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脱泥⁃浮选工艺回收极微细粒锡石试验研究 ① 唐雪峰, 赵洪冬 (长沙矿冶研究院有限责任公司,湖南 长沙 410012) 摘 要 采用旋流器脱泥⁃浮选工艺,结合螯合捕收剂 CYX⁃1 与活化剂硝酸铅的药剂组合,对-10 μm 粒级含量 79.30%的极微细粒 锡石样品进行了回收,最终获得了锡精矿品位 11.18%、回收率 37.55%(浮锡作业回收率 83.57%)的试验指标。 关键词 锡; 微细粒; 锡石; 脱泥; 浮选; 螯合捕收剂; 活化剂 中图分类号 TD951文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2021.01.010 文章编号 0253-6099(2021)01-0041-04 Application of Desliming⁃Flotation Flowsheet in Recovering Ultrafine Cassiterite TANG Xue⁃feng, ZHAO Hong⁃dong (Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd, Changsha 410012, Hunan, China) Abstract The beneficiation of ultrafine cassiterite that 79.30% passes a -10 μm sieve was investigated by adopting a flowsheet consisting of desliming with hydrocyclone and flotation, combined with CYX⁃1 as the chelating collector and lead nitrate as the activator, which finally produced the concentrate grading 11.18% Sn at 37.55% recovery, with Sn recovery for flotation process reaching 83.57%. Key words tin; fine particle; cassiterite; desliming; flotation; chelating collector; activator 锡石是目前工业上提取金属锡的最主要矿物。 锡 石比重大、性脆,在磨矿过程中易过粉碎。 粗粒~细粒 锡石采用重选工艺能取得良好的选矿技术指标,而磨 矿过程产生的大量过粉碎微细粒锡石由于受重选设备 回收粒度下限的制约,回收效果不佳。 微细粒锡石的 高效回收,仍是当今选矿领域的关键技术难题。 我 国每年流失于尾矿中的微细粒锡石价值数百亿元, 实现微细粒锡石的有效回收[1-5]具有重要的现实意 义。 本文采用旋流器脱泥⁃浮选工艺,结合锡石高效螯 合捕收剂与活化剂组合,强化了极微细粒锡石的富集 回收,为含锡石细泥固废资源的合理利用提供了技术 支撑。 1 矿石性质 试验矿样化学成分较为复杂,可供选矿进一步回 收的组分主要是锡,而锡主要赋存于锡石中;脉石组分 主要为 SiO2,其次是 Al2O3。 矿样化学多元素分析结 果见表 1,矿样中锡化学物相分析结果见表 2。 表 1 矿样化学多元素分析结果(质量分数) / % SnPbZnSbCuAg1)TFe 0.420.120.130.0330.0128.223.89 RbSiO2Al2O3TiO2CaOMgOMnO 0.01962.8320.020.571.010.090.047 BaO Na2OK2O AsSC烧失 0.0150.252.230.140.470.194.13 1) 单位为 g/ t。 表 2 锡化学物相分析结果 锡物相含量/ %分布率/ % 锡石中锡0.3992.86 硫化锡中锡0.0020.48 水锡石中锡0.0030.71 硅酸盐中锡0.0255.95 合计0.42100.00 镜下鉴定、XRD 和 MLA 分析综合研究结果查明, 矿样中锡矿物主要为锡石;铜矿物含量较低,为黄铜 ①收稿日期 2020-07-16 作者简介 唐雪峰(1976-),男,湖南东安人,教授级高级工程师,长期从事钨、锡多金属矿选矿技术研究工作。 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 矿;铅矿物主要为水磷铝铅矿;锌矿物为闪锌矿;其他 金属硫化物包括黄铁矿、毒砂等;铁矿物可见褐铁矿和 菱铁矿;脉石矿物主要为石英,其次为电气石和白云 母,含少量高岭石、蒙脱石、长石、方解石、白云石、绿泥 石等。 矿石中主要矿物含量见表 3。 表 3 矿样矿物组成(质量分数) / % 锡石黝锡矿黄铜矿水磷铝铅矿闪锌矿黄铁矿毒砂 0.55<0.010.040.550.220.440.33 褐铁矿菱铁矿石英电气石云母高岭石、蒙脱石 1.010.9742.1027.3620.273.24 绿泥石金红石萤石磷钙铝矾石榴石长石其他 0.350.440.220.130.600.171.00 采用 MLA 对矿样中锡石的解离度进行了测定,发 现矿样中呈单体产出的锡石为 87.66%,其余部分则以 各种形式与其他矿物嵌连,且包裹型连生体居多,嵌连 矿物主要是石英,其次是电气石和云母。 为查明试验矿样的粒级分布情况,对其进行了粒 度筛析,结果见表 4。 表 4 试验矿样粒度筛析结果 粒级/ mm产率/ %Sn 品位/ %Sn 分布率/ % +0.053 1.370.310.96 -0.053+0.0450.48 0.180.19 -0.045+0.0380.69 0.230.35 -0.038+0.0300.75 0.210.36 -0.030+0.0252.12 0.200.96 -0.025+0.0194.87 0.202.20 -0.019+0.01010.42 0.317.29 -0.010 79.300.4987.69 合计100.000.44100.00 表4 结果表明,矿样中-19 μm 粒级含量占 89.72%, 而-10 μm 粒级含量却占了 79.30%,-10 μm 粒级锡金 属分布率为 87.69%。 可见,矿样中锡金属量绝大部分 分布于-10 μm 过粉粒级中。 2 试验方案 试验矿样中-10 μm 过粉粒级占比高,微细矿物颗 粒质量小、比表面积大、表面能高,浮选过程不仅大量消 耗浮选药剂,并严重影响浮选分选效果。 探索试验结果 表明,不预先脱除部分矿泥,锡石浮选难以有效分选。 随着精确分级技术快速发展,采用旋流器脱除 -10 μm 粒级矿泥已工业应用,且脱泥效果良好。 锡 石比重大,在旋流器沉砂中可得到反富集,更有利于后 续锡石的选别与回收。 矿样中存在较多的硫化矿物, 需要采用浮选脱硫工艺给予预先脱除,以消除硫化矿 对锡石选别的影响。 受重选设备回收粒度下限制约, 采用浮选流程有利于强化微细粒级锡石的回收。 综上 所述,本次试验按照旋流器脱泥⁃浮选脱硫⁃浮锡工艺 方案进行,试验原则流程见图 1。 ;63 4486 36 23D348 -4 -; 图 1 试验原则流程 3 试验结果与讨论 3.1 旋流器脱泥试验 采用 CZ⁃ZF 型旋流器,在旋流器给矿浓度 17%、 给矿压力 0.15 MPa 条件下进行了沉砂嘴直径脱泥条 件试验,结果见图 2。 试验结果表明,当沉砂嘴直径为 16 mm 时,获得的旋流器沉砂产率 42.37%、-10 μm 粒 级含量 63.16%,锡品位仅为 0.48%,沉砂中锡富集效 果不明显;当逐渐减小排矿嘴直径至 12 mm 时,获得的 48ED2mm 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.50 0.45 55 50 45 40 35 30 10141216 8 /;5 8 /;5 48ED2mm 65 60 55 50 45 40 45 40 35 30 25 20 15 10141216 -10 μm40/4 5 -10 μm40/4 5 图 2 不同沉砂嘴直径旋流器脱泥试验结果 24矿 冶 工 程第 41 卷 万方数据 旋流器沉砂产率降至 25.41%,-10 μm 粒级含量 44.03%, 沉砂锡品位提高至 0.70%,锡回收率 45.99%;继续减 小旋流器排矿嘴直径,沉砂中锡品位仍有上升的趋势, 但锡回收率大幅下降。 综合考虑,选择旋流器沉砂嘴 直径为 12 mm 较为适宜。 3.2 旋流器沉砂浮选脱硫试验 在旋流器给矿浓度 17%、给矿压力 0.15 MPa、沉 砂嘴直径 12 mm 条件下进行脱泥批量生产试验,所得 旋流器沉砂产率 28.57%、锡品位 0.69%、硫含量 0.40%、 锡回收率 48.85%。 脱硫作业是锡石浮选前的关键作 业,浮锡之前脱硫不干净,不仅会消耗大量的浮锡药 剂,且浮锡时大部分的硫将会进入锡精矿中,严重影响 锡精矿的品质。 根据硫化矿性质特点,浮选脱硫作业主要进行了 硫酸铜、JX(丁基黄药)与 2#油用量条件试验,试验流 程为一次粗选一次扫选,最终确定脱硫浮选粗选药剂用 量(对脱泥沉砂,下同)为CuSO4266 g/ t、JX 400 g/ t、2# 油 80 g/ t,扫选药剂用量为CuSO4133 g/ t、JX 200 g/ t、 2#油 40 g/ t。 脱硫尾矿作为锡石浮选的给矿。 3.3 脱硫尾矿浮锡条件试验 3.3.1 浮锡捕收剂种类试验 浮锡捕收剂的选择是影响浮选技术指标的重要因 素,针对浮选脱硫尾矿进行了浮锡捕收剂遴选试验 (捕收剂 CYX⁃1 和 CYW⁃29[6]为长沙矿冶研究院研制 的羟肟酸型螯合捕收剂;GL 和 YSF 为市售工业品药 剂),捕收剂用量为 1 000 g/ t,其他药剂用量为 P86 100 g/ t、2#油 80 g/ t,浮选流程为一次粗选,结果见图 3。 -;0D3 70 60 50 40 30 20 10 0 CYX-1CYW-29GLYFS -D *238 /;5 2.11.911.95 0.9 14.11 47.51 49.52 59.38 图 3 浮锡捕收剂种类对比试验结果 试验结果表明,使用 CYX⁃1 的浮选效果优于 CYW⁃29,CYW⁃29 的分选效果略优于 GL,而捕收剂 YFS 的分选效果较差。 故选择高效捕收剂 CYX⁃1 来 进行后续试验。 3.3.2 浮锡粗选调整剂种类及用量试验 浮选调整剂的选择,很大程度将会决定浮选技术 指标的优劣,在浮锡粗选药剂用量 CYX⁃1 1 000 g/ t、 P86 100 g/ t、2#油 80 g/ t 条件下,进行了浮锡粗选调整 剂遴选试验,结果见图 4。 结果表明,在粗选段添加调 整剂硝酸铅,对锡石具有较好的活化作用。 -C0D30A4g t-1 70 60 50 40 30 20 10 0 D *238 /;5 CMC 50 /;5 8 /;5 图 5 硝酸铅用量试验结果曲线 3.3.3 捕收剂 CYX⁃1 用量试验 在浮锡粗选药剂用量硝酸铅 600 g/ t、P86 100 g/ t、 2#油 80 g/ t 条件下进行了捕收剂 CYX⁃1 用量条件试 验,浮选流程为一次粗选,结果见图 6。 结果表明, CYX⁃1 用量由 200 g/ t 增至 400 g/ t 时,锡粗精矿品位 略有下降,但锡回收率指标大幅提高,浮选分选效率提 高了 12.95 个百分点;继续增加 CYX⁃1 用量,锡回收率 指标仍趋于上升,但锡品位下降幅度较大,且浮选分选 34第 1 期唐雪峰等 脱泥⁃浮选工艺回收极微细粒锡石试验研究 万方数据 效率也趋于下降。 可见,选择浮锡粗选捕收剂 CYX⁃1 用量为 400 g/ t 即可。 CYX-1A4g t-1 2.8 2.4 2.0 1.6 75 70 65 60 55 50 45 2008004006001000 8 /;5 CYX-1A4g t-1 50 45 40 35 30 2006008004001000 -,5 8 /;5 图 6 捕收剂 CYX⁃1 用量与浮选指标的关系 3.3.4 辅助捕收剂 P86 用量试验 在浮锡粗选药剂用量硝酸铅 600 g/ t、CYX⁃1 400 g/ t、2#油 80 g/ t 条件下进行了辅助捕收剂 P86 用量条 件试验,浮选流程为一次粗选,结果见图 7。 P86A4g t-1 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 70 66 62 58 54 50 0400600200800 8 /;5 8 /;5 图 7 辅助捕收剂 P86 用量试验结果曲线 结果表明,P86 用量由 0 增至 50 g/ t 时,锡粗精矿 品位略有提高,锡回收率指标略有上升,可见添加 P86 有助于提高浮选分选效率及选择性;继续提高 P86 用 量至 150 g/ t 时,锡回收率指标提高至 66.22%,锡粗精 矿品位为 2.42%;再进一步提高 P86 用量至 200 g/ t 时,锡回收率仍趋于上升,但锡粗精矿品位有所下降。 综合考虑,选择 P86 用量 150 g/ t 即可。 3.4 流程试验 在条件试验的基础上,对细泥矿样采用旋流器脱 泥⁃浮选脱硫⁃浮锡工艺进行了闭路流程试验,试验流 程见图8,结果见表5。 闭路试验获得了锡品位11.18%、 回收率 37.55%(浮锡作业回收率 83.57%)的技术指标。 -4* ;63 486 36 A0g/t -4-42 48 D3 -3 -* 21 22 CYX-1 P86 2A 24 10 8 PbNO32 CYX-1 P86 2A 120 49 20 16 CuSO4 JX 2A 27 41 8 CuSO4 JX 2A 54 82 16 23 23 0.15 MPa, 17 图 8 全流程试验工艺流程 表 5 全流程试验结果 产品 名称 产率 / % 品位/ %回收率/ % SnSSnS 锡精矿1.3611.180.8137.552.34 硫产品2.300.693.473.9216.93 浮锡尾矿24.910.120.0947.384.97 旋流器沉砂28.570.690.4048.8524.24 旋流器矿泥71.430.290.5051.1575.76 给矿100.000.400.47100.00100.00 4 结 论 1) 细泥矿样中可供选矿回收的组分主要是锡。 锡矿物主要为锡石,铅矿物主要为水磷铝铅矿,锌矿物 为闪锌矿,其他金属硫化物包括黄铁矿、毒砂,偶见磁 黄铁矿等;脉石矿物主要为石英,其次为电气石和白云 母,含少量高岭石、蒙脱石、长石、方解石、白云石、绿泥 (下转第 49 页) 44矿 冶 工 程第 41 卷 万方数据 Cu 原子活性较弱,捕收性较强的分子可吸附在活性弱 的铜原子上,捕收性弱的分子可吸附在活性强的铜原 子上。 如图 9 所示,黄药类捕收剂和辉铜矿作用时,可 以在矿物表面发生化学反应,由于矿物表面静电位小 于黄药吸附平衡电位[12],黄药和辉铜矿表面的铜离子 反应生成黄原酸铜疏水性产物,酯类捕收剂分子中 S 原子电负性强,可在辉铜矿表面形成定向排列的紧密 吸附层,在表面形成化学吸附,此过程不发生晶格金属 原子的转移。 黄药和酯类共吸附使捕收剂在辉铜矿表 面作用的空间结构更紧密,使吸附量增大、吸附层更 致密。 4 结 论 1) 多组分捕收剂 XK⁃103 对辉铜矿有良好的捕收 性能,对黄铁矿浮选效果较差,且 XK⁃103 在弱碱性条 件下对辉铜矿捕收效果优于 Z⁃200,可用于铜硫分离。 2) XK⁃103 在辉铜矿表面发生化学吸附。 XK⁃103 的吸附是 S 原子和矿物表面结合,与 N 原子无关,且 在辉铜矿表面的吸附量优于 Z⁃200 捕收剂。 3) 黄药与辉铜矿表面的铜离子反应生成黄原酸 铜疏水性产物,酯类捕收剂分子中 S 原子电负性强, 可在辉铜矿表面形成定向排列的紧密吸附层,在表 面形成化学吸附,二者协同作用,共同促进辉铜矿的 浮选。 参考文献 [1] 徐龙华,田 佳,巫侯琴,等. 组合捕收剂在矿物表面的协同效应 及其浮选应用综述[J]. 矿产保护与利用, 2017(2)107-112. [2] 徐飞飞,杨成成. 甘肃某铜矿选矿新药剂应用[J]. 矿产综合利 用, 2016(4)35-38. [3] 谢捷敏,杨 雄,谢卫红. 大山选矿厂选矿工艺改造综述[J]. 铜 业工程, 2010(2)14-18. [4] 张新海,李 勇,马荣锴,等. 某螯合捕收剂协同有机盐抑制剂浮 选国外某高硫铜矿[J]. 矿产保护与利用, 2019,39(4)135-139. [5] 王纪镇. 浮选组合药剂协同效应定量研究[J]. 金属矿山, 2013, 42(5)62-66. [6] 周利华. 某复杂铜硫矿浮选分离与综合回收试验研究[J]. 矿冶 工程, 2020,40(1)77-80. [7] 张 璟. 石灰在处理黄铁矿含量高的铜矿石中的运用[J]. 科技 传播, 2013,5(19)182. [8] YANG Q, LONG M, TAN L, et al. Helical TiO2Nanotube Arrays Modified by Cu⁃Cu2O with Ultrahigh Sensitivity for the Non⁃enzymatic Electro⁃oxidation of Glucose[J]. Acs Applied Materials & Interfaces, 2015,7(23)12719-12730. [9] 卜显忠,丁一豪,陈帆帆,等. 乳清蛋白对铜离子活化铁闪锌矿的 抑制作用[J]. 有色金属工程, 2019,9(8)66-72. [10] 王贤晨,李龙江,李先海,等. TOC 分析仪测定矿物表面药剂吸附 量研究[J]. 矿冶工程, 2016,36(4)64-67. [11] 曾锦明. 硫化铜钼矿浮选分离及其过程的第一性原理研究[D]. 长沙中南大学资源加工与生物工程学院, 2012. [12] 覃文庆,姚国成,顾帼华,等. 硫化矿物的浮选电化学与浮选行为[J]. 中国有色金属学报, 2011,21(10)2669-2677. 引用本文 冯媛媛,卜显忠,王 朝,等. 多组分捕收剂对辉铜矿的协同 效应[J]. 矿冶工程, 2021,41(1)45-49. (上接第 44 页) 石等。 样品中-19 μm 粒级含量 89.72%,而-10 μm 粒 级含量 79.30%,-10 μm 粒级锡金属分布率 87.69%, 锡金属量绝大部分分布于-10 μm 过粉粒级中。 2) 样品采用旋流器脱泥效果良好,且锡石在沉砂 中的反富集效果明显。 当选择旋流器排矿嘴直径为 12 mm 时,获得沉砂产率 28.57%、锡品位 0.69%、锡回 收率 48.85%。 3) 采用旋流器脱泥⁃浮选脱硫⁃浮锡工艺流程,结 合锡石高效螯合捕收剂 CYX⁃1 与活化剂硝酸铅的药 剂组合,强化了微细粒级锡石的回收,最终取得了锡品 位 11.18%、回收率 37.55%(浮锡作业回收率 83.57%) 的技术指标,为选厂极微细粒锡石的回收提供了技术 支撑。 参考文献 [1] 朱一民. 2019 年浮选药剂的进展[J]. 矿产综合利用, 2020(5)1-17. [2] 汪 泰,胡 真,何名飞,等. 锡矿泥浮选工艺研究及工业化应用[J]. 矿冶工程, 2020,40(3)50-53. [3] 刘有才,刘世宏,符剑刚,等. 新型捕收剂在缅甸某锡矿浮选中的 应用[J]. 矿冶工程, 2019,39(1)61-63. [4] 张丽敏,刘润清,孙 伟. 某锡矿选矿工艺研究[J]. 矿冶工程, 2017,37(5)40-43. [5] 王 烨,仇云华,张 慧,等. 细粒锡石浮选的试验研究和工业化 应用[J]. 有色金属(选矿部分), 2019(2)41-45. [6] 黄伟生,唐雪峰,陈 雯,等. 新型浮钨捕收剂 CYW⁃29 在柿竹园 多金属矿的工业应用研究[J]. 矿冶工程, 2019(3)59-62. 引用本文 唐雪峰,赵洪冬. 脱泥⁃浮选工艺回收极微细粒锡石试验研究[J]. 矿冶工程, 2021,41(1)41-44. 94第 1 期冯媛媛等 多组分捕收剂对辉铜矿的协同效应 万方数据