從鋅窯渣中選礦回收碳、鐵試驗研究

2020-09-19 03:57:56彭偉劉安榮王振杰劉洪波鐘波

礦產綜合利用 2020年4期

彭偉，劉安榮，王振杰，劉洪波，鐘波

（1. 貴州省冶金化工研究所，貴州貴陽 550016；2. 六盤水中聯工貿實業有限公司，貴州六盤水 553012）

鋅窯渣是高溫條件下回轉窯法處理濕法煉鋅時提取鋅、鉛等金屬之后的殘余物。據統計，在我國每年濕法煉鋅時都將產出大量鋅窯渣，鋅窯渣和電解鋅的產出比約為4:5[1-2]。鋅窯渣是一種寶貴資源，但其綜合回收技術還未成熟，使得鋅窯渣主要用作鋪設路面、作水泥填料、充填或回填采空區，剩余大量的鋅窯渣被當作尾礦堆放在各個尾礦壩上，這樣不僅浪費社會資源，增加企業管理費用，而且會占用大片土地，還容易造成環境污染[3-4]。貴州某鋅冶煉廠產出的鋅窯渣，富含鐵、碳等有價元素，是一種具有較大綜合回收價值的二次資源，但該廠現有回收技術處理鋅窯渣時存在工藝復雜、回收率低、生產成本高的問題，急需探索更合理、更經濟、更有效的回收工藝，實現二次資源綜合回收利用[5-9]。本文針對該鋅窯渣性質特征，進行了有價元素碳、鐵的選礦回收工藝研究，考察了不同條件下浮選回收碳和磁選回收鐵工藝的影響，并確定了較佳的選礦工藝及藥劑制度。為此類鋅窯渣的綜合回收利提供了高效、經濟途徑參考。

1 試驗原料和流程

1.1 鋅窯渣的性質

試驗所用鋅窯渣取自貴州某鋅冶煉廠揮發回轉窯回收部分有價金屬鋅、鉛、銦、鍺等后所產生的廢渣，該鋅窯渣呈松散蜂窩狀，粒徑均小于3 cm，格架由焦炭構成，結構比較疏松且易碎，內部可見蜂窩狀的磁鐵礦或金屬鐵。鋅窯渣化學多元素分析結果見表1。

表1 鋅窯渣化學多元素分析 /%Table 1 Chemical multi-element analysis of zinc kiln slag

表2 鋅窯渣鐵物相分析結果Table 2 Analysis results of iron phase in zinc kiln slag

從表1 可以看出，鋅窯渣中碳含量高達16.47%，鐵含量高達28.35%，而Pb、Zn 等含量較低。因此，鋅窯渣中具有回收價值的元素主要為Fe 、C。從表2 可以看出，鐵主要是以磁鐵礦的形式賦存。

1.2 試驗流程的確定

由礦石性質可知，碳主要以焦炭形式存在，碳的天然可浮性較強，宜采用浮選回收；鐵主要以單質鐵及四氧化三鐵形式存在，兩種礦物磁性較強，可采用弱磁選回收。為選擇處理該鋅窯渣較為合適的選礦工藝，進行了浮選優先回收碳- 浮選尾礦再磁選回收鐵、浮選優先回收碳- 浮選尾礦再磨再磁選回收鐵、磁選優先回收鐵- 磁選尾礦再浮選回收碳和磁選優先回收鐵- 磁選尾礦再磨再浮選回收碳的四個方案的對比探索試驗，根據探索試驗結果得出較佳方案為浮選優先回收碳- 浮選尾礦再磨再磁選回收鐵的選礦工藝，故本試驗按試驗流程圖1 進行鋅窯渣中碳和鐵的回收研究。

試驗設備：XMB-Φ200×240X 濕式棒磨機；1.5L XFD 型單槽浮選機；XCRS-74 型鼓形濕法弱磁選機；DL-5C 盤式真空過濾機；DHG-101-2A 數顯恒溫鼓風干燥箱。

圖1 試驗流程Fig. 1 Test flow chart

2 試驗結果與討論

2.1 碳的浮選回收試驗

2.1.1 磨礦細度對碳的浮選效果影響

試驗條件：捕收劑柴油用量1600 g/t，起泡劑2#油用量600 g/t，考察不同磨礦細度對碳的浮選效果影響。試驗結果見圖2。

圖2 磨礦細度試驗結果Fig .2 Test results of grinding fineness

由圖2 可以看出，隨著礦漿中-0.074 mm 粒級含量的提高，有用礦物得到充分的單體解離，有用礦物被藥劑捕收機率提高，使得碳精礦中碳的品位及回收率均逐漸升高后趨于平衡，當磨礦細度達到-0.074 mm 75 % 時，碳精礦中碳的品位和回收率達到穩定值，其回收率和品位分別為86.47%、76.37%，綜合考慮磨礦成本，確定浮碳的較佳磨礦細度為-0.074 mm 75 %。

2.1.2 捕收劑柴油用量試驗

磨礦細度-0.074 mm 75%，起泡劑2#油用量600 g/t，考察捕收劑柴油用量對碳的浮選效果影響。試驗結果見圖3。

圖3 柴油用量對碳浮選效果的影響Fig. 3 Effect of diesel oil consumption on carbon flotation

由圖3 可以看出，隨著柴油用量的不斷升高，碳精礦中碳的品位逐漸降低，回收率則先快速升高后緩慢上升，當柴油用量在1600 g/t 時，碳回收率到達86.83%，碳品位為76.53%，再繼續增加用量時，回收率增長較慢，但品位大幅較低，綜合考慮藥劑成本和浮選指標，確定最適宜的柴油用量為1600 g/t。

2.1.3 起泡劑2#油用量試驗

磨礦細度-0.074 mm 75%，捕收劑柴油用量為1600 g/t，考察起泡劑2#油用量對碳的浮選效果影響。試驗結果見圖4。

圖4 2# 油用量對碳浮選效果的影響Fig. 4 Effect of No.2 oil consumption on carbon flotation

由圖4 可以看出，隨著2#油用量的升高，碳精礦中碳的品位逐漸降低，回收率逐漸升高后趨于平衡，當2#油用量為600 g/t 時，碳精礦的回收率達到平衡。綜合考慮浮選指標。確定2#油較佳用量為600 g/t，此時碳精礦碳品位為76.32%，碳回收率為85.95%。

2.2 鐵的磁選回收試驗

2.2.1 磨礦細度對鐵的磁選效果影響

固定磁場強度為106 kA/m，考察磨礦細度對鐵的磁選效果影響，試驗結果見圖5。

圖5 磨礦細度對鐵的磁選指標的影響 Fig. 5 Effect of grinding fineness on magnetic separation index of iron

由圖5 可以看出，隨著磨礦細度的提高，鐵精礦的品位逐漸上升，而回收率先上升后下降，當磨礦細度-0.074 mm 89.47% 時回收率達到最大值，此時鐵精礦品位64.86%，回收率為68.52%。繼續增大磨礦細度，使得鐵回收率降低，導致此現象是發生了過磨，使礦樣產生了泥化現象，從而降低了回收率。綜合考慮鐵精礦的品位和回收率，確定較佳的磨礦細度為-0.074 mm 89.47%。

2.2.2 磁場強度試驗

固定磨礦細度為-0.074 mm 89.47%，考察不同磁場強度對鐵的磁選效果影響。試驗結果見圖6。