锡矿泥浮选工艺研究及工业化应用.pdf

锡矿泥浮选工艺研究及工业化应用 ① 汪 泰１，２，３， 胡 真１，２，３， 何名飞１，２，３， 姚艳清１，２，３， 杨凯志１，２，３ （１．广东省资源综合利用研究所，广东 广州 ５１０６５０； ２．稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东 广州 ５１０６５０； ３．广东省矿产开发与综合利用 重点实验室，广东 广州 ５１０６５０） 摘 要 针对－０．００５ ｍｍ 粒级含量高达 ４６．５０％的锡矿泥进行了选矿试验研究。 采用选择性絮凝脱泥-浮选脱硫-浮选锡石工艺流程 实现了微细粒锡石的回收，在锡矿泥 Ｓｎ 品位 ０．５９％的情况下，获得了锡精矿 Ｓｎ 品位 ６．８０％、回收率 ５４．７０％（锡浮选作业回收率达 到 ８０．４１％）的技术指标，并实现了工业化应用，为微细粒锡资源的高效开发提供了技术支撑。 关键词 锡矿泥； 选择性絮凝； 脱泥； 浮选 中图分类号 ＴＤ９２３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２０．０３．０１３ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２０）０３－００５０－０４ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｃｏmmｅｒｃｉａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ Ｔｉｎ Ｏｒｅ Ｓｌｉmｅ ＷＡＮＧ Ｔａｉ１，２，３， ＨＵ Ｚｈｅｎ１，２，３， ＨＥ Ｍｉｎｇ-ｆｅｉ１，２，３， ＹＡＯ Ｙａｎ-ｑｉｎｇ１，２，３， ＹＡＮＧ Ｋａｉ-ｚｈｉ１，２，３ （１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６５０， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｒａｒｅ Ｍｅｔａｌｓ Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６５０， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ； ３．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６５０， Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｉｎ ｏｒｅ ｓｌｉｍｅ ｗｉｔｈ ｆｉｎｅｎｅｓｓ ｏｆ －０．００５ ｍｍ ４６．５０％． Ｆｉｎｅ ｃａｓｓｉｔｅｒｉｔｅ ｗａｓ ｒｅｃｏｖｅｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ａ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ， ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｓｓｉｔｅｒｉｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ． Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｎ ｏｒｅ ｓｌｉｍｅ ｇｒａｄｉｎｇ ０．５９％ Ｓｎ， ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ ５４．７０％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｉｎｔｏ ａ ｔｉｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ６．８０％ Ｓｎ （ｗｉｔｈ ａ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ ｏｆ ８０．４１％ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｔｉｎ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）， ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ａｌｓｏ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｋｉｎｄ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｔｉｎ ｏｒｅ ｓｌｉｍｅ； ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎ； ｄｅｓｌｉｍｉｎｇ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ 随着易采易选的砂锡矿开采殆尽，复杂难选锡多 金属硫化矿成为今后锡金属重要来源，但是该类资源 普遍存在硫含量高、矿泥含量高、锡嵌布粒度较细等特 点，细粒锡石回收效果差。 以我国云南都龙［１］等国内 大型锡矿床为例，矿石中－０．０２ ｍｍ 细粒锡石高达 ７０％ 以上，而重选设备对－０．０３７ ｍｍ 微米粒级回收率不到 ２０％［２］，浮选是回收细粒矿物的有效方法。 因此，研究 锡矿泥浮选对细粒难选锡资源的开发、提高锡资源利 用率具有重要意义。 本文以某锡矿泥为研究对象，开展了锡石选矿试 验研究，并进行了工业试验，为微细粒锡石高效开发提 供了技术支撑。 １ 矿石性质 对锡矿泥进行了化学多元素分析，结果见表 １。 从表 １ 可知，锡矿泥中 Ｓｎ 品位 ０．５８％，但 Ｓ 品位达到 ０．６３％，Ｃｕ、Ｐｂ 和 Ｚｎ 含量较低，综合回收价值不高。 ＳｉＯ２和 Ａｌ２Ｏ３含量分别为 ６４．３０％和 １８．３３％。 矿物测 定结果显示，主要脉石为石英和电气石，以及绢云母、 绿泥石、长石和高岭石等易泥化矿物。 ①收稿日期 ２０２０－０１－１３ 基金项目 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，硕士，高级工程师，主要从事选矿工艺研究。 通讯作者 何名飞（１９８０－），男，湖南永兴人，博士，主要研究方向为浮选技术理论与应用。 第 ４０ 卷第 ３ 期 ２０２０ 年 ０６ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４０ №３ Ｊｕｎｅ ２０２０ 表 １ 锡矿泥多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＳｎＳＦｅＣｕＰｂＺｎＡｓ ０．５８０．６３２．６７０．０２６０．０５７０．１００．１３ ＳｉＯ２ＣａＯＭｇＯＡｌ２Ｏ３Ｎａ２ＯＫ２Ｏ ６４．３０４．２０３．９０１８．３３０．５３２．３６ 对锡矿泥进行了筛水析试验，结果见表 ２。 结果表 明，该锡矿泥中－０．００５ ｍｍ 微细粒级产率高达 ４６．５０％， 锡金属占有率为 ２９．２３％。 然而，大量矿泥的存在不仅 会消耗浮选药剂，而且影响浮选精矿品位，干扰锡石浮 选指标。 因此，选锡前需要考虑微细矿泥的脱除。 表 ２ 锡矿泥筛水析试验结果 粒级／ ｍｍ产率／ ％Ｓｎ 品位／ ％金属占有率／ ％ ＋０．０４３ １．１５０．３３０．６６ －０．０４３＋０．０２１４．７４ ０．９１２３．４２ －０．０２＋０．０１１８．１３ ０．８３２６．２８ －０．０１＋０．００５１９．４８ ０．６０２０．４１ －０．００５ ４６．５００．３６２９．２３ 合计１００．０００．５７１００．００ ２ 试验结果与讨论 ２．１ 原则流程的确定 重选对－０．０３７ ｍｍ 粒级锡矿泥的回收率仅为 ２０％ 左右，而通常浮选作业回收率能达到重选的 ３ 倍。 近 年来，锡石浮选在云南都龙、个旧大屯选厂等地得到应 用，但是受浮选药剂成本以及浮选药剂绿色环保等因 素制约，锡石浮选还未能实现大规模推广实施。 本矿 石具备易泥化矿物含量高、含钙镁矿物多等特征，加上 硫化矿浮选作业残留了被抑制的硫化矿等因素，导致 选锡难度大。 有研究表明，脱泥作业的流程结构、设备 选择和粒度界限，以及硫化物含量对锡石浮选指标的 影响尤为显著［３］。 因此，微细粒锡石浮选需要解决 ３ 个关键问题一是选锡前的脱泥；二是硫化物的脱除； 三是锡浮选高效药剂筛选，包括钙镁矿物高效抑制剂 以及绿色环保、经济高效的锡捕收剂。 这也是锡石浮 选工业实践推广的关键。 综上所述，本试验确定了“脱泥-浮硫-浮锡”的原 则流程回收微细粒锡石。 ２．２ 选择性絮凝脱泥 锡矿泥中－０．００５ ｍｍ 粒级含量占 ４６．５０％，－０．０１＋ ０．００５ ｍｍ 粒级产率达到１９．４８％，累计高达６５．９８％，金 属量达到 ４９．６４％。 因此，脱泥作业需要考虑如何将微 细粒级矿泥选择性脱除，同时尽可能减少锡在矿泥中 的损失。 近年来，选择性絮凝脱泥在微细粒矿泥脱除 方面取得了一定进展［４－５］，脱泥效果好。 对此，本文采 用分散剂水玻璃增加石英、绿泥石、绢云母等矿物表面 电荷的排斥力，使锡矿泥呈稳定的悬浮分散状态；然后 加入选择性絮凝剂 ＧＸ（自主研发的改性聚丙烯酰胺 类絮凝剂），将锡石等目的矿物有选择地絮凝，最后通 过旋流器脱除微细粒矿泥。 本文对选择性絮凝剂 ＧＸ 用量进行了研究，试验流程见图 １，结果见图 ２。 36 A0g/t 3 min;4 5 min GX B 66 36 500 图 １ 选择性絮凝脱泥试验流程 GXA4g t-1 56 54 52 50 48 38 36 34 32 30 010203040 365 361;CA5           365 Sn1;CA5   图 ２ 选择性絮凝脱泥试验结果 从图 ２ 可知，未添加 ＧＸ 时，脱除矿泥产率为 ５８．５０％，矿泥中锡金属占有率高达 ４１．６３％；当 ＧＸ 用 量为 ３０ ｇ／ ｔ 时，可以脱除产率 ４８．７５％矿泥，锡金属占 有率也降至 ３１．０９％，表明选择性絮凝脱泥效果明显优 于常规脱泥。 针对脱泥后的旋流器沉砂进行了筛水析试验，结 果见表３。 从表３ 可知，旋流器沉砂中－０．００５ ｍｍ 粒级 含量从 ４６．５０％降至 １１．５４％，金属占有率降至 ５．７０％， 表明选择性絮凝脱泥工艺可以将－０．００５ ｍｍ 微细粒级 有效脱除，为后续锡石浮选提供了良好条件。 表 ３ 旋流器沉砂筛水析结果 粒级／ ｍｍ产率／ ％Ｓｎ 品位／ ％金属占有率／ ％ ＋０．０４３ ２．１１０．３２０．９０ －０．０４３＋０．０２２９．０７ ０．９４３６．５０ －０．０２＋０．０１３０．８４ ０．８５３５．０１ －０．０１＋０．００５２６．４３ ０．６２２１．８９ －０．００５ １１．５４０．３７５．７０ 合计１００．０００．７５１００．００ １５第 ３ 期汪 泰等 锡矿泥浮选工艺研究及工业化应用 ２．３ 脱硫对锡石浮选的影响 由于硫化矿物具有良好的可浮性，在锡石浮选之 前必须脱除硫化矿物［６］，一方面减少硫化矿物对锡石 浮选药剂的消耗，二是尽量消除硫化矿物对锡精矿品 质的影响。 为此，进行了浮选脱硫试验研究，试验流程 如图 ３ 所示，结果见表 ４。 -3 -4 * 2 4/-43 2 min,0/A 2 min;*A 80 30 2 min,0/A 2 min;*A 30 10 4 min 3 min3 min A0g/t 图 ３ 浮选脱硫试验流程 表 ４ 浮选脱硫试验结果 产品 名称 作业产率 ／ ％ 品位／ ％作业回收率／ ％ ＳｎＳＳｎＳ 硫精矿５．６４０．１８８．５０１．２８７１．７５ 浮硫尾矿９４．３６０．８３０．２０９８．７２２８．２５ 给矿１００．０００．７９０．６７１００．００１００．００ 从表 ４ 可知，在给矿 Ｓ 品位 ０．６７％情况下，脱硫后 尾矿 Ｓ 品位降至 ０．２０％，脱硫率为 ７１．７５％，锡在硫精 矿中损失率为 １．２８％，表明浮选脱硫为后续锡石浮选 以及降低锡精矿含硫量奠定了良好的基础。 ２．４ 捕收剂对锡石浮选指标的影响 锡细泥传统的捕收剂可分为膦酸、胂酸、脂肪酸、 羟肟酸、烷基磺化琥珀酰胺酸盐等几大类［７－８］。 水杨 羟肟酸类锡石浮选捕收剂具有毒性小、选择性高等优 势，与辅助捕收剂磷酸三丁酯组合使用，能发挥正协同 效应，在弱碱性环境中就能实现细粒锡石有效回收。 为此，试验采用抑制钙镁矿物的无机盐 ＧＬＰ 作为调整 剂，磷酸三丁酯作辅助捕收剂，考察了水杨羟肟酸类捕 收剂 ＧＸＨ 用量对锡石浮选指标的影响，试验流程如图 ４ 所示，结果见图 ５。 -3-43 A0g/t 2 min GLP 8 min43 80 100 15 5 min 图 ４ 捕收剂用量试验流程 GXHA4g t-1 4.7 4.4 4.1 3.8 3.5 3.2 85 80 75 70 65 60 55 50 3005007009001100 *238 *23/;5           Sn8 Sn/;5   图 ５ 捕收剂 ＧＸＨ 用量对锡石浮选指标的影响 从图 ５ 可知，增加 ＧＸＨ 用量对于提高锡回收率效 果是有利的，当用量为 ７００ ｇ／ ｔ 时，锡作业回收率可以 达到 ７８．０６％；继续增加用量时，回收率基本趋于稳定， 但锡品位下降明显，因此，ＧＸＨ 用量 ７００ ｇ／ ｔ 为宜。 ２．５ 全流程试验 在条件试验基础上，开展了“脱泥-浮硫-浮锡”全 流程试验，试验流程如图 ６ 所示，结果见表 ５。 从表 ５ 可知，在锡给矿品位 ０．５９％的情况下，可获得锡精矿 -336 - * 1 2 3 2 1 2 2 -23 -3 2 min;4 2 min GX 500 30 2 min GLP 8 min49,[ 3 min GXH 1 min;*A 40 50 400 20 2 min,0/A 2 min;*A 40 15 2 min,0/A 2 min;*A 20 7 8 min49,[ 3 min GXH 15 100 8 min4g/t 6 36 2 min 2 3 2 min 图 ６ 脱泥-浮硫-浮锡全工艺试验流程 ２５矿 冶 工 程第 ４０ 卷 表 ５ 脱泥-浮硫-浮锡全工艺试验结果 产品名称产率／ ％Ｓｎ 品位／ ％回收率／ ％ 浮锡精矿４．７４６．８０５４．７０ 浮锡尾矿４３．６２０．１８１３．３３ 硫化物２．８９０．１８０．８８ 矿泥４８．７５０．３７３１．０９ 给矿１００．０００．５９１００．００ Ｓｎ 品位 ６．８０％、回收率 ５４．７０％（作业回收率 ８０．４１％） 的技术指标，实现了微细粒锡石的有效回收。 ２．６ 锡石浮选工业验指标 基于小型试验研究结果，锡石浮选工业试验在规 模 ７００ ｔ／ ｄ 浮选厂进行。 锡矿泥经脱泥后，沉砂浮选 脱硫，浮硫尾矿采用“一粗三精三扫”工艺获得锡精矿 和浮锡尾矿，进行了 ３ 天共 ９ 个班的稳定工业试验，并 在此期间进行了流程考查，将锡石浮选工业试验结果 与小型浮选闭路试验结果进行了对比，详见表 ６。 表 ６ 锡石浮选指标对比结果 试验 类型 入选 Ｓｎ 品位 ／ ％ 作业产率 ／ ％ 锡精矿 Ｓｎ 品位 ／ ％ 作业回收率 ／ ％ 小型闭路试验０．８３９．８０６．８０８０．４１ 工业稳定试验０．８５１０．２６６．５９７９．５７ 流程考查试验０．８６９．８１６．９２７８．９４ 从表 ６ 可知，工业试验在入选锡品位 ０．８５％的情况 下，获得了锡精矿 Ｓｎ 品位 ６．５９％、作业回收率 ７９．５７％ 的技术指标，且与流程考查指标、小型浮选闭路试验基 本吻合，验证了锡石浮选工艺流程的稳定性和可靠性。 ３ 结 论 １） 针对－０．００５ ｍｍ 粒级产率高达 ４６．５０％锡矿 泥，采用选择性絮凝剂 ＧＸ，选择絮凝锡石等目的矿 物，然后通过旋流器脱除微细粒脉石，较常规脱泥工 艺，大大减少了锡在矿泥中的损失，同时为锡石浮选创 造了良好的浮选环境。 ２） 水杨羟肟酸类捕收剂 ＧＸＨ 与磷酸三丁酯组 合使用对细粒锡石具有良好的选择性，在锡给矿品 位 ０．８３％的情况下，可获得锡精矿 Ｓｎ 品位 ６．８０％、作 业回收率 ８０．４１％的技术指标，在 ７００ ｔ／ ｄ 规模锡石浮 选厂进行工业试验，取得了与小型试验基本一致的技 术指标，进一步验证了该浮选工艺流程的稳定性和 可靠性。 参考文献 ［１］ 姚建伟，袁经中，汪 泰． 云锡卡房铜硫浮选尾矿中细粒锡石的回 收［Ｊ］． 金属矿山， ２０１５（７）１５９－１６３． ［２］ 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． ［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］ 许汉丰． 新疆沟口泉铁矿选择性絮凝脱泥分选试验研究［Ｄ］． 沈 阳东北大学资源与土木工程学院， ２０１５． ［５］ 王骆宾． 锡细泥矿石综合回收工艺研究［Ｄ］． 赣州江西理工大学 资源与环境工程学院， ２０１６． ［６］ 何名飞，高玉德，孟庆波，等． 浮选柱在微细粒锡石浮选中的应用 研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１９，３９（５）３８－４０． ［７］ 王淀佐，林 强，蒋玉仁． 选矿与冶金药剂的分子设计［Ｍ］． 北 京冶金工业出版社， １９９６． ［８］ 汪 泰． “重-浮-重”联合流程回收低品位细粒锡石［Ｊ］． 矿冶工 程， 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