云南某硫化銻礦石選礦試驗研究

何名飛 湯優優 賈 敏 李國俊 魏順濤 盤文周

(1.廣東省科學院資源利用與稀土開發研究所,廣東 廣州 510650;2.稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室,廣東廣州 510650;3.廣東省礦產資源開發和綜合利用重點實驗室,廣東 廣州 510650;4.云南木利銻業有限公司,云南 廣南 663304)

銻是一種戰略稀有金屬,在合金、阻燃劑、軍工、半導體等領域應用廣泛[1-3]。中國是開發利用金屬銻較早的國家之一,擁有著豐富的銻礦產資源,銻儲量和產量均位居世界第一[4-6],國內大型銻礦山有云南木利、湖南錫礦山、廣西大廠等[7-8]。

云南某銻選礦廠現處理礦石為礦床上層礦石,屬于氧硫混合銻礦石,氧化率超過60%。礦石中氧化銻礦物為黃銻礦、銻華、銻鈣石和銻鐵礦,硫化銻礦物為輝銻礦。目前,選廠采用手選、X 射線分選、重介質選別、跳汰、浮選、搖床重選和懸振重選等方法梯級回收銻礦物。入選原礦銻平均品位3%,可獲得銻回收率約80%的較好指標。但該工藝復雜,流程長,選礦成本較高。隨著近年來礦山探礦深度的增加,入選礦石性質發生重大變化,礦層中深部礦石以硫化礦為主,氧化率低于10%。因此,該礦山亟須開展硫化銻礦選礦試驗研究,對現有工藝流程進行相應改造,以適應未來原礦性質變化,保證礦山正常生產。

硫化銻礦石選別多采用浮選工藝,選擇硝酸鉛為銻礦物活化劑、丁基黃藥為捕收劑、松醇油為起泡劑[9-12]。浮選工藝處理硫化銻礦具有流程簡單、銻回收率高、選礦成本低等優點[13-15]。基于此,本試驗針對云南某中深部的硫化礦石開展浮選試驗研究,以期為選廠工藝流程優化、選礦指標提升和生產成本降低等提供重要的技術參數。

1 試樣性質

1.1 化學成分及礦物組成

礦石取自云南某銻礦山,經破碎、混勻、縮分獲得試驗原料。試樣化學多元素及礦物組成分析結果分別見表1、表2。

表1 試樣化學多元素分析結果Table 1 Results of multi-element analysis of the samples%

表2 試樣礦物組成及含量Table 2 Main mineral composition and its content of the samples%

由表1 及表2 可知,試樣中主要有價元素為銻,品位為2.16%,其他元素未達到利用標準;試樣中金屬硫化物主要為輝銻礦、黃鐵礦,脈石礦物主要為石英、絹云母和方解石等。

1.2 銻物相分析

試樣銻物相分析結果如表3所示。分析可知,礦石中銻主要以硫化物的形式存在,分布率為95.85%,銻的氧化率較低,僅為4.15%。

表3 礦石銻物相分析結果Table 3 Results of antimony phase analysis of the ores%

1.3 嵌布粒度分析

選取塊礦磨制成光片,顯微鏡下測定主要銻礦物輝銻礦的嵌布粒度,結果見表4。分析可知,礦石中輝銻礦的嵌布粒度較粗,粒度范圍較寬,主要分布在0.02～2.56 mm 粒級。

表4 輝銻礦嵌布粒度分析結果Table 4 Results of embedded particle size analysis of stibnite

1.4 銻礦物解離度測定結果

采用顯微鏡測定銻礦物在不同磨礦細度下的解離度及連生關系,結果見表5。

表5 不同磨礦細度下銻礦物的解離度測定結果Table 5 Results of mineral dissociation of antimony mineral under different grinding fineness

由表5 可知,當磨礦細度為-0.074 mm 占64.85%、74.56%和79.73%時,銻礦物的單體解離度分別為86.91%、92.05%和93.40%。輝銻礦主要與石英脈石連生,與黃鐵礦連生不緊密。

1.5 主要礦物嵌布特征

(1)輝銻礦。輝銻礦是本樣品中主要含銻礦物。輝銻礦屬等軸晶系,常呈長柱狀晶形,具有晶面縱紋,集合體通常呈塊狀或放射狀;本礦石中輝銻礦平均含Sb 71.54%,嵌布粒度較粗,常見輝銻礦與石英等脈石礦物連生,少數輝銻礦呈細粒形式包裹在石英、方解石、絹云母等脈石中。

(2)黃鐵礦。本樣品中黃鐵礦是含量較高的硫化物。其粗細不均,多見呈粗粒自形—半自形晶嵌布于石英等脈石礦物中,與輝銻礦連生關系不緊密。

(3)石英。石英是本樣品中主要的礦物之一。本礦石中石英為α-石英,大部分石英為自形粒狀,部分石英與絹云母連生,部分石英與黃鐵礦連生,部分石英與絹云母等礦物膠結。

(4)絹云母。該樣品中絹云母呈微細粒鱗片狀集合體,是石英顆粒間膠結物的主要成分,少數絹云母與鐵白云石連生緊密。

2 試驗結果與討論

2.1 石灰的影響試驗

采用“1 粗1 掃”流程,在磨礦細度0.074 mm 占74.56%的條件下,粗選階段依次加入500 g/t 硝酸鉛、400 g/t 丁基黃藥、40 g/t 松醇油,考察石灰的添加(pH=10)對銻粗精礦指標的影響,試驗結果見表6。試驗所得銻粗精礦為粗選精礦和掃選精礦合并產品,掃選捕收劑和松醇油用量為粗選用量的一半,后續不再特別說明。

表6 石灰的添加對銻粗精礦指標的影響Table 6 Addition of lime on indexes of antimony roughing concentrate%

由表6 可知,堿性礦漿體系不利于輝銻礦上浮,銻浮選回收率較低,僅為51.26%;未添加石灰時,銻品位及浮選回收率均較優,分別為11.29% 和94.15%。因而后續試驗不添加石灰。

2.2 活化劑種類試驗

硫化銻礦浮選過程中,通常需要添加活化劑對輝銻礦進行活化,合適的活化劑種類是保證較好銻浮選指標的關鍵。相關文獻報道[12],Cu2+、Fe2+、Pb2+、Mn2+等金屬離子對輝銻礦均具有活化作用,故本試驗選擇硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸錳、硝酸鉛藥劑作為活化劑進行對比試驗。采用“1 粗1 掃”流程,在磨礦細度0.074 mm 占74.56%、丁基黃藥400 g/t、松醇油40 g/t 的粗選條件下,考察活化劑種類對銻粗精礦指標的影響,結果見表7。

表7 活化劑種類對銻粗精礦指標的影響Table 7 Activators types on indexes of antimony roughing concentrate

由表7 可知,硫酸銅、硫酸亞鐵、硫酸錳對銻的活化效果均較差,銻浮選回收率低于50%,而硝酸鉛對銻礦物活化能力強,銻浮選回收率大于94%,故后續試驗活化劑選用硝酸鉛。

2.3 硝酸鉛用量試驗

采用“1 粗1 掃”流程,在磨礦細度0.074 mm 占74.56%、丁基黃藥400 g/t、松醇油40 g/t 的粗選條件下,考察硝酸鉛用量對銻粗精礦指標的影響,結果見圖1。

圖1 硝酸鉛用量對銻粗精礦指標的影響Fig.1 Results of lead nitrate dosage on indexes of antimony roughing concentrate

由圖1 可知,隨著硝酸鉛用量的增加,銻粗精礦銻品位先升高后降低,而銻回收率增大。綜合考慮,確定適宜的硝酸鉛用量為400 g/t。

2.4 捕收劑種類試驗

硫化銻礦浮選常用的捕收劑有黃原酸鹽、硫代硫酸鹽、硫氨酯類以及硫氮類。本試驗分別采用丁銨黑藥、乙硫氮、異戊基黃藥、丁基黃藥、M7 捕收劑(丁黃藥與異戊基黃藥按質量比1∶1 比例進行復配)為捕收劑進行對比試驗。采用“1 粗1 掃”流程,在磨礦細度0.074 mm 占74.56%、硝酸鉛400 g/t、松醇油40 g/t 的粗選條件下,考察捕收劑種類對銻粗精礦指標的影響,結果見表8。

表8 捕收劑種類對銻粗精礦指標的影響Table 8 Collectors types on indexes of antimony roughing concentrate

由表8 可知,丁銨黑藥捕收能力較弱,銻粗精礦銻品位較低,銻回收率不高;乙硫氮與丁基黃藥選擇性較好,但捕收能力不及M7 藥劑;異戊基黃藥選擇性與捕收能力均差于M7 藥劑;采用M7 藥劑為銻礦物捕收劑時,銻粗精礦銻品位為14.34%,銻回收率達94.14%。綜合考慮,后續試驗捕收劑選用M7。

2.5 M7 粗選用量試驗

采用“1 粗1 掃”流程,在磨礦細度0.074 mm 占74.56%、硝酸鉛400 g/t、松醇油40 g/t 的粗選條件下,考察M7 粗選用量對銻粗精礦指標的影響,結果見圖2。

圖2 M7 粗選用量對銻粗精礦指標的影響Fig.2 Results of M7 roughing dosage on indexes of antimony roughing concentrate

由圖2 可知,隨著捕收劑M7 粗選用量的增加,銻粗精礦銻回收率不斷增加,而銻品位逐漸下降。綜合考慮,確定適宜的M7 粗選用量為200 g/t。

2.6 磨礦細度試驗

采用“1 粗1 掃”流程,在硝酸鉛400 g/t、M7 200 g/t、松醇油40 g/t 的粗選條件下,考察磨礦細度對銻粗精礦指標的影響,結果見圖3。

圖3 磨礦細度對銻粗精礦指標的影響Fig.3 Results of grinding fineness on indexes of antimony roughing concentrate

由圖3 可知,隨著磨礦細度的增加,銻粗精礦中銻回收率逐漸增加,但當磨礦細度-0.074 mm 含量大于74.56%時,銻粗精礦銻品位下降明顯,而銻回收率提升不大。因此,本試驗適宜的磨礦細度為-0.074 mm 占74.56%。

2.7 分散劑種類試驗

由于試樣中絹云母和碳酸鹽礦物在磨礦過程中易泥化,會對銻粗精礦浮選指標造成不利影響。因此,本試驗采用“1 粗1 掃”流程,在磨礦細度-0.074 mm 占74.56%、硝酸鉛400 g/t、M7 200 g/t、松醇油40 g/t 的粗選條件下,考察分散劑(水玻璃、六偏磷酸鈉、氟硅酸鈉)的添加對銻粗精礦浮選指標的影響,結果見表9。

表9 分散劑種類對銻粗精礦指標的影響Table 9 Dispersants types on indexes of antimony roughing concentrate

由表9 可知,添加水玻璃與氟硅酸鈉分散效果不明顯。相比于不添加分散劑指標,加入200 g/t 六偏磷酸鈉后,銻粗精礦銻品位與回收率均有所提高。故采用六偏磷酸鈉為本試驗礦漿分散劑。

2.8 精選開路試驗

在上述條件試驗的基礎上,進行了精選開路試驗,具體開路試驗流程和條件見圖4,試驗結果見表10。

圖4 開路試驗流程Fig.4 Flowsheet of open-circuit tests

表10 開路試驗結果Table 10 Results of open-circuit tests%

由表10 可知,采用“1 粗2 掃”,銻累計回收率達到94.41%;銻粗精礦精選3 次,銻精礦銻品位可達到43.99%、銻回收率78.26%。

2.9 閉路試驗

在開路試驗的基礎上,考查藥劑累計、中礦礦物分配對浮選的影響,進行了銻硫混合浮選工藝流程閉路試驗,具體閉路試驗流程和條件見圖5,試驗結果見表11。

圖5 閉路試驗流程Fig.5 Flowsheet of closed-circuit tests

表11 閉路試驗結果Table 11 Results of closed-circuit tests%

由表11 可知,在磨礦細度為-0.074 mm 占74.46%的條件下,采用銻硫混合浮選流程,閉路試驗可得到銻品位為35.30%、銻回收率為93.52%的銻精礦。

3 結論

(1)該硫化銻礦石中主要有價元素銻品位為2.16%,銻主要以硫化物的形式存在,氧化率僅為4.15%;銻礦物主要為輝銻礦,少量銻鐵礦和銻鈣石,微量的黃銻礦和硫銻鉛礦,硫化物主要為黃鐵礦;脈石礦物以石英、絹云母和方解石為主。

(2)礦石中輝銻礦的嵌布粒度較粗,主要分布在0.02～2.56 mm 粒級;輝銻礦主要與石英脈石連生,與黃鐵礦連生不緊密;當磨礦細度為-0.074 mm 占74.56%時,銻礦物的單體解離度大于90%。

(3)在磨礦細度-0.074 mm 占74.56%的條件下,以六偏磷酸鈉為分散劑、硝酸鉛為活化劑、M7 為捕收劑、松醇油為起泡劑,采用“1 粗3 精2 掃”的閉路浮選流程,可獲得銻品位為35.30%、銻回收率為93.52%的銻精礦。

(4)該混合浮選工藝銻精礦品位易受原礦中黃鐵礦礦物含量的影響,通過石灰抑制黃鐵礦發現,堿性礦漿會破壞硝酸鉛活化輝銻礦浮選體系,導致輝銻礦不能有效活化上浮;下一步將開展強化銻硫分離基礎研究,進一步提高銻精礦品位。