徐 姣,吳金鑫,張 月,倪 娟
(陜西華光實業(yè)有限責(zé)任公司,陜西 渭南 714102)
某有色金屬選礦廠采用優(yōu)先浮銅再活化選硫的工藝選別流程,是國內(nèi)首例尾礦資源回收全流程使用浮選柱的尾礦回收單位。上游選鉬工藝改造后,選廠回收的尾礦銅平均品位僅0.5%~0.7%,經(jīng)選別回收得到銅精礦品位僅10.34%,回收率僅52.40%。其中銅精礦含硫33%,影響銅精礦品位的關(guān)鍵是銅礦物與硫化鐵礦物的分離。
經(jīng)流程考察及室內(nèi)小型試驗研究發(fā)現(xiàn),影響銅硫分離的主要原因有兩個方面。一方面,上游工藝改造后進(jìn)入資源回收的原礦表面殘留的浮選藥劑量增加且成分復(fù)雜,造成浮選泡沫發(fā)粘,藥劑對有用礦物選擇性變差。另一個方面,經(jīng)多段磨浮作業(yè),礦物微細(xì)粒含量升高,細(xì)粒礦物顆粒動能小,容易機(jī)械夾雜到浮選精礦中,并且吸附大量浮選藥劑,引起無選擇性吸附,導(dǎo)致精礦品位降低;細(xì)泥顆粒粘附在氣泡表面使氣泡穩(wěn)定性提高[1],氣泡無法與有用礦物碰撞,浮選速度變慢,回收率降低。筆者通過試驗,采用新的調(diào)整劑,改善了礦物表面的吸附效應(yīng)及銅硫分離效果,提升了銅精礦生產(chǎn)指標(biāo)。
選廠銅硫礦石中主要金屬礦物為黃銅礦、黃鐵礦,原礦含銅品位0.5%~0.7%,含硫13%~20%,含少量閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵、輝鉬礦;脈石礦物主要為石英、綠泥石、長石、云母等。黃鐵礦是易浮硫化礦, 黃鐵礦的浮游性能直接影響到銅硫浮選分離的效果,對黃鐵礦的有效抑制是銅硫礦石浮選的難點(diǎn)之一[2]。
取礦樣對原礦進(jìn)行篩析,結(jié)果見表1,進(jìn)一步進(jìn)行Hydro 2000SM (A)粒度分析,結(jié)果見表2。
表1 原礦篩析粒度分析結(jié)果
表2 原礦Hydro 2000SM (A)粒度分析結(jié)果
由表1、表2可見,原礦粒度在74 μm以下的顆粒占99.60%,在19 μm以下的顆粒占50.00%,在10 μm以下的礦物顆粒占28.13%。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果,硫化礦物的浮選粒度下限一般在10~18 μm,此礦屬細(xì)粒級泥化嚴(yán)重的銅礦,礦物中10 μm以下顆粒的浮選分離非常困難。
石灰抑制硫化鐵礦物是銅礦浮選生產(chǎn)中常用的方法之一,該選廠原工藝采用石灰作為抑制劑浮銅抑硫,粗選控制礦漿pH值在7~8之間,捕收劑乙硫氨酯在該環(huán)境下有較好捕收能力,精選段控制礦漿pH 值在10~12之間,黃鐵礦的浮選受到抑制,達(dá)到銅硫分離的目的。
石灰在浮選過程中對浮選泡沫的性質(zhì)有影響。一般情況下采用石灰作為抑制劑,能夠形成較穩(wěn)定的泡沫,具有適宜的粘度;當(dāng)用量較大時,導(dǎo)致泡沫過于穩(wěn)定,生產(chǎn)過程中浮選泡沫容易發(fā)粘、跑槽,難于操作和控制。同時石灰具有凝聚礦泥的作用,對這種細(xì)粒級泥化、藥劑嚴(yán)重污染的銅礦缺乏選擇性,致使泡沫精礦中常夾帶大量礦石細(xì)泥,影響精礦質(zhì)量。因此選銅工藝亟待尋求新的調(diào)整劑以實現(xiàn)脫泥脫藥及銅硫分離。
采集選廠原礦樣,乙硫氨酯為銅捕收劑兼起泡劑,分別選取對黃鐵礦有抑制作用的藥劑:石灰、硫酸鋅、磷諾克斯、亞硫酸鈉[3],進(jìn)行調(diào)整劑種類及其用量對比試驗,試驗流程如圖1,試驗結(jié)果見圖2至圖5。
由圖2至圖5試驗數(shù)據(jù)可見:石灰最佳用量取2 kg/t;硫酸鋅作為抑制劑,能提高銅精礦品位及回收率,但效果不及磷諾克斯;磷諾克斯作為黃鐵礦抑制劑有明顯的效果,各項指標(biāo)優(yōu)于石灰;亞硫酸鈉精礦品位提升與磷諾克斯相當(dāng),但磷諾克斯在配置過程中會產(chǎn)生有毒氣體??紤]環(huán)境與健康因素,選用亞硫酸鈉作為調(diào)整劑進(jìn)行后續(xù)的研究試驗。
圖1 調(diào)整劑浮選試驗流程
圖2 石灰用量試驗結(jié)果
圖3 硫酸鋅用量試驗結(jié)果
圖4 磷諾克斯用量試驗結(jié)果
圖5 亞硫酸鈉用量試驗結(jié)果
調(diào)整劑最佳用量/(kg·t-1)產(chǎn) 率/%精礦品位/%回收率/%石 灰23.7516.4882.71硫酸鋅2.22.4218.7289.10磷諾克斯0.092.7519.7392.83亞硫酸鈉12.6719.5490.24
使用乙硫氨酯為銅捕收劑兼起泡劑,亞硫酸鈉為調(diào)整劑,進(jìn)行亞硫酸鈉驗證試驗,并與石灰對比,試驗流程見圖1,試驗結(jié)果見表4。
表4 亞硫酸鈉驗證試驗結(jié)果
表4試驗表明:亞硫酸鈉用量1 kg/t抑硫效果最佳。亞硫酸鈉能夠有效提高銅精礦品位;回收率隨著用量的增加而上升,但不及石灰,精礦品位上升到一定程度開始下降。粗選段精礦產(chǎn)率低,加之精選段泡沫虛、韌性差,這兩方面共同作用導(dǎo)致銅金屬回收率低。因而下一步試驗擬在粗選段添加適量石灰調(diào)整pH值,使礦漿環(huán)境有利于硫化礦的浮選,增強(qiáng)捕收劑兼起泡劑的作用,從而提升粗選段回收率;在精選段添加適量石灰穩(wěn)定泡沫,從而提升精選段回收率。
亞硫酸鈉與石灰組合作為調(diào)整劑,石灰和亞硫酸鈉在溶液中存在下列反應(yīng):
CaO+H2O=Ca(OH)2
Ca(OH)2+Na2SO3=CaSO3↓+2NaOH
考慮到兩種藥劑相互反應(yīng),消耗藥劑生成亞硫酸鈣沉淀,因而試驗過程中采用分點(diǎn)添加的方式,以避免藥劑失效。亞硫酸鈉用量不變,石灰分3組進(jìn)行最佳組合調(diào)整劑配比試驗,藥劑制度見表5,試驗流程見圖1,試驗結(jié)果見表6。
由表6可見,石灰+亞硫酸鈉組合調(diào)整劑最佳配比為組B。最佳配比與單一石灰對比數(shù)據(jù)見表7。
試驗現(xiàn)象可見組合調(diào)整劑精選段泡沫清爽,石灰則機(jī)械夾雜多,泡沫發(fā)粘發(fā)黑。試驗數(shù)據(jù)表明,組合調(diào)整劑結(jié)果優(yōu)于單一石灰調(diào)整劑。
表5 組合調(diào)整劑藥劑制度
表6 組合調(diào)整劑
表7 組合調(diào)整劑與石灰試驗結(jié)果對比
對石灰調(diào)整劑與組合調(diào)整劑(分點(diǎn)添加)進(jìn)行閉路對比試驗。試驗流程見圖6,試驗結(jié)果見表8。
圖6 調(diào)整劑閉路試驗流程圖
試驗條件名稱產(chǎn)率/%精礦品位/%回收率/%石 灰銅精礦3.2111.3079.61尾礦96.790.09620.39組合調(diào)整劑銅精礦2.4015.9181.11尾礦97.60.09118.89
石灰閉路試驗中可見精選泡沫發(fā)粘,機(jī)械夾雜嚴(yán)重;組合調(diào)整劑泡沫清爽,有利于二次富集。組合調(diào)整劑提高精礦品位4.61個百分點(diǎn),提高回收率1.5個百分點(diǎn),但指標(biāo)提升幅度較低,未達(dá)到預(yù)期效果??紤]到組合調(diào)整劑在閉路試驗中循環(huán)量返回,難免會造成亞硫酸鈉和石灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成亞硫酸鈣絮凝沉淀,使得組合調(diào)整劑效果減弱,所以下一步進(jìn)行閉路藥劑制度優(yōu)化試驗。
根據(jù)亞硫酸鈉和石灰的反應(yīng)摩爾比例,增加閉路中亞硫酸鈉用量,再次進(jìn)行閉路試驗,最終確定的組合調(diào)整劑藥劑制度見表9。試驗流程見圖6,試驗結(jié)果見表10。
表9 組合調(diào)整劑藥劑制度
表10 組合調(diào)整劑閉路優(yōu)化試驗數(shù)據(jù)
表10試驗數(shù)據(jù)表明:組合調(diào)整劑在閉路試驗中能夠獲得銅精礦品位20.35%的良好指標(biāo),較表8單一石灰調(diào)整劑銅精礦品位提升了9.05個百分點(diǎn),回收率相當(dāng)。
綜上所述,組合調(diào)整劑在銅硫分離中的作用包括兩個方面。一方面,亞硫酸鈉起到了擦洗清潔黃銅礦表面[4]、減少礦泥干擾及上游浮選藥劑包裹,使黃銅礦活性增加的作用,提高了浮選選擇性;并且石灰的適量添加保持了泡沫的穩(wěn)定性,保障了黃銅礦的回收率。另一方面,亞硫酸鈉和石灰對黃鐵礦的抑制作用是由于增強(qiáng)黃鐵礦表面的氧化,前者在其礦物表面形成親水性亞硫酸鐵,后者在礦物表面氧化作用形成氫氧化亞鐵、氫氧化鐵親水薄膜[4-5]。
生產(chǎn)現(xiàn)場采用組合調(diào)整劑閉路藥劑制度,工藝流程及藥劑添加點(diǎn)見圖7。上游選鉬工藝改造后使用石灰調(diào)整劑半年數(shù)據(jù)與組合調(diào)整劑工業(yè)應(yīng)用半年數(shù)據(jù)統(tǒng)計對比見表11。
由表11可見:使用組合調(diào)整劑后,生產(chǎn)銅精礦品位大幅度提升,銅精礦品位提高了5.16個百分點(diǎn),回收率提高了18.55個百分點(diǎn)。
圖7 現(xiàn)場工藝流程
調(diào)整劑精礦品位/%回收率/%石 灰10.3452.40組合調(diào)整劑15.5070.95效果對比+5.16+18.55
選銅技術(shù)指標(biāo)降低的主要原因是入選礦石粒度細(xì)、泥化嚴(yán)重,且上游浮選藥劑殘留量大、成分復(fù)雜。使用亞硫酸鈉與石灰組合是最適宜的調(diào)整劑,亞硫酸鈉起到了擦洗清潔黃銅礦表面、減少了礦泥干擾及上游浮選藥劑包裹、提高了浮選選擇性的作用;石灰的適量添加保持了泡沫的穩(wěn)定性,保障了黃銅礦的回收率;亞硫酸鈉和石灰都能夠在黃鐵礦表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成親水膜,有效抑制了黃鐵礦的浮選。
采用亞硫酸鈉與石灰組合作為銅硫分離的調(diào)整劑后,生產(chǎn)現(xiàn)場銅精礦品位提高了5.16個百分點(diǎn),回收率提高了18.55個百分點(diǎn)。