大西溝鐵礦選礦廠尾礦綜合利用試驗(yàn)研究

張 強(qiáng) 李有倉(cāng) 趙彥鋒 馮開旺

（陜西大西溝礦業(yè)有限公司）

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，金屬礦山選廠數(shù)目增加、規(guī)模擴(kuò)大，尾礦的堆積量不斷上升，礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)所帶來的環(huán)境壓力也越來越大［1］。自2020年起，應(yīng)急管理部等有關(guān)部門印發(fā)《防范化解尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)工作方案》，全國(guó)尾礦庫(kù)數(shù)量原則上只減不增。尾礦庫(kù)建設(shè)審批難度進(jìn)一步加大，且投資運(yùn)行費(fèi)用較高，加強(qiáng)尾礦的綜合利用與資源化成為礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，也成為企業(yè)緩解資源、環(huán)境及安全等多重壓力的必由之路［2］。當(dāng)前，礦山企業(yè)加快推進(jìn)尾礦減量化、資源化利用顯得尤為重要［3］。

大西溝鐵礦屬海相沉積型菱鐵礦礦床，礦床的金屬礦物主要有菱鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦，其次為黃銅礦、磁黃鐵礦等，非金屬礦物主要是重晶石、石英、鐵白云石，其次為方解石、絹云母等［4］，鐵礦石呈“貧、細(xì)、雜”的難分選特征。由于受開發(fā)利用技術(shù)水平、生產(chǎn)設(shè)備等制約，部分有價(jià)礦物未得到很好的利用而進(jìn)入尾礦庫(kù)。經(jīng)過30 多年的生產(chǎn)，該選礦廠尾礦庫(kù)尾礦堆存量達(dá)2 900 萬t，故對(duì)尾礦資源進(jìn)行綜合利用研究，提取尾礦中的目的礦物，最大限度地利用尾礦資源，既有利于企業(yè)綠色低碳可持續(xù)發(fā)展，又可促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)對(duì)資源安全的支撐保障［5］。

1 原礦性質(zhì)

2022 年底，大西溝鐵礦委托地質(zhì)隊(duì)對(duì)尾礦資源進(jìn)行了勘探評(píng)估，共施工鉆孔30個(gè)，完成鉆探進(jìn)尺共計(jì)1 359.4 m，采集各類樣品900余件。試樣為多個(gè)鉆孔不同深度的勘探取樣，樣品混勻縮分后進(jìn)行取樣分析。對(duì)尾礦砂綜合樣進(jìn)行化學(xué)多元素、鐵物相及粒度篩析，結(jié)果見表1～表3。

注：Au、Ag 含量單位為g/t。

由表1、表2可知，礦樣中可供選礦回收的主要元素是鐵，鐵品位14.57%；Cu、S、K2O 和BaSO4的含量分別為0.067%，3.06%，2.86%，7.72%，均可作為綜合回收的對(duì)象；鐵主要賦存在碳酸鹽中，分布率為52.98%，非金屬礦物組分主要為SiO2，次為Al2O3和K2O。

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由表3 可知，礦樣中+0.074 mm 粒級(jí)產(chǎn)率為82.38%，粒級(jí)金屬分布率較高；微細(xì)粒-0.025 mm 粒級(jí)含量占7.14%，粒級(jí)金屬分布率較低。

2 試驗(yàn)研究

2.1 方案確定

前期對(duì)大西溝尾礦樣分別擬定了“先富集選鐵后浮銅硫”與“先浮銅硫后富集選鐵”2 條技術(shù)路線。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)礦樣先進(jìn)行強(qiáng)磁選時(shí)，礦樣中部分含銅、含硫礦物跟隨鐵進(jìn)入強(qiáng)磁精礦中，對(duì)后期鐵精礦品質(zhì)有影響，且銅、硫等有價(jià)元素流失較多。因此，確定采用“先浮銅硫后富集選鐵”的工藝技術(shù)路線。

2.2 銅硫浮選試驗(yàn)

在銅硫浮選階段分別開展優(yōu)先浮銅和銅硫混合浮選流程試驗(yàn)，結(jié)果表明，優(yōu)先浮銅流程對(duì)銅精礦品位提升及銅回收效果更好，后續(xù)選擇優(yōu)先浮銅試驗(yàn)流程。

在不同磨礦細(xì)度下進(jìn)行銅硫浮選試驗(yàn)，考查不同磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)工藝流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4 可知，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm80%時(shí)，可獲得銅品位20.25%、銅回收率60.44%的銅精礦，硫品位35.33%，硫回收率68.99%的硫精礦，指標(biāo)較好。

2.3 浮尾磁選試驗(yàn)

對(duì)磨礦細(xì)度-0.074 mm80%時(shí)浮選閉路的尾礦樣進(jìn)行磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)固定弱磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度為126 mT，進(jìn)行強(qiáng)磁選磁場(chǎng)強(qiáng)度試驗(yàn)。磁選試驗(yàn)工藝流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

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由表5 可知，在粗選磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 300 mT，精選磁場(chǎng)強(qiáng)度為1 100 mT 時(shí)，可獲得全鐵品位26.20%、鐵回收率72.20%的鐵精礦，試驗(yàn)結(jié)果最佳。

2.4 強(qiáng)磁尾礦綜合回收試驗(yàn)

浮選—強(qiáng)磁選的尾礦中BaSO4含量12.70%，K2O含量3.74%，故考慮對(duì)重晶石、云母進(jìn)行綜合回收，試驗(yàn)工藝流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

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由表6可知，采用強(qiáng)磁尾礦綜合回收閉路試驗(yàn)工藝流程，獲得了BaSO4品位95.41%、回收率70.59%的重晶石精礦，K2O品位5.22%、回收率77.22%云母精礦。

3 浮—磁—浮全流程閉路試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行浮—磁—浮全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

由表7可知，采用浮—磁—浮全流程閉路試驗(yàn)工藝流程，可獲得銅品位20.25%、銅回收率60.44%的銅精礦，硫品位35.33%、硫回收率68.99%的硫精礦，全鐵品位26.19%、全鐵回收率67.54%的鐵精礦，BaSO4品位95.44%、BaSO4回收率65.26%的重晶石精礦，K2O品位5.22%、K2O回收率56.72%的云母精礦。

4 結(jié) 論

（1）通過對(duì)大西溝鐵礦尾礦進(jìn)行礦石性質(zhì)研究，查明了目的元素鐵及伴生元素的礦物組成，制定了先浮銅硫，浮選尾礦強(qiáng)磁選鐵，磁選尾礦浮選重晶石和云母的綜合回收方案，最大限度地提高了資源的綜合利用率。

（2）采用浮—磁—浮全流程閉路試驗(yàn)工藝流程，獲得了銅、硫、重晶石及云母4種合格的精礦產(chǎn)品，并對(duì)鐵進(jìn)行了富集，可用作磁化焙燒原料。該試驗(yàn)尾礦利用率達(dá)78.61%，可為大西溝尾礦資源的開發(fā)利用提供可靠的技術(shù)依據(jù)。

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