含碳多金属矿分离工艺研究进展.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M 1 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 2 A u g u s t2 0 1 2 含碳多金属矿分离工艺研究进展① 张裕书1 ，陈超2 ，杨耀辉1 1 ．中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川成都6 1 0 0 0 4 ；2 ．东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳1 1 0 0 0 4 摘要介绍了碳对多金属矿浮选的影响，对含碳多金属矿分离工艺进行了详细阐述，提出根据碳在多金属矿中的不同赋存状态 和共生关系，选择不同的工艺流程。 关键词含碳；多金属矿；分离工艺 中图分类号T D 9 2 3文献标识码B文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 1 0 0 0 4 中国是世界矿产资源较丰富的国家，矿石呈贫矿 多、富矿少，单一矿种少，共 伴 生矿、复杂难选矿种 多，有用矿物嵌布粒度细的特点。含碳多金属矿开发 利用技术难度大，选冶复杂，如何消除含碳多金属硫化 矿石分离过程中碳质的影响，是国内外选矿研究的难 题之一。近年来，众多选矿科技工作者对其进行了研 究，取得了一定的研究进展。 1 碳质对多金属矿分离的影响 影响多金属浮选的碳在多金属矿中主要以石墨、 有机碳的形式存在。由于成矿条件不同，碳化程度也 不一样，有些矿石碳化均匀，有些则不均匀，有的呈单 质碳颗粒，有的旱碳的过度物 I 闪此，碳的可浮性差异 很大，有些碳质的c ，，浮。I l - ．，| l | 、I j 好，』| J 抑制剂很难抑制下 去；有些碳质的u J ‘浮。陀。j 硫化物卡| 删，在选硫化物时必 须加碳的抑制剂1 。碳质对浮选的影响，主要表现在 3 个方面①会形成碳质膜包裹体，包裹一部分有用 矿物，进而影响有用矿物的回收；②吸附并消耗浮选 药剂；③一部分碳质疏水易浮，从而影响有用矿物精 矿产品的品位‘2 『。因此，根据碳质在多金属矿中的分 布特性，消除碳质对多金属矿浮选的影响，是浮选取得 较好指标的关键。 根据碳在多金属矿中的不同存在形式和性质，含 碳多金属矿的分离工艺常有以下几种优先浮碳、抑制 碳、碳与金属混浮流程等。有些矿石需要采用多种工 艺流程相结合的办法，有时也可以选用选择性较好的 药剂，来减少甚至消除碳多多金属浮选的影响。 2 含碳多金属矿分离工艺研究进展 2 ．1 优先浮碳一多金属分离工艺 优先浮碳是直接消除碳对多金属矿浮选分离的有 效办法，大多数碳的可浮性较好，可以利用少量的松醇 油就能把碳浮起，从而减少碳对多金属矿的影响。但 是，如果金属矿可浮性也较好时，浮碳过程中会损失较 多的金属，从而影响金属回收率。 关通。3 。针对某难选铅锌矿采用脱碳与不脱碳两 种浮选方案对比，表明不脱碳得到的铅精矿品位只有 6 ．9 1 ％，而且很难进一步提高，而采用脱碳方案，经过 一粗两精两扫流程最终可得到铅精矿品位4 7 ．7 5 ％， 回收率7 5 ．0 2 ％的良好指标。纪军’4o 等研究了内蒙古 甲生盘矿典型的含石墨型碳质高硫铅锌硫化矿石。浮 选中采用首先除碳，在除碳的同时将部分可浮性较强、 难以抑制的细粒黄铁矿、雌黄铁矿同时排入碳产品中 抛除，减少后续铅浮选、锌浮选时抑制黄铁矿、雌黄铁 矿的压／『J ，采j f j “碳一铅一锌．硫依次优先浮选”流程，取 得r 较好的钳、锌、硫分离效果。及亚娜。5 等对比四 川I 和内蒙} i 两个含碳铅锌矿彳卜陆质，对两个矿石分别 采取相同的预先除碳，然后分别浮选糕锌的工艺流 程。分析比较了’采用预先除碳工艺对铅、锌选别的影 响，结果表明，四川I 龙塘铅锌矿石中的碳主要以有机碳 存在，而内蒙天宝山铅锌矿石中的碳主要以石墨的形 式存在。采用相同的预先浮选除碳工艺，都可以消除 碳对铅、锌浮选的影响。 王勇海∞。等对国外某含碳高硫细粒嵌布铜铅锌 多金属矿展开研究，探索了除碳与不除碳对选矿指标 的影响，最终采用“除碳．铜 银 锌优先浮选一重选 浮 尾 硫”工艺流程，使该矿的各有用矿物得到有效分 离，铜、锌回收率均大于9 0 ％，取得了较为满意的技术 指标。廖舟一j 等针对煤系硫铁矿精矿含碳较高不利 于焙烧制酸的问题，以云南某高碳煤系硫铁矿石为试 验矿样进行了降碳提硫研究。试验结果表明，采用K ①收稿日期2 0 1 2 _ 0 6 2 4 作者简介张裕拇 1 9 6 2 一 ，女，叫川资RJ 人，研究必，博f 曰f 究牛，} 蛰从事黑色金属、有色会属及部分非金属选矿研究工作。 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 张裕书等含碳多金属矿分离工艺研究进展 1 0 1 1 药剂为新的选碳捕收剂，利用反浮选脱碳和选择 性絮凝手段，可以有效降低硫精矿碳含量，同时提高硫 精矿品位。李振飞针对罗平高碳硫铁矿采用优先浮 碳一正浮选一反浮选工艺，最簦取得了精矿S 品位为 4 7 ．5 2 ％，回收率为5 3 ．2 3 ％，C 含量为0 ．6 5 ％的指标， 为罗平高碳硫铁矿找到了合适的流程‘8J 。霍利平∽j 等对陕西某含碳混合锌矿石选矿开展了试验研究，采 用预先脱碳、先硫后氧工艺硫程，获得硫化锌精矿品位 5 6 ．1 5 ％、锌回收率8 5 ．5 6 ％，氧化锌精矿品位 3 4 ．9 0 ％、锌回收率9 ．3 7 ％，锌的总回收率9 4 ．9 3 ％的 较好指标。 可以看出，当碳可浮性较好并且与金属矿可浮性 差异较大时，优先浮碳是最直接有效的消除碳影响的 方法。 2 ．2 重选除碳一多金属浮选分离工艺 重选方法成本低，环境污染小，碳质与有用矿物或 其他脉石相比，密度差异比较大，可以考虑用重选除去 含碳多金属中的碳。 罗平硫铁矿主要矿物为黄铁矿、高岭石、炭、石英 等，李振飞在磨矿细度一0 ．0 7 4m m 粒级占8 2 ．2 ％的 情况下直接进行摇床重选试验，得到的硫精矿产率在 6 ．3 6 ％一1 1 ．5 6 ％时，获得的精矿含硫品位4 6 ．9 5 ％～ 3 9 ．6 0 ％，精矿含炭0 ．6 6 ％～1 ．0 0 ％，在精矿品位达不 到要求的情况下，硫的回收率也只有2 2 ．6 9 ％～ 3 4 ．7 9 ％之间，进一步精选提高品位，回收率将进一步 下降，这说明摇床不适合罗平硫铁矿的回收。利用摇 床或螺旋溜槽抛尾后再浮，得到最终硫精矿含硫 3 6 ．4 5 ％～3 8 ．1 8 ％，含炭1 0 ．2 0 ％～2 0 ．8 7 ％，精矿质 量达不到要求，说明重选不能达到除碳抛尾的作 用旧J 。李九洲对含碳多金属钼矿的研究表明，摇床脱 碳不仅效果差，而且辉钼矿在尾矿中的损失也比较 大㈣。 虽然碳质与金属矿和脉石矿物有较大的密度差 异，但是直接采用重选除碳的办法并不能取得较好的 效果，这主要是因为有些碳在多金属矿中的嵌布粒度 过细造成的。另外，有些碳质密度很小，可浮性也很 好，所以在重选时容易直接漂浮在水面，造成不能利用 重选分离。 2 ．3 碳与金属混浮再分离工艺 有些金属硫化矿具有较好的可浮性，在脱碳过程 中容易混杂在碳精矿中，可以在脱碳的同时，浮出一部 分易浮的硫化矿，再对混合精矿进行分离。混合精矿 分离可以选择碳的有效抑制剂，也可利用碳与金属矿 密度相差较大的特点而采用重选分离。有些金属硫化 矿虽然可浮性没有碳好，但是与碳共生关系密切，在碳 浮出的同时，部分连生体也会随之浮出，也可采用碳与 金属混浮工艺，再对粗精矿进行处理。还有一些金属 硫化矿与碳利用常规的选矿办法很难分离，可以采用 焙烧的方法除去。碳与金属混浮工艺的主要缺点是消 耗药剂量比较大。 邱显扬⋯o 等针对某难选含碳铅锌矿石，采用铅锌 依次优先浮选一铅、锌粗精矿再磨精选的浮选工艺流 程，成功实现了铅、锌的分离，并以M 作抑制剂，对铅 精矿进行脱碳，获得了铅品位和回收率分别为 4 5 ．3 9 ％和7 2 ．4 0 ％的铅精矿及锌品位和回收率分别 为4 8 ．6 3 ％和8 1 ．5 6 ％的锌精矿。冯俊生引针对霍各 乞含碳铅锌多金属矿 铅锌矿物嵌布粒度细小紧密， 呈分散浸染，含硫、碳高，碳污染了其它矿物 ，采用铅 碳混选后再铅碳分离工艺取得了较好的指标；针对白 音诺尔铅锌矿，采用碳铅混浮、抑碳浮铅的优先浮选流 程，在粗磨情况下，不加捕收剂只加起泡剂，能够选出 一部分易浮的、单体解离的铅矿物和泥质碳，把铅矿物 和泥质碳分离后，可以得到一部分品位为7 5 ．2 5 ％的 铅精矿。郭亮明到等对某高碳、高硫复杂难选铅锌矿 石进行研究，选铅前进行了脱碳和不脱碳对比试验，试 验结果表明，铅粗精矿品位基本相当的情况下，脱碳会 损失一定的铅锌回收率，且脱碳后进一步精选不能得 到合格精矿，因此采用碳铅混浮，后用摇床分离碳铅精 矿可得到部分合格的铅精矿。陈代雄4 1 等为解决高 碳钼镍矿的综合回收难题，依矿石性质；叠探索，试验 研究创新地先进行脱碳，得到一部分含钼较高的碳精 矿，然后添加活化剂T S N l 进行镅镍混合浮选，获得钼 镍混合精矿。脱碳作业不仅排除了碳对后段钼镍浮选 的影响，而且对后段浮选打下了良好的基础。 及亚娜纠等针对某含碳细粒铅锌矿进行了研究， 原矿是含有大量有机碳、碳锌关系复杂、铅锌矿物共生 关系密切的硫化铅锌矿石。由于碳锌复杂的嵌生关 系，浮碳的同时一部分与碳连生的锌也会随之浮出，因 此先采取碳锌混浮的工艺，碳锌混浮时，N a s O ，作为 铅矿物的抑制剂。碳浮出后，铅、锌再依次分离，最终 得到了合格的铅、锌精矿。李九洲针对含碳多金属钼 矿在研究了多种办法除碳效果均不明显的情况下，将 混合钼精矿在6 0 0 ℃温度下进行氧化焙烧，使钼精矿 中二硫化钼转化为三氧化钼仍留在固相，精矿中硫氧 化为二氧化硫有机碳转化为C O ，进入烟气，使钼与 万方数据 矿冶工程第3 2 卷 碳、硫分离，经4 ～6h 焙烧，产出符合要求的铝焙 砂⋯。 当碳与金属硫化矿的可浮性都较好时，采用碳与 金属矿混合浮选工艺，既可以消除碳对金属矿后续浮 选的影响，碳与多金属分离后也能得到一部分高质量 精矿。当碳与金属共生关系复杂或用常规选矿办法不 能达到碳与金属矿分离时，采用混浮工艺来除掉碳对 后续浮选的影响，然后再单独处理粗精矿。 2 ．4 抑碳- 浮金属工艺 优先浮碳过程中会损失一部分有用金属矿物，影 响金属回收率。为了保证金属回收率且消除碳对金属 浮选过程的影响，可以选择较好的抑制剂抑制碳。常 用的碳抑制剂为铁铬盐木质素。采用抑碳工艺还可以 简化工艺流程，降低作业成本。 杨敏【1 刮等针对某难选碳质钴锰矿，确定采用“抑 碳浮钴．磁选锰”试验流程。结果表明，浮钴过程中，以 N T 为调整剂、Y c 为碳质脉石抑制剂，可获得品位及回 收率较好的钴精矿；浮钴尾矿通过一粗一精两次磁选 获得锰精矿。岳学晨7 1 等研究了内蒙古霍各乞铅锌 矿，该矿矿石结构构造复杂、粒度细，磁黄铁矿和黄铁 矿含量高，矿石中含有较多的碳，造成铅锌等多金属矿 物分离困难。以铁铬盐木质素作为碳的抑制剂，经过 连续磨矿、多段抑碳、铅锌硫顺序优选浮选工艺，获得 了较好的选矿指标。李善春。1 副等针对某含碳硫化铜 矿，通过试验确定选用脂肪酸做起泡剂，木质素为抑制 剂，采用适当的药剂用量，取得了良好的指标原矿含 铜0 ．6 5 1 ％，含碳1 ．6 2 ％，精矿含铜2 1 ．3 6 ％，回收率 9 4 ．1 6 ％，含碳5 ．4 3 ％。 抑碳工艺不需要增加专门的浮碳作业，工艺流程 简单，成本较低，适用于碳容易抑制的多金属矿。对于 一些老的选厂，由于矿石性质发生变化，原矿中新增加 碳质，在不增加浮选作业的前提下，可以添加碳的抑制 剂，从而降低碳对浮选的影响。 2 ．5 多种方法相结合工艺 由于碳在多金属矿中存在不同的形式，可浮性也 有一定的差异，采用单一的脱碳或抑碳工艺不能完全 消除碳对多金属矿浮选的影响。针对不同矿的特点， 采用多种方法相结合的工艺流程，可以取得较好的选 别指标。 胡敏H 别针对内蒙古某含碳高、铅锌品位低的铅锌 矿，碳对铅锌浮选分离影响大。通过加入少量石灰调 节矿浆p H 值，改变泡沫性质，从而达到利用松醇油脱 碳的目的，还有部分碳在铅精矿中积累，在铅精选作业 添加少量铁铬盐木质素，抑碳浮铅，在原矿含铅 0 ．7 2 ％、锌2 ．7 2 ％、碳6 ，2 6 ％的条件下，获得铅品位 4 7 ．2 0 ％、回收率6 6 ．8 9 ％的铅精矿，锌品位4 8 ．9 0 ％、 回收率7 9 ．2 5 ％锌精矿，较好的实现了碳铅锌的分离。 冯俊生引研究了内蒙古甲生盘铅锌硫矿，该矿石中碳 的可浮性差别很大，有的碳很易浮，有些碳和有用矿物 的可浮性相近。该矿采用以铅为主的铅锌硫等可浮， 以锌为主的锌硫等可浮，硫铁矿单独选别工艺，对碳采 取了预先脱碳，铅粗精矿脱碳，选磁黄铁矿抑制碳，硫 集中精选抑制碳的流程，最终取得了较好的指标。王 蓓m3 等研究了某地高碳难选氧化铜矿，该矿在预先脱 碳过程中，黄铜矿随碳质浮出，再利用黄铜矿与碳质密 度差异进行碳铜分离，经多方案试验确定采用重选一浮 选联合工艺流程，其最终获得了铜品位1 3 ．0 2 ％、回收 率5 7 ．9 5 ％的技术指标。 脱碳、抑碳相结合的工艺适用于碳的可浮性差异较 大的金属矿，对于易浮的碳优先浮出，与金属矿可浮性 相差不大的碳用抑制剂抑制下去，以取得良好的指标。 2 ．6 不脱碳直接浮选工艺 有些金属硫化矿被碳质脉石包裹，形成碳质包裹 体，阻止捕收剂在有用矿物表面的吸附，如果直接除 碳，会将有用矿物一起浮出。谭忠明L 2o 采用S S 和C H 调整剂对矿浆电位和选别条件进行调整，破坏包裹铜 矿物的碳质膜，大幅度地提高了铜的选矿指标，与原有 生产流程相比，铜的回收率提高了1 2 ．1 9 ％。，张尊旧l I 对高碳脆硫锑铅锌矿的研究认为，碳对浮选的影响主 要是碳对非极性起泡剂的吸附作用比较强，选择极性 较强的起泡剂S N C 来代替传统的二号油，则容易被极 性硫化矿吸附在表面，而不易被极性较弱的碳所吸附， 能增加起泡剂与矿物的作用，有效消除碳质对矿物浮 选的影响。 在探清碳对浮选影响机理的基础上，有针对性的 开发选矿药剂，是今后的一个重要研究方向。 3 结论 碳在多金属矿中的赋存状态、共生关系等决定了 碳的可浮性差异，对某些可浮性好的碳质，采用优先浮 碳一多金属分离工艺；有些碳质与硫化物可浮性相近或 共生关系复杂，可采用碳与金属矿混浮工艺，或加入碳 质的抑制剂浮选金属硫化矿工艺；对于碳质赋存状态 多样、共生关系复杂的多金属矿，可采用多种方法相结 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月 张裕书等含碳多金属矿分离工艺研究进展 1 0 3 合的工艺。另外，研制新型药剂，有效的消除碳对浮选 过程的影响，也是一个较好的研究方向。 参考文献 [ 1 ]冯俊生．含碳铅锌多金属矿石除碳工艺的分析[ J ] ．黄金科学技 术，2 0 0 1 ，9 2 3 3 3 6 ． [ 2 ]谭忠明．提高碳质脉石铜矿选矿指标试验研究[ J ] ．云南冶金， 2 0 0 5 ，3 4 4 6 9 7 1 ． [ 3 ] 关通．从含碳难选铅锌矿中浮选回收铅的研究[ J ] ．材料研究 与应用，2 0 1 1 ，5 2 1 3 5 1 3 9 ． [ 4 ]纪军，梅伟．内蒙古甲生盘含碳高硫铅锌矿浮选分离工艺研 究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 0 5 1 5 ． [ 5 ]及亚娜，孙体昌，纪军．两种含碳铅锌矿石预先除碳工艺对比研 究[ J ] ．中国矿业，2 0 1 0 ，1 9 2 1 0 0 1 0 3 ． [ 6 ]王勇海，马晶，牛芳银．国外某含碳高硫细粒嵌布铜铅锌多金 属矿选矿工艺试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 2 2 1 2 6 ． [ 7 ] 廖舟，许彬，杨小中，等．煤系硫铁矿降碳提硫研究[ J ] ．金 属矿山．2 0 0 6 8 3 4 3 6 ． [ 8 ] 李振飞．罗平高炭硫铁矿的高质量选别[ D ] ．昆明理工大学， 2 0 0 7 ． [ 9 ] 霍利平，段珠，刘志泳．陕西某含碳混合锌矿石选矿试验研究 [ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 0 6 9 1 2 ． [ 1 0 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 4 ] [ 1 5 ] [ 1 6 ] [ 1 7 ] [ 1 8 ] [ 1 9 ] [ 2 0 ] [ 2 1 ] 李九洲．含碳多金属钼矿选冶试验研究[ D ] ．西安西安建筑 科技大学，2 0 0 7 ． 。 邱显扬，叶威，陈志强，等．某含碳铅锌矿铅锌分离试验研究 [ J ] ．矿冶工程，2 0 1 2 ，3 2 1 3 9 4 1 ． 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