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细粒锡石浮选的试验研究和工业化应用
细粒锡石浮选的试验研究和工业化应用
王烨、仇云华、张慧、温晓娜
(云南锡业研究院有限公司,云南个旧661000)
摘要:
本文对云南某选厂硫化矿系统的泥矿进行了选矿试验研究,通过旋流器脱泥、浮选除硫、锡石浮选的工艺,从锡品位为0.380%的给矿中获得了品位和回收率分别为8.47%和43.10%的锡精矿,锡石浮选作业回收率为78.13%。
工业生产试验取得了与室内小试试验较为接近的指标,其结果进一步证明了锡石浮选工艺处理此类细粒级锡石具有明显的优势。
关键词:
细粒锡石;旋流器脱泥;浮选除硫;锡石浮选
Experimentalresearchandindustrialapplicationofflotationinfinecassiterite
WANGYe,QIUYunhua,ZHANGHui,WENXiaona
(YunnanTinResearchInstituteCo.,Ltd,GejiuYunnan661000,China)
Abstract:
ThispaperstudiedthebeneficiationexperimentsonmudoreofsulphideoresystemsinadressingplantinYunnanprovince.Thetinconcentratewithgradeandrecoveryof8.47%and43.10%wasobtainedfromfeedof0.380%tinthroughprocessesofdeslimingbyhydrocyclones,desulfurizingbyflotationandcassiteriteflotation.Operationrecoveryofcassiteriteflotationwas78.13%.Theindustrialproductiveexperimentshadobtainedtheindexesclosetobenchscaleexperiments.Theseresultsfurtherprovedthatcassiteriteflotationprocesshasobviousadvantagesintreatingthiskindoffinecassiterite.
Keywords:
finecassiterite;deslimingbyhydrocyclones;desulfurizingbyflotation;cassiteriteflotation
根据美国地质调查局的统计数据显示,2017年全球锡矿产量为29万吨,当年中国锡矿产量位居世界第一,占全球产量的34.5%。
由于锡石与脉石组分的比重差异较大,所以重选是锡石选别的主要方法,并得到了广泛应用。
锡石具有硬度大、密度高、性脆等力学性质,在磨矿过程中很容易被过粉碎,用重选方法回收这部分细粒级锡石的局限性较大,从而造成锡金属大量流失。
据统计,我国损失的锡金属有80%从矿泥中流失,全世界约有三分之一的锡矿石以细粒级形式损失掉,而且随着原生锡矿资源的不断开采,锡矿入选品位越来越低,因此加强对细粒级锡石的回收对提高锡矿资源的回收率和利用率具有重要意义。
与重选相比,浮选的有效回收粒度下限要低得多,因此,学者们从20世纪30年代就开始研究锡石浮选技术。
1937年,世界上第一座锡石浮选厂建成投产。
近年来,我国的锡石浮选技术也取得了一定的进展,云南华联锌铟公司、内蒙黄岗矿业公司和部分私人选厂已将锡石浮选技术进行了工业化应用并取得了较好的分选指标。
云锡是中国锡产量最大的企业,每年生产销售锡金属约7万吨,选矿工艺多年来一直采用全重选回收砂矿中的粗粒级锡石和泥矿中的细粒级锡石。
云锡的锡矿石具有入选品位低,锡石结晶粒度细,含铁、硫、砷等杂质多,锡与铁致密结合等特点。
细粒级锡石重选回收率低的问题较为突出。
本文针对云锡某选厂的矿泥开展了一系列锡石浮选试验研究并进行了工业化应用,试验获得了较好的技术指标,该技术的工业化应用为选厂创造了较好的经济效益,对同类别细粒级锡石的浮选回收起到了示范作用[1-5]。
1物料性质
矿样取自云锡某选厂硫化矿系统的旋流器溢流,即泥矿重选系统的给矿。
1.1多元素分析及物相分析
物料的多元素分析和物相分析分别见表1和表2。
表1物料多元素分析结果/%
Table1Multielement analysisresultsofthesample/%
元素
Sn
S
Fe
Zn
CaF2
MgO
SiO2
Al2O3
CaO
含量(%)
0.380
1.16
13.72
0.044
4.48
4.20
18.44
3.98
25.90
表2物料锡、铁相分析结果/%
Table2Analysisresultsoftinandironphaseofthesample/%
相态
酸不溶锡
酸溶锡
总锡
赤(褐)铁矿
菱铁矿
磁铁(黄)矿
硅酸铁
黄铁矿、硫化铁
总铁
含量(%)
0.330
0.0063
0.3363
10.06
1.62
0.516
0.550
0.650
13.396
分布率(%)
98.13
1.87
100.00
75.10
12.09
3.85
4.11
4.85
100.00
由表1和表2可知,物料含锡0.380%,其中酸不溶锡占98.13%,是回收的主要锡矿物;物料的钙含量较高,还含有一定量的硫和铁,铁主要以赤(褐)铁矿的形式存在,磁性铁含量较低。
1.2粒度分析
物料粒度分析结果见表3。
表3物料粒度组成分析结果/%
Table3Particlesizedistributionanalysisofthesample/%
粒级
(mm)
产率
品位
金属率
本级
累计
锡
累计
锡
累计
+0.074
1.24
0.112
0.41
水析0.074
1.08
2.32
0.206
0.156
0.66
1.07
0.037
15.19
17.51
0.270
0.255
12.16
13.23
0.019
27.13
44.64
0.510
0.410
41.04
54.27
0.010
7.22
51.86
0.366
0.404
7.84
62.11
0.005
11.79
63.65
0.276
0.380
9.65
71.76
-0.005
36.35
100.00
0.262
0.337
28.24
100.00
合计
100.00
0.337
100.00
由表3可知,物料-10μm粒级的产率高达48.14%,金属率为37.89%,这部分锡石用常规浮选很难回收,因此对锡金属的回收会有较大影响。
1.3工艺矿物学分析
由工艺矿物学研究结果可知,物料所含金属矿物主要为赤铁矿、褐铁矿和磁黄铁矿,三者矿物量合计为11.65%;主要含锡矿物为锡石,矿物量为0.25%;脉石矿物的矿物量约为36.64%,其中以方解石、白云石、石英、钠长石、白云母和萤石为主,其次为绿泥石、阳起石、透闪石、电气石、石榴石、符山石,可见少量辉石、角闪石。
锡的载体矿物有三种:
锡石、黝锡矿、硫锡矿,以锡石为主,黝锡矿、硫锡矿含量较低。
锡石单体解离度测定结果见表4。
表4锡石单体解离度测定结果/%
Table4Mineralliberationdegreeofcassiterite/%
粒级/μm
+74
-74~+37
-37~+19
-19~+10
合计
单体解离度
0.55
9.36
37.00
7.54
54.45
从表4结果可知,物料中的锡石单体主要分布在-37~+19μm粒级,但物料总体单体解离度较低,+10μm以上粒级单体解离度合计仅为54.45%,较低的单体解离度对锡石的浮选回收将会产生不利影响。
在透光显微镜或反光显微镜以及扫描电镜下对呈结合体形式(毗连镶嵌、包裹嵌布)产出的锡石的工艺(结晶)嵌布粒度进行分析、测定和统计,其分析测定结果表明:
试料中呈毗连镶嵌、包裹嵌布形式产出的锡石工艺(结晶)粒度主要集中在+100μm、50~100μm、25~50μm、12.5~25μm四个级别中,其分布率分别为26.09%、17.39%、26.09%、15.22%,累计达84.79%;呈-12.5μm以下级别毗连镶嵌镶嵌、包裹嵌布形式产出的锡石相对较少,分布率累计占15.21%,泥矿中以结合体形式产出的锡石工艺(结晶)嵌布粒度粗细不均。
综上所述,该物料粒度偏细,-10μm粒级物料所含金属率和产率都较高,+10μm粒级物料的单体解离度偏低、连生体含量很高,且物料中铁矿物的矿物量较高,锡石与铁矿物的共生嵌布关系复杂,这些因素都将会制约锡石的选别和回收。
2试验研究
从相关文献、资料可以看出,微细泥、硫化物、铁矿物均是影响锡石浮选的主要因素,在进入锡石浮选前要尽量做到“三脱”[6]。
针对本物料性质的分析,为了减少矿泥对浮选药剂的消耗和对浮选作业的恶化效果,尽量提高精矿品位和富集比,需对物料进行脱泥;物料中硫化物含量较高,硫化物会对锡石浮选产生不利影响,因此需对脱泥后的物料进行脱硫处理;物料中含有较高的氧化铁矿物,为了减少其对浮选作业和精矿质量的影响,对脱硫后的物料进行了磁选脱铁探索试验,最后再进行锡石浮选。
2.1旋流器脱泥试验
物料-10μm粒级的产率和金属率都较高,需对物料脱泥来减少矿泥对后续浮选作业的影响。
试验采用Φ100mm长锥旋流器对物料进行三段分级脱泥,分级脱泥结果见表5。
表5旋流器脱泥结果/%
Table5 Deslimingresultsofhydrocyclone
产品
产率
品位
回收率
沉砂
42.70
0.477
56.28
溢流
57.30
0.276
43.72
给矿
100.00
0.362
100.00
从表5可知,经过三次脱泥后总沉砂产率为42.70%,回收率为56.28%。
对沉砂进行了粒度分析,结果表明-10μm粒级的产率小于10%,大部分矿泥被脱除,为后续浮选试验提供了较好的条件。
2.2浮选脱硫试验
对二次和三次分级脱泥的沉砂先后进行了浮选脱硫试验,用硫酸铜、丁黄药和2#油来脱除硫化物,将经过一次粗选除硫后的尾矿合并作为锡石浮选的给矿,锡石浮选给矿的锡品位和对原矿回收率分别为0.497%和55.16%,-10μm粒级的产率降到了8.03%,锡金属率为5.44%。
2.3磁选除铁试验
由于试料含铁较高,采用高梯度磁选机,对二次脱泥沉砂除硫后的尾矿进行了磁选除铁的探索试验。
试验结果表明,在场强为238740A/m~716220A/m的范围内,随着磁场强度增大,铁精矿产率、品位及回收率均有所提高;同时,锡损失率也随之增大,非磁产品锡品位未得到富集。
磁性产物含锡较高(含锡品位与给矿接近)、锡的损率失高(47~59%),除铁效果不理想,磁选试验的结果进一步说明了该物料中的锡铁共生关系紧密。
因此,后续试验未增加磁选作业。
2.4锡石浮选条件试验
对脱泥除硫后的物料进行锡石浮选试验。
为了优化流程和药剂,进行了一系列条件试验。
2.4.1捕收剂种类及用量试验
锡石浮选捕收剂主要有脂肪酸、胂酸、膦酸、烷基磺化琥珀酰胺酸和羟肟酸及它们的衍生物等。
本试验进行了7种捕收剂及其用量的条件试验,由于苄基胂酸在所试验的pH范围内的指标都很差,故未对其进行比较。
A1、A2、B1、B2、C1、C2均为羟肟酸类捕收剂。
捕收剂较佳用量下的试验结果见表6。
表6各种捕收剂较佳条件粗选作业指标对比/%
Table6Indexescomparisonofbetterconditionofvariouscollectorinrougheroperation/%
捕收剂名称
B1
C1
B2
A1
C2
A2
产率(%)
15.50
17.12
18.12
19.12
22.20
10.92
品位(%)
2.70
2.75
2.48
2.52
2.01
3.46
回收率(%)
89.71
91.23
89.59
93.13
94.07
73.67
富集比(倍)
5.79
5.33
4.94
4.87
4.24
6.75
捕收剂费用(元/t)
47
45
30
30
32
52.5
综合考虑精矿产率、品位、回收率,扫选泡沫回收率,尾矿金属损失率等指标,以及药剂费用等,筛选出A1、C1、B2三种捕收剂,进一步开展条件优化试验。
2.4.2pH调整剂种类及用量试验
pH调整剂用来调节矿浆的酸碱度,用以控制矿物表面特性、矿浆化学组成以及其他各种药剂的作用条件、改变矿物颗粒在矿浆中的性质差异,从而改善浮选效果。
对A1、C1、B2三种捕收剂较佳用量下的pH调整剂种类及用量进行了试验,所用调整剂为常规无机酸和碱,较佳用量下的试验结果见表7。
由表7可知,这三种捕收剂对矿浆pH较敏感,对于该试料,A1、B2、C1三种捕收剂适宜的使用环境均为弱酸性,矿浆pH=5.5~6.0时浮选指标较好。
表7较佳pH调整剂用量下的试验指标汇总/%
Table7IndexessummariesofbetterdosageofpHregulator/%
捕收剂及用量/g/t
pH
给矿品位/%
粗选精矿/%
产率
品位
回收率
富集比
A1500
5.5~6.0
0.494
16.66
2.45
82.56
4.96
C12200
5.5~6.0
0.517
15.24
2.97
87.59
5.75
B2600
5.5~6.0
0.485
14.18
2.95
86.11
6.07
2.4.3活化剂和抑制剂用量试验
Pb2+离子对锡石具有活化作用,故开展了Pb(NO3)2的用量试验,试验所用捕收剂A1为500g/t、pH=5.5~6.0、P86为150g/t。
试验结果表明,Pb(NO3)2对锡石有一定的活化作用,其用量为150~450g/t时可提高回收率1.2~3.2个百分点,但是,锡品位略下降。
综合考虑提高回收率与增加药剂费用的关系,粗选时不添加Pb(NO3)2。
根据矿石性质,筛选栲胶、六偏磷酸钠、腐殖酸钠三种抑制剂及水玻璃+氟硅酸钠组合抑制剂开展用量条件试验,试验中pH=5.5~6.0、捕收剂A1用量500g/t、P86用量150g/t。
试验结果表明,添加栲胶、六偏磷酸钠、腐殖酸钠、水玻璃+氟硅酸钠四种抑制剂均可小幅提高精矿品位;但是,也会使精矿回收率降低。
随着抑制剂用量的增加,精矿产率和回收率降低幅度增大。
综合考虑精矿品位和回收率,粗选条件试验暂不添加抑制剂。
待全流程试验时,根据精选作业的情况,适时、适量添加。
2.4.4浮选浓度和P86用量试验
矿浆浓度对浮选作业有较大影响,特别是细粒级含量较高时,浮选作业指标对矿浆浓度更敏感,因此对浮选浓度进行了条件试验。
由试验结果可知,粗选浓度为28%时,粗选精矿锡品位为3.25%,此时回收率为82.61%;浓度为32%时,回收率达到最大值83.48%,但品位在所试验的浓度范围内最低,只有2.89%;当浓度进一步增加到36%和40%时,精矿品位均在3.0%左右,但回收率呈下降趋势,且下降幅度较大。
综合考虑品位、回收率,选择开路粗选浓度为28%较为适宜,待闭路时中矿返回,粗选作业浓度会适当增加。
使用羟肟酸类捕收剂浮选锡石时,添加适量的辅助捕收剂P86(兼起泡剂),可以提高锡回收率。
因此,开展了P86用量条件试验,试验中所用捕收剂为A1。
试验结果表明,添加P86对提高锡回收率有利。
但是,当用量达300g/t时,粗选精矿品位和回收率比用量为150g/t时稍高,但此时泡沫脆、泡沫层薄,操作难度大。
综合考虑确定P86用量为150g/t。
2.4.5闭路试验
对A1、C1、A1+A2、B2四种捕收剂进行了全流程开路条件优化试验,在此基础上进行了全流程闭路试验,4种药剂方案时的pH均为5.5~6.0,闭路试验结果见表8,试验流程见图1。
表8闭路试验指标汇总/%
Table8Indexessummariesofclosed-circuittest/%
捕收剂
粗选药剂g/t
产品
产率/%
品位/%
回收率/%
富集比
A1
腐钠100
A1550
P86150
锡精矿
4.59
8.47
78.13
17.03
尾矿
95.41
0.114
21.87
给矿
100.0
0.497
100.0
B2
腐钠150
B2600
BK411100
锡精矿
4.78
8.11
79.04
16.53
尾矿
95.22
0.108
20.96
给矿
100.0
0.491
100.0
C1
C12000
P86150
锡精矿
3.95
9.28
75.79
19.17
尾矿
96.05
0.122
24.21
给矿
100.00
0.484
100.00
A1+A2
腐钠100
A1/A2350/300
P86150
锡精矿
5.19
7.69
81.10
15.63
尾矿
94.81
0.098
18.90
给矿
100.0
0.492
100.0
图1闭路试验流程图
Fig.1Flowsheetofclosed-circuittest
试验结果表明,使用A1、B2、C1、A1+A2四种捕收剂可获得精矿品位7~9%,回收率75~81%的闭路指标。
目前,这几种药剂在生产中均有应用实例,根据闭路试验药剂用量,对这4种捕收剂方案的药剂成本进行了对比,使用A1时总药剂成本最低,故后续试验的捕收剂选定为A1。
2.5锡石浮选验证试验
在小型试验的基础上,针对选厂处理原矿矿石性质变化大的特点,对该选厂处理不同原矿时的泥矿4个批次的物料进行了锡石浮选验证试验,考察工艺技术和指标的适应性和稳定性,并进一步优化试验条件。
4个物料的锡品位在0.5%~0.6%之间,含硫在0.8%~2.2%之间。
其中,第4个物料含铁高达18.31%,-10μm粒级含量高达64.58%。
第1个物料量少,人工脱泥效果差,浮选试验指标也差,经过浮选强化脱泥后的锡石浮验获得了与小试试验相近的指标;第2个物料性质与小试物料相近,经过脱泥除硫锡石浮选获得的指标与小试试验吻合;第3个物料脱泥作业效率低,三次脱泥后的沉砂中-10μm粒级含量高达20.13%,导致除硫后锡石浮选作业指标略低于小试指标;第4个物料含锡、硫略低,含铁较小试物料高了约5%,-10μm粒级含量较小试物料高了约16%,属于难选物料,通过优化脱泥作业使进入浮选作业物料的-10μm粒级含量降到了9.66%,对脱泥后的物料进行了锡石浮选,获得了略低于小试试验的指标,这主要是因为物料中的铁矿物与锡石未完全解离,抑制铁矿物时与铁矿物连生的锡石进入了尾矿,从而导致锡石浮选指标偏低。
四个物料的验证实验结果表明,进入锡石浮选作业物料的含泥量对该作业的分选效率有很大影响,因此要尽量保证浮选前脱泥作业的作业效率;对锡铁共生物料进行浮选时,必须严格控制抑制剂的用量,用量不够则起不到抑制作用,用量过多则会使呈连生体状态存在的锡石受到抑制从而影响分选指标。
2.6锡石浮选工业试验
在小试试验和验证试验的基础上,进行了锡石浮选工业试验,试验规模为泥矿处理量600t/d,脱泥除硫后进入锡石浮选作业的处理量为270~300t/d。
锡石浮选工业试验工艺流程为:
硫化矿系统的泥矿经过三段分级脱泥、沉砂浮选除硫、除硫尾矿进行锡石浮选(一粗三扫三精)的原则流程。
试验流程见图2。
图2工业试验流程
Fig.2Flowsheetofindustrialtest
工业试验获得了与室内小试相近的分选指标,对原矿的累计回收率为5.33%,其结果证明了锡石浮选工艺对该类矿石具有较好的选别效果。
试验过程中进一步优化了药剂制度,每吨锡石浮选给矿的药剂费用较小试试验下降了约20%。
根据该选厂上年度的原矿处理量和入选品位进行测算,锡石浮选作业较原泥矿重选工艺,每年可以多回收合格锡精矿金属200多吨,多创造经济效益2000多万元。
3结论
1)该物料锡品位低、铁品位高、微细粒含量高、还含有一定量的硫,脉石矿物主要以含钙矿物为主,锡石的单体解离度低,结晶粒度细,且与铁矿物和脉石矿物共生关系复杂,属于难选低品位细泥矿。
2)微细泥和硫化物对锡石浮选作业影响较大,在锡石浮选前需对物料进行脱泥、除硫处理,脱泥、除硫作业的效果将直接影响后续锡石浮选作业的指标,因此要对脱泥除硫作业进行严格控制。
3)铁矿物含量较高且与含锡矿物共生关系密切时,采用磁选预先抛除铁矿物的可行性不大,若在锡石浮选阶段使用选择性好的抑制剂来抑制这部分铁矿物,则必须控制好抑制剂的用量。
4)锡石浮选工艺对该类矿石的分选具有较好的效果:
在给矿品位为0.497%时,可以获得品位和回收率分别为8.47%和78.13%的浮选精矿。
在原矿性质不断变化的情况下,工业试验也取得了较好的指标,说明该工艺具有较强的适应性和稳定性,与重选工艺相比,该工艺对此类微细粒锡石的分选具有明显的技术和经济优势。
参考文献
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