对难选锌铁硫矿的选矿试验研究

某锌硫铁多金属矿主要回收元素为锌、硫、铁。锌矿物主要为铁闪锌矿,闪锌矿中类质同象铁含量高达15%以上;硫矿物主要为磁黄铁矿,少部分为黄铁矿,硫化矿中铁占近1/4,磁铁矿中铁占全铁2/3左右,其它为非磁性氧化铁、硫化铁。有价值矿物呈不均匀嵌布,矿物共生及交代关系复杂。试验研究工作的主要内容为铁闪锌矿、磁黄铁矿、磁铁矿相互分离。

某难选锌硫铁多金属矿石中主要金属矿物依次为磁铁矿、磁黄铁矿、铁闪锌矿、黄铁矿及其他氧化铁矿物,锌、铁、硫为主要有价元素。锌物相分析表明,硫化相占86%,硫化相分析表明主要以硫化物形式存在,少量单质硫,硫化物主要以磁黄铁矿为主,其次为铁闪锌矿,黄铁矿。磁铁矿是炼铁的主要工业矿物,等轴晶系,晶形呈八面体,少数呈菱形十二面体,集合体为散粒状或致密块状,颜色和条痕均为铁黑色,硬度5.5~6.0,密度4.5~5.2g/cm³,具有强磁性,比磁化系数为0.092cm³/g。磁黄铁矿是工业上炼硫(包括制造硫酸等)的矿物之一,由于其理论含硫量低(37%~41%)以及储量有限,其应用远不如黄铁矿广泛。磁黄铁矿属六方晶系,一般均呈散步状态和致密块状产出,硬度为0.0043cm³/g。磁黄铁矿与磁铁矿同属强磁性矿物,在弱磁场中很容易与其他矿物分离,而磁黄铁矿与磁铁矿之间的磁选分离几乎是不可能的。磁黄铁矿具有易碎、易泥化、易氧化的特点,是容易被抑制和较难浮的硫化铁矿物。合理使用调整剂和选择有效的捕收剂是强化磁黄铁矿浮选的两个重要方面。铁闪锌矿是目前发现的3种硫化锌矿物之一。闪锌矿含铁6%以上时称为铁闪锌矿;含铁12%时称为高铁闪锌矿;铁含量达18%以上时可以称为超高铁闪锌矿。铁闪锌矿随其晶格中铁离子含量增加,颜色由浅变深,当铁离子含量达到20%左右时,就变成黑色或者黑褐色。铁闪锌矿的可浮性比闪锌矿的可浮性低,含铁量越高,可浮性就越差。铁闪锌矿含铁的多少,除影响其可浮性外,还影响其磁性强弱。铁闪锌矿的磁性强弱与铁含量成正比,含铁愈高,磁性愈强。一般当磁选的磁感应强度为0.2~0.3T时,铁闪锌矿可进入到磁性产品中。

本试样样硫主要以磁黄铁矿为主,锌为铁闪锌矿,由于这两种矿物可浮性非常接近,给分离带来了困难,另外,矿石中存在大量磁铁矿,磁铁矿与磁黄铁矿之间存在较强的磁力团聚作用,必然给硫回收和铁精矿脱硫带来难度,这决定了它是一种难以处理的矿物。

矿石中主要回收矿物为铁闪锌矿、黄铁矿(包括磁黄铁矿)和磁铁矿,关键在于磁黄铁矿与磁铁矿、磁黄铁矿与闪锌矿的有效分离。依据矿物特性,必须采用磁浮联合流程。若采用磁选-浮选流程,磁性很强的磁黄铁矿进入磁铁矿产品中,要有效回收这一部分硫化矿并使铁精矿中硫含量降至1%以下,需对磁选精矿进行浮选脱硫。但磁选产品的磁团聚现象将严重影响浮选效果,增加铁精矿降硫的难度;而且先磁选的过程中进一步增加磁黄铁矿的氧化、泥化程度,增加脱硫难度。因此,对该矿而言,先采用浮选将硫化矿尽可能多地回收,使浮选尾矿中硫含量降至1.0%以下,再将浮选尾矿进行弱磁选得铁精矿,应为比较合理的流程。对于先浮后磁也进行了多种方案比较:锌硫混浮、选锌后硫、先硫后锌。探索试验表明采用锌硫混浮方案则锌硫较难分离,锌、硫均难成产品,主要是磁黄铁矿活化后较难抑制,另外试验中发现锌需要在较高ph值条件下才能充分上浮,在弱酸或弱碱条件下即使靠硫酸铜和黄药强拉,在锌硫分离时也易掉槽。在高ph值条件下浮选,则硫难以充分回收,在磁选时势必进入铁精矿。基于低碱条件下锌比硫上浮慢,探索在弱酸性条件下优先选出可浮性较好的硫(往往较难抑制),试验表明可以生产部分高品位的硫精矿,也有利于后续作业。

试验中使用硫化铜活化磁黄铁矿,以丁黄药为捕收剂。由多组对比试验看,磁黄铁矿在介质ph=5~6条件下可浮性最好,使用硫酸调整矿浆ph值,有利于清洗磁黄铁矿表面,使之易于与捕收剂作用,浮选尾矿含硫最低,便于降低磁选精矿的含硫量。为尽可能降低浮选尾矿含硫,在优先选出部分可浮性较好的硫后,探讨先活化后锌硫混浮再分离,尾矿是可降低,但锌硫分离更加困难,况且这部分锌硫分离出的硫不成产品,于是放弃了该方案,主干流程采用先硫后锌再锌硫分离。为保证锌精矿质量,磁黄铁矿抑制剂的选择是关键。先后采用大量石灰抑制、漂白粉氧化抑制、有机抑制剂抑制等,最终采用钙离子加腐植酸钠后充气抑制效果较好(充气时间很关键),开路试验锌品位达到45%。

试验中矿石主要回收对象是铁闪锌矿、磁黄铁矿和磁铁矿。试验采用浮选-磁选工艺流程,经过适当调节ph值和抑锌,首先产出部分可浮性较好的优质硫精矿,再活化选锌,磁选之前采用组合活化剂活化可浮性较差的磁黄铁矿,浮选尾矿磁选产出铁精矿,锌、铁、硫都得到了有效回收。磁黄铁矿抑制剂的选择是锌硫分离的关键,氯化钙加腐植酸钠后充气能成功的选择性抑制磁黄铁矿,实行硫酸铜活化、丁黄药捕收后铁闪锌矿和磁黄铁矿的分离。由于矿样中硫主要为磁黄铁矿,磁黄铁矿分子及晶体结构决定其可浮性差、表面易氧化及性脆易泥化等特性,给选别造成不利的影响,同时为了有效回收锌,必须对其进行抑制,虽然采取有效活化剂降低浮选尾矿含硫至0.5%左右,但在磁选时仍然富集,使得选成铁中硫超标。



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