江西某銅脫硫尾礦的資源化試驗(yàn)研究

李 素 葛英勇 周博文 方 紀(jì) 曾小輝

（1.武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430070；2.宜豐萬國礦業(yè)有限公司，江西宜春336300）

隨著礦業(yè)開發(fā)的不斷發(fā)展，固體廢棄物的堆存越來越多，不僅占用土地，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生很大污染，也造成了資源的浪費(fèi)［1］。銅脫硫尾礦是礦石經(jīng)磨細(xì)—浮選后產(chǎn)生的固體廢棄物，粒徑較小［2］。一方面，銅脫硫尾礦作為有代表性的工業(yè)大宗固體廢棄物，其利用徘徊在較低水平［3］，多堆積在河谷、山谷等相對(duì)低凹地帶，形成尾礦庫，在風(fēng)化、淋溶等作用下，尾礦容易釋放其中的重金屬元素，對(duì)環(huán)境造成潛在生態(tài)危害［4］，還會(huì)引發(fā)滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，破壞性極大［5］。另一方面，銅脫硫尾礦中含有高硫伴生礦物等，在氣溫較高時(shí)易造成自燃，產(chǎn)生大量二氧化硫氣體，嚴(yán)重污染大氣［1］。因此，在建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型綠色礦山的今天，開展銅尾礦資源化二次利用研究，對(duì)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境意義［6］。銅脫硫尾礦再選一般采用重選、磁選和浮選聯(lián)合選別流程，可選出銅尾礦中的金、銀、銅、鐵、硫等，可以減少尾礦排放，提升尾礦利用價(jià)值［7-11］。本文采用磁選—浮選聯(lián)合選礦流程對(duì)銅脫硫尾礦進(jìn)行資源化處理，對(duì)銅脫硫尾礦進(jìn)行鐵的富集和硫的脫除，得到可用于建筑工程的水泥輔料產(chǎn)品。

1 試驗(yàn)原料和試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為江西某銅脫硫尾礦，試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

由表1可知，試樣鐵品位為16.648%，硫品位為2.44%，鐵含量低而硫含量較高。鐵主要來自于赤鐵礦、菱鐵礦和磁黃鐵礦；硫主要來自于硫鐵礦。

1.2 試驗(yàn)方法

試樣鐵含量較低而硫含量過高，擬先采用高梯度磁選工藝提高鐵品位，得到的磁性產(chǎn)品濃縮后再經(jīng)過浮選脫硫處理，降低硫含量，達(dá)到提鐵降硫的效果。采用圖1所示高梯度磁選—浮選聯(lián)合工藝進(jìn)行試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 磁選條件試驗(yàn)

采用高梯度磁選工藝對(duì)試樣中的鐵進(jìn)行富集，磁介質(zhì)為直徑4 mm的鋼棒，考察背景磁感應(yīng)強(qiáng)度、礦漿流速和脈動(dòng)沖次大小對(duì)磁選效果的影響。

2.1.1 背景磁感應(yīng)強(qiáng)度試驗(yàn)

固定礦漿流速為0.14 L/s、脈動(dòng)沖次為450次/min，考察背景磁感應(yīng)強(qiáng)度對(duì)磁選效果的影響，結(jié)果見圖2。

由圖2可知，隨著背景磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大，磁性產(chǎn)品鐵品位逐漸降低，回收率逐漸增大。綜合考慮，確定背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.760 T。

2.1.2 礦漿流速試驗(yàn)

固定背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.760 T、脈動(dòng)沖次為450次/min，考察礦漿流速對(duì)磁選效果的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3可知：隨著礦漿流速的增大，磁性產(chǎn)品鐵品位先提高后降低，鐵回收率先逐漸減小后增大。綜合考慮，確定礦漿流速為0.14 L/s。

2.1.3 脈動(dòng)沖次試驗(yàn)

固定背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.760 T、礦漿流速為0.14 L/s，考察脈動(dòng)沖次對(duì)磁選效果的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4可知：隨著脈動(dòng)沖次的逐漸增大，磁性產(chǎn)品鐵品位先提高后降低；當(dāng)脈動(dòng)沖次大于450次/min后，磁性產(chǎn)品鐵品位和鐵回收率都下降。綜合考慮，確定脈動(dòng)沖次為450次/min。此時(shí)得到的磁性產(chǎn)品鐵品位為23.69%，硫品位為2.79%，鐵回收率為59.15%，硫品位過高，還需通過浮選降低硫含量。

2.2 浮選條件試驗(yàn)

磁性產(chǎn)品硫含量過高，資源化利用價(jià)值較低，采用反浮選工藝降低硫品位。

2.2.1 FS用量試驗(yàn)

磁性產(chǎn)品中的硫（通常以磁黃鐵礦和黃鐵礦形式存在）很容易被氧化，在其表面形成一層親水性的薄膜，抑制硫的上浮，所以在脫硫浮選時(shí)需要先活化。采用新型試劑FS為活化劑，固定捕收劑異丁基黃藥用量為200 g/t、起泡劑2#油用量為30 g/t進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

由表2可知：隨著FS用量的增加，水泥輔料硫品位逐漸降低，F(xiàn)S用量大于1 000 g/t時(shí)，水泥輔料硫品位隨FS用量增加降幅趨緩；高硫尾礦硫的回收率隨著FS的用量增大逐漸升高。綜合考慮，確定新型活化劑FS用量為1 000 g/t。

2.2.2 捕收劑種類試驗(yàn)

固定新型活化劑FS用量為1 000 g/t，起泡劑2#油用量為30 g/t，分別選取異丁基黃藥、丁基黃藥和戊黃藥3種黃藥類藥劑為捕收劑，用量均為200 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，以異丁基黃藥為捕收劑時(shí)，水泥輔料硫的品位和回收率最低，分別為1.01%和32.00%，鐵的品位和回收率相差不大，即異丁基黃藥的脫硫效果最好。因此，以異丁基黃藥作為脫硫捕收劑。

2.2.3 異丁基黃藥用量試驗(yàn)

固定活化劑FS用量為1 000 g/t，起泡劑2#油用量為30 g/t，探索異丁基黃藥用量對(duì)浮選效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，隨著異丁基黃藥用量的增大，水泥輔料硫品位逐漸減小，高硫尾礦硫回收率逐漸增大，當(dāng)異丁基黃藥用量達(dá)到200 g/t后，水泥輔料硫品位降幅趨緩，高硫尾礦硫回收率上升幅度趨緩。綜合考慮，確定異丁基黃藥用量為200 g/t。

2.3 磁選—浮選全流程試驗(yàn)

在最佳試驗(yàn)條件下，對(duì)試樣進(jìn)行磁選—浮選全流程試驗(yàn)，數(shù)質(zhì)量流程如圖5所示。

由圖5可知，采用磁選—浮選全流程處理試樣，可獲得硫含量1.01%、鐵品位達(dá)到23.15%的水泥輔料產(chǎn)品，硫品位21.17%、硫回收率31.84%的高硫尾礦。

3 結(jié)論

江西某銅脫硫尾礦鐵品位為16.648%，硫品位為2.44%，鐵含量低而硫含量較高。以直徑為4 mm的鋼網(wǎng)為磁介質(zhì)，在背景磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.760 T，礦漿流速為0.14 L/s，脈動(dòng)沖次為450次/min時(shí)強(qiáng)磁選，可獲得鐵品位為23.69%、鐵回收率為59.15%的磁性產(chǎn)品。磁性產(chǎn)品以FS為活化劑，異丁基黃藥用量為捕收劑進(jìn)行脫硫浮選，可獲得硫含量1.01%、鐵品位達(dá)到23.15%的水泥輔料產(chǎn)品，硫品位21.17%、硫回收率31.84%的高硫尾礦，脫硫效果良好。水泥輔料產(chǎn)品可滿足水泥工業(yè)要求，實(shí)現(xiàn)了尾礦的資源化利用，同時(shí)可減少37.90%的尾礦排放量，減輕了尾礦壩壓力，降低了對(duì)環(huán)境的影響。