陜西某鋅冶煉廠鋅冶煉渣綜合利用

緱明亮，夏丹

（陜西省地質礦產試驗研究所有限公司，陜西省礦產資源勘查與綜合利用重點實驗室，陜西 西安 710054）

1 礦石性質（一號線鋅渣）

原礦主要化學分析結果見表1，銅、銀物相分析結果見表2、3。

二、三號線鋅渣按1:1 配料，除銅銀鐵含量有較大區別，其他差別不大。

表1 原礦主要元素化學分析結果/%Table 1 Analysis results of the raw ore

表2 原礦銅物相分析結果Table 2 Analysis results of the copper phase

表3 原礦銀物相分析結果Table 3 Analysis results of the cilver phase

三種類型鋅渣主要礦物為磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃鐵礦以及少量的鎳黃鐵礦、方鉛礦。磁黃鐵礦呈不規則、多空洞狀態，大多數在冶煉的過程中蝕變為褐鐵礦、赤鐵礦；小部分黃銅礦蝕變為銅蘭；從砂薄片看，脈石礦物為石英和絹云母。由于經過焙燒，所以銅銀鐵多數以共熔體形式存在。也就是說，若浮選回收銅銀時鐵元素也跟著進來。同時，由于焙燒加入了助燃劑有機碳，所以鋅渣中殘留大量有機碳，可浮性非常好。這兩種因素導致浮選很難獲得合格精礦品位。另外，碳不僅僅全是獨立的有機碳，碳的還原作用使原來的鐵元素形成碳隕鐵，類似單質鐵。也就是說，共熔體中鐵既有褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、單質鐵。也有黃鐵礦、磁黃鐵礦。這些鐵礦物都是原來鋅精粉中的黃鐵礦、磁黃鐵礦在有機碳參與的焙燒中形成。

2 結果及討論

2.1 一號線鋅渣浮選銅銀試驗結果

在鋅渣的形成過程中，由于有焙燒+ 硫酸浸出作業，鋅渣中的礦物表面特性完全不是普通礦石中的樣子，黃銅礦可浮性變得很差。整個鋅渣呈酸性。經過大量調整劑、捕收劑及工藝流程對比條件試驗，最終制定出浮選銅銀工藝流程。閉路流程見圖1，試驗結果見表4。

圖1 浮選銅銀 閉路試驗工藝流程Table 4 Results of the closed-circuit test

表4 回收銅銀閉路試驗結果Table 4 Results of the closed-circuit test

所用捕收劑Z-200 為硫化銅礦常用捕收劑，XL-2 為氧化銅礦捕收劑。二者協同作用加強對銅銀回收。

2.2 浮選精礦主要元素分析

浮選精礦主要元素分析結果見表5。

表5 浮選精礦主要元素分析結果/%Table 5 Analysis results of the floation concentrate

由表5 可以看出，浮選精礦品位很難提高的主要原因是，原鋅渣中含有大量的有機碳，這部分碳可能是在焙燒時作為助燃劑加入，焙燒后未能徹底燃燒。有機碳本身可浮性很好，容易混入精礦。有機碳既有單體存在，也有共熔體中和鐵以碳隕鐵形式存在。

2.3 浮選精礦磁選試驗

磁選試驗的目的是除掉浮選精礦中的有機碳及脈石雜質。通過鋅渣的工藝礦物學分析知，銅銀鐵主要以共熔體形式存在，利用鐵礦物的磁性，達到鐵碳分離。由于共熔體中銅銀與褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、單質鐵、黃鐵礦、磁黃鐵礦都有關系，所以采用強磁選，提高磁選過程中銅銀回收率。在這里首先對浮選精礦第三次超細磨，然后采用高梯度脈沖強磁選機磁選，試驗條件及流程見圖2，磁選結果見表6。

圖2 磁選試驗工藝流程Table6 Test results of the magnetic separation

表6 磁選試驗結果Table6 Test results of the magnetic separation

由表6 可以看出，經過磁選，磁選精礦中銅品位由原來的2.86% 提高到6.62%。銀品位由原來的240 g/t 提高到590 g/t，效果很好。說明達到了磁選富集銅銀鐵共熔體的目的。但是這樣的銅精礦依然不夠品位要求而無法銷售，必須采用化學方法把銅元素從銅銀鐵共熔體中分離出來。

2.4 磁選精礦的焙燒+ 硫酸浸出試驗

所得磁選精礦通過物理辦法已經無法再提高銅銀品位，因為銅銀鐵礦物以共熔體結構存在。所以不得不采用焙燒+ 第四次超細磨+ 硫酸浸出的化學選礦工藝。通過條件試驗確定工藝流程見圖3。焙燒溫度560℃，焙燒時間3 h，硫酸用量300 kg/t。試驗結果見表7。

圖3 焙燒溫度試驗工藝流程Table7 Results of roasting + sulphuric acid leaching test

表7 磁選精礦焙燒+ 硫酸浸出試驗結果Table 7 Results of roasting + sulphuric acid leaching test

由表7 知，通過焙燒、第四次超細磨，硫酸對銅元素浸出率為92.42%，效果很好。試驗中發現，焙燒+ 超細磨礦是必須工藝，否則硫酸很難浸出其中的銅元素。

2.5 硫酸浸渣化學分析

對硫酸浸出銅元素之后的浸渣化學分析，分析結果見表8。

表8 硫酸浸渣主要元素分析結果/%Table 8 Analysis results of main elements of the sulphuric acid leaching resude

由 表8 知， 所 得 浸 渣 含 銀903 g/t， 含 鐵53.32%。其中的銀元素采用氰化物無法浸出，即時再次焙燒+ 超細磨，也很難氰化浸出。建議賣給冶煉廠采用火法冶煉回收。火法冶煉所得廢渣可以作為鐵精礦銷售。

2.6 二、三號線鋅渣磁選回收鐵試驗

二、三號線鋅渣含銅0.3% ～ 0.5%，含銀40 ～ 50 g/t、含鐵29.32%。鑒于銅銀回收工藝復雜而且成本高，故將二、三號鋅渣按1:1 配料，通過弱磁選單一回收鐵元素。

2.6.1 弱磁選試驗

回收鐵試驗，目標礦物為其中的磁鐵礦和碳隕鐵型單質鐵，試驗條件及工藝流程見圖4，試驗結果見表9。

圖3 焙燒溫度試驗工藝流程Table7 Results of roasting + sulphuric acid leaching test

表9 二、三號鋅鋅渣磁選試驗結果Table 9 Magnetic separation test results of zinc and zinc slag of No.2 and No.3

由表9 知，經過弱磁選之后可以獲得高品位磁選精礦。含鐵81.50%，回收率43.26%。但是含硫2.40%，不符合行業標準。磁選精礦X- 衍射分析結果見表10。

表10 磁選精礦X- 衍射分析結果Table 10 X-diffraction analysis results of the magnetic concentrate

由表10 知，磁選精礦有效礦物為磁鐵礦、單質鐵、針鐵礦，含量分別為50%，22%，11%。纖鋅礦分子式為ZnS，屬于硫化礦。

2.6.2 磁選精礦焙燒脫硫試驗

通過條件試驗，確定在850℃下，焙燒時間30 min，脫去磁選精礦的硫元素。試驗結果見表11。

表11 磁選精礦焙燒脫硫試驗結果 Table 11 Desulfurization test results of magnetic concentrate roasting

由表11 知， 經過焙燒之后， 鐵精礦品位67.00%；同時增重21.01%。這時精礦含硫0.15%，達到了行業標準。焙燒精礦X- 衍射分析結果見表12。

表12 焙燒精礦X- 衍射分析結果Table 12 X-diffraction analysis results of the bake concentrate

由表12 知，焙燒之后鐵精礦中的鐵礦物轉變成磁鐵礦和赤鐵礦。焙燒后纖鋅礦轉變成氧化鋅。

2.6.3 鐵精礦質量分析

鐵精礦質量分析結果見表13。

表13 鐵精礦質量分析結果/%Table 13 Analysis results of the iron concentrate quality

由表13 知，所得鐵精礦符合行業標準。

3 結 論

(1) 在鋅渣形成過程中由于焙燒+ 硫酸浸出作業，其中的銅銀礦物盡管晶體核心依然保留原來性質，但是表面可浮性很差。另外鋅渣的共熔體特性，使銅銀鐵單體解離變得困難。

(2) 通過大量條件試驗，最終制定出浮選銅銀工藝流程，試驗指標良好。缺點是藥劑用量大，成本相對較高。

(3) 對于低品位銅銀冶煉渣采取弱磁選單一回收鐵元素，工藝流程簡單而且效果很好。

(4) 由于共熔體因素，兩種工藝均需要超細磨礦+ 焙燒過程。該因素導致鋅冶煉渣綜合回收成本增加。

(5) 兩種工藝所得尾礦可以賣給水泥廠作為配料，反饋良好。所以整個綜合回收實現無尾礦回收。