云南卡房銅鎢浮選尾礦回收螢石

趙榮 ，宋寶旭 ，普久然 ，吳杰 ，陳明波 ，周永星

（1.云南錫業股份有限公司卡房分公司，云南 個舊 661000；2.遼寧科技大學礦業工程學院，遼寧 鞍山 114001）

螢石是氟化物中最重要的礦物，從世界范圍來看，近幾年螢石產品的需求呈相對平衡、適度增長之勢，并且越來越集中在螢石下游產業——氫氟酸的需求上，由于氫氟酸是氟化工行業重要的原料，因此，許多發達國家把螢石資源做為一種重要的戰略物資進行儲備[1]。

云南個舊礦田是我國乃至世界上最大的錫多金屬礦區，共伴生組分多且價值巨大，云錫集團也一直非常重視錫多金屬礦中共伴生礦產資源的綜合利用。近年來，云錫集團卡房分公司新探獲了編號為I-51的多金屬礦體，礦石除有價元素銅、鎢以外，仍有平均品位20%以上的螢石資源，經濟價值不容小視。由于選廠現有生產流程以銅、鎢的回收為主，螢石資源暫未得到有效的回收利用，如何從銅鎢浮選尾礦中回收這部分螢石資源，已經成為云錫卡房分礦的迫切需求。

隨著工業生產的發展，人們對螢石產品的質量要求愈來愈高[2-3]，尤其對其中SiO2、S、P、CaCO3等雜質含量的要求。浮選仍然是現階段螢石回收的主要方法，國內外研究主要集中在浮選藥劑的研制和流程結構的優化兩方面：浮選藥劑研制方面，油酸、油酸鈉、氧化石蠟皂都是螢石浮選常用的捕收劑[4-5]，水玻璃、酸化水玻璃、六偏磷酸鈉是螢石浮選常用的抑制劑[6-7]，如何尋找對螢石有選擇性的捕收劑和對脈石礦物有效的抑制劑是螢石浮選的關鍵所在；流程結構優化方面，主要是浮選中礦的處理，一般包括循序返回、集中返回粗選、集中再磨返回、中礦單獨處理等[8-9]，采用針對性的浮選中礦處理方法是獲得高質量螢石精礦的重要手段。

本論文以云南卡房礦區銅鎢浮選尾礦為研究對象，針對其中富含的伴生螢石礦產資源，在工藝礦物學研究基礎上，開展了詳細的螢石選礦小型實驗研究，獲得了合格的螢石精礦，為相關技術的產業化應用提供了理論依據，相關研究成果也可為國內外同類礦山共伴生螢石資源的綜合利用提供借鑒。

1 實驗物料和方法

1.1 實驗物料

本研究實驗物料取自云錫卡房選廠生產的銅鎢浮選尾礦，主要元素分析結果見表1。

表1 銅鎢浮選尾礦主要元素分析結果/%Table 1 Analysis results of major elements of copper and tungsten flotation tailings

結果表明，銅鎢浮選尾礦中的CaF2含量高達31.98%，已經達到了綜合利用要求，雜質元素主要以SiO2、CaCO3為主。為了進一步查明礦物類型，采用礦物鑒定與表征系統（AMICS），對銅鎢浮選尾礦進行了主要礦物組成測定，測定結果見表2。

表2 銅鎢浮選尾礦礦物組成測定結果Table 2 Results of mineral composition of copper tungsten flotation tailings

結果表明，除螢石礦物以外，脈石礦物以鈣鐵輝石、石英、長石為主，值得注意的是，以鈣鐵輝石為主的含鐵脈石礦物[10-11]，由于化學組成中含有一定量的鐵元素，因此具有了不同程度的弱磁性，能否采用磁選預先脫除鈣鐵輝石等含鐵脈石礦物值得關注。

為了進一步查明螢石礦物的解離特性，對原礦中螢石礦物的嵌布粒度進行了測定，測定結果見圖1，結果表明，螢石整體嵌布粒度集中在0.08～0.64 mm，屬粗中粒嵌布。同時對銅鎢浮選尾礦中的螢石單體解離度進行了測定，結果表明，螢石單體解離度可以達到95%以上?？梢钥吹?，卡房礦區的螢石礦物屬于易解離礦物，解離后也屬于選礦易回收粒級，為螢石資源的綜合利用創造了較好的條件。

圖1 原礦中螢石的嵌布粒度測定結果Fig.1 Measurement of embedded particle size of fluorite in raw ore

為了進一步查明螢石礦物的粒度特性，對銅鎢浮選尾礦進行了粒度組成分析，結果見表3。結果表明，在銅鎢浮選尾礦中，螢石礦物主要集中在-0.074+0.02 mm粒級，屬磁選、浮選等物理選礦法適宜回收的粒度范圍。

表3 銅鎢浮選尾礦粒度組成分析結果Table 3 Analysis results of particle size composition of copper tungsten flotation tailings

1.2 實驗方法

根據礦石性質，物料中螢石單體解離度已經達到了95%，因此無需磨礦。由于物料中含有大量的以鈣鐵輝石為主的磁性脈石礦物，能否在螢石浮選前預先脫除這部分磁性脈石礦物值得關注?？紤]到實驗物料為銅鎢浮選尾礦，螢石已經在鎢浮選時與抑制劑作用過，也必須在螢石浮選前消除這部分藥劑的影響[12-13]。基于此，在螢石浮選前進行了預處理方案的對比實驗，分別進行了直接浮選、磁選-浮選和脫藥-浮選的對比實驗研究。

在磁選實驗時，弱磁選采用濕式滾筒弱磁選機，強磁選采用長沙礦冶研究院購置的電磁夾板式強磁選機（CRIMM DCJB70-200），可以適時調整強磁選磁場強度。

脫藥實驗采用濃縮脫藥法[14-15]，采用攪拌槽對礦漿進行攪拌，攪拌2 h后，靜置1 h，抽取上層溶液后再加入清水，如此反復4～5次后再給入浮選。

螢石浮選實驗主要采用XFD型單槽浮選機，粗選和掃選主要采用1.5 L浮選槽，精選根據礦漿量分別采用1.0、0.5 L的浮選槽。在藥劑制度方面，調整劑分別選擇硫酸、水玻璃和酸化水玻璃進行了對比實驗，捕收劑分別選擇了油酸鈉和氧化石蠟皂進行了對比實驗。在流程結構方面，在浮選閉路實驗時，對中礦產率比較大的精選1中礦，進行了中礦返回粗選和中礦返回掃選的對比實驗。

2 結果與討論

2.1 預處理實驗

預處理實驗分別進行了直接浮選、磁選-浮選和脫藥-浮選三種方案的對比實驗，實驗流程見圖2，實驗結果見表4。

表4 預處理方案對比實驗結果Table 4 Comparative test results of pretreatment programmes

實驗結果表明，直接浮選僅能獲得CaF2品位不足80%的螢石粗精礦，而采用磁選-浮選和脫藥-浮選，均可獲得CaF2品位大于80%的螢石粗精礦，其中磁選-浮選方案更能獲得CaF2品位接近90%的螢石粗精礦，考慮到螢石的綜合利用更注重獲得高品位的螢石精礦，綜合比較，最終采用磁選-浮選方案。

2.2 磁選拋尾實驗

為了確定磁選拋尾適宜的磁場強度，進行了磁場強度的條件實驗，實驗流程見圖3，實驗結果見表5。

圖3 磁場強度條件實驗流程Fig.3 Test flow of magnetic field strength conditions

表5 磁場強度條件實驗結果Table 5 Test results of magnetic field strength conditions

實驗結果表明，當磁場強度超過0.4 T后，磁選產品4的作業產率僅為9.88%，但CaF2品位卻高達18.59%，螢石作業占有率為5.50%，也明顯高于其他磁選產品，基于此，為了最大限度保證螢石回收率，最終確定磁選拋尾磁場強度為0.40 T。

2.3 螢石浮選實驗

（1）藥劑制度的選擇

在磁選后，為了進一步提高螢石的可浮性，常常需要添加一定量的調整活化螢石的浮選行為，并同時抑制方解石、石英等脈石礦物，常用的調整劑包括硫酸、水玻璃和酸化水玻璃，本研究分別進行了上述三種調整劑的用量實驗，實驗流程采用一次粗選和一次掃選的流程結構，粗選泡沫和掃選泡沫合并做為粗精礦，捕收劑選擇油酸鈉，并固定粗選用量為400 g/t，掃選用量為100 g/t，浮選時間分別為3 min和1.5 min，實驗結果見圖4。

圖4 調整劑種類及用量實驗結果Fig.4 Test results of adjuster type and dosage

加入調整劑后，螢石作業回收率可由87.22%提高至90%以上，其中采用酸化水玻璃做調整劑時，螢石粗精礦品位可達到85%左右，高于硫酸和水玻璃，綜合考慮，最終選擇酸化水玻璃做調整劑，并確定其用量為5000 g/t。

為了確定適宜本礦石中螢石浮選的捕收劑，分別選擇油酸鈉和氧化石蠟皂進行了用量實驗，實驗流程采用一次粗選和一次掃選的流程結構，粗選泡沫和掃選泡沫合并做為粗精礦，調整劑酸化水玻璃粗選用量為5000 g/t，浮選時間分別為3 min和1.5 min，實驗結果見圖5。

圖5 捕收劑種類及用量實驗結果Fig.5 Test results of trapping agent type and dosage

結果表明，采用油酸鈉做捕收劑，螢石粗精礦品位和作業回收率均明顯優于氧化石蠟皂，綜合考慮，選擇油酸鈉做捕收劑，并確定其用量為400 g/t。

（2）流程結構的優化

在上述較優的藥劑條件下，進行了浮選閉路實驗，重點對中礦產率比較大的精選1中礦的返回點進行了對比，分別進行了返回粗選和返回掃選一的對比實驗，實驗流程見圖6，實驗結果見表6。

圖6 中礦返回方案對比實驗流程Fig.6 Test flow of the comparison of the medium ore return programme

表6 中礦返回方案對比實驗結果Table 6 Comparison test results of the medium ore return scheme

結果表明，返回粗選方案最終獲得的螢石精礦品位僅為90.79%，而采用返回掃選1方案，螢石精礦品位可提高至96.13%，綜合考慮，對于本礦石，選擇返回掃選1方案。

2.4 綜合實驗指標

最終確定的螢石回收全工藝流程見圖7，綜合實驗指標見表7。

圖7 全工藝流程Fig.7 Full process flow

表7 全流程綜合實驗指標Table 7 Comprehensive test indicators for the whole process

3 結 論

（1）卡房銅鎢浮選尾礦中的CaF2含量高達31.98%，已經達到了綜合利用要求；脈石礦物以鈣鐵輝石、石英、長石為主，其中以鈣鐵輝石為主的含鐵脈石礦物具有弱磁性；螢石整體屬粗中粒嵌布，單體解離度可以達到95%以上。

（2）選礦實驗研究進行了直接浮選、磁選-浮選和脫藥-浮選的方案對比實驗，其中強磁選可以有效脫除以鈣鐵輝石為主的磁性脈石礦物，適宜的磁場強度為0.4 T，減少了脈石礦物對螢石浮選的干擾，螢石入選品位可由32%提高至40%以上。

（3）螢石浮選采用“一粗兩掃六精”的流程結構，選擇酸化水玻璃做調整劑，選擇油酸鈉做捕收劑，對中礦產率較大的精選1中礦返回至掃選1作業，最終獲得了CaF2品位為96.27%、回收率為88.85%的螢石精礦產品，實現了卡房礦區螢石資源的高效綜合利用。