接还原一 浮选试验流程如图1 所示。 精矿尾矿 图1铁矾渣直接还原- 浮选试验流程 2 , 2 ．1 矿浆p H 值对银回收的影响 图2 为矿浆浓度3 0 ％左右，硫化钠用量20 0 0g ／t 、 捕收剂丁黄药和丁铵黑药用量均为3 0 0g ／t 时，p H 值 对铁矾渣浮选指标的影响。可以看出，随着p H 值升 高，银矿物可浮性变好，粗选银精矿品位逐渐提高，银 回收率也逐渐增加，p H 5 时，银精矿品位达到最大值 8 2 0g ／t ，相对于铁矾渣原矿银品位1 3 1g ／t ，富集了6 ．3 倍，与铁矾渣直接浮选相比富集效果明显提高，此时银 回收率为7 0 ％。p H 6 时，银精矿品位和回收率变化 不大，矿浆趋于中性，有利于减少对浮选设备的腐蚀破 坏。p H 值达到6 以后，银回收率略有提高，但银精矿 品位急剧下降。浮选捕收剂的捕收能力与选择性发生 了明显变化，捕收剂的选择性变差，捕收能力增强，浮 选过程泡沫大量增加，浮选夹带增多，导致精矿品位下 万方数据 第2 期曹晓恩等铁矾渣直接还原浮选回收银工艺研究 降。同时说明浮选捕收剂的捕收能力和选择性对矿浆 p H 值有很强的依赖性。前期直接还原造球过程中添 加消石灰熔剂提高熔点，金属球团磨矿试样调浆后p H 值在5 ．5 ～6 ．5 之间，需要适当调节酸度。 p H 值 图2 矿浆p H 值对回收银的影响 2 ．2 ．2 捕收剂用量对银回收的影响 图3 为矿浆浓度3 0 ％左右，自然p H 5 ．5 6 ．5 环 境下，硫化钠用量2 0 0 0g ／t 时，捕收剂用量对铁矾渣浮 选指标的影响。可以看出，捕收剂用量增加时，银精矿 品位和回收率浮选指标提高，捕收剂起泡性和选择性加 强，在丁黄药和丁铵黑药用量均为3 0 0g ／t 时浮选效果 较好，此时银精矿品位达到8 2 0g ／t ，回收率为7 0 ．6 0 ％。 之后再继续增加捕收剂用量，银精矿品位和回收率降 低，浮选指标逐渐变差。这是由于捕收剂具有起泡性， 用量过大，浮选机械夹杂过多导致品位降低。 黄药 丁铵黑药 用量／ g f ‘ 图3 捕收剂用量对回收银的影响 2 ．2 ．3 调整剂N a ，S 用量对银回收的影响 硫化钠是常用的浮选硫化剂，添加N a S ，一方面 硫化了铁矾渣中的非硫化银，有利于银的回收，另一方 面调节矿浆的酸碱度至适宜的p H 6 左右，避免酸性 铁矾渣矿浆对浮选设备的腐蚀。图4 为矿浆浓度3 0 ％ 左右，自然p H 5 ．5 ～6 ．5 环境下，丁黄药和丁铵黑药用 量均为3 0 0g ／t 时，N a s 用量对铁矾渣浮选指标的影 响。可知，前期随着N a s 用量增加，银精矿品位和回 收率提高，N a s 用量为30 0 0g ／t 时，银精矿品位达到 6 8 0g ／t ，回收率为6 9 ％，之后精矿品位略有提升，但回 收率稍有降低且趋于稳定。硫化钠过量导致新生金属 硫化物表面钝化，既不发生溶解，又不产生电离，使捕 收剂无法在矿物表面吸附，矿物丧失可浮性 N a S 用量／ g f 1 图4N a S 用量对回收银的影响 2 ．2 ．4 矿浆浓度对银回收的影响 硫化钠用量30 0 0g ／t ，丁黄药和丁铵黑药用量均 为3 0 0g ／t 时，矿浆浓度对铁矾渣浮选指标的影响见 图5 。可以看出，随着矿浆浓度增加，银精矿品位和回 收率均有大幅度提高。矿浆浓度超过3 5 ％后，出现严重 的泥化现象，浮选气泡不能上浮，无法完成浮选试验，图 中阴影部分为泥化区域，综合考虑浮选指标、生产效率 和操作工艺的顺行，适宜的矿浆浓度为3 0 ％左右。 图5 矿浆浓度对回收银的影响 2 ．3 闭路浮选试验 在条件试验基础上确定了铁矾渣直接还原一浮选 回收银的优化条件，设计出直接还原- 洗矿浮选的闭 路试验流程，具体工艺流程如图6 所示，结果见表3 。 经过闭路浮选得到了品位21 2 5g ／t 的银精矿，相对于 铁矾渣原矿提高了1 6 ．2 2 倍，相对于焙烧渣提高了 9 。8 8 倍，回收率达到8 0 ．3 5 ％，浮选效果良好，有效回收 了铁矾渣中的银资源。 下转第7 8 页 万方数据 7 8矿冶工程第3 7 卷 铁经过磨矿易于与脉石实现单体解离，从而通过磁选 的方法回收；布袋收尘系统所得粉尘中，锌和铅以Z n O 和P b S O 。的形式存在。 参考文献i [ 1 ] 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