磁选—反浮选回收某铜冶炼渣选铜尾矿中的铁
时间：2022-12-09 22:45:01 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
李家林，严小虎
长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012
铜冶炼渣为火法炼铜过程中产生的渣料，渣的产生量随着铜金属产量的增加而增加。据统计，每生产1 t金属铜将产出约2.2 t的铜冶炼渣[1]，我国已累计堆存铜冶炼渣高达1.4亿t[2]。铜冶炼渣的大量堆存不仅严重影响了生态环境，更是资源的极大浪费。铜冶炼渣作为一种“人造矿物”，矿物组成极为复杂，其中富含Fe、Cu、Au、Ag、Ni等有价金属，全铁品位在40%左右[3]，远高于我国铁矿29.10%的可开采品位[4]，且以磁铁矿形式存在的铁金属分布率近50%，是一种具有较高利用价值的二次资源[5]。铜冶炼渣的综合利用得到了广泛的研究，主要是回收其中的铜、铁金属[6-8]。开发利用铜冶炼渣，综合回收渣中的有价金属元素铁，对铜冶炼行业的绿色可持续发展具有重要意义。
试验所用铜冶炼渣取自湖南某铜冶炼厂，为铜冶炼渣经磨矿至-0.075 mm占95.65%的细度后，经细磨—浮选回收铜后的尾矿，其化学多元素分析结果见表 1，铁物相分析结果见表2。
由表1和表2分析结果可知：样品中可供选矿回收的主要元素是Fe，含量高达47.14%；
需要选矿排除或降低的脉石组分主要是SiO2，其含量为23.30%；
次为少量的Al2O3、CaO和MgO，四者合计含量为30.89%。有害杂质S的含量较高，为0.23%。铁的赋存形态大致分为两种：一是呈磁铁矿形式产出，分布率为53.01%，加上少量金属铁，二者合计分布率为53.48%，这即为采用弱磁选工艺分选样品中铁矿物时铁的最大理论回收率；
二是以含铁硅酸盐的形式产出，分布率为44.38%，显然该部分将进入尾矿。
表1 试样化学多元素分析结果 /%
表2 试样铁物相分析结果 /%
采用MLA(矿物参数自动分析系统)对矿样进行了矿物含量测定，结果见表3所示。
表3 试样中主要矿物含量分析结果 /%
由表3分析结果可知：样品主要由磁铁矿、铁橄榄石和玻璃体三种物质组成，三者含量合计高达97.00%，其中磁铁矿为36.35%；
而铜矿物含量极低，仅为0.49%，但种类较为繁多，包括斑铜矿、辉铜矿、金属铜、方黄铜矿、赤铜铁矿和砷铜矿等6种；
其他微量矿物尚见金属铁、赤铁矿、褐铁矿、金属铅、方铅矿、金属锌、闪锌矿、磁黄铁矿、红砷镍矿、铬铁矿、石英和镁铁铝石等。
2.1 一段弱磁选场强
对试验所用铜尾渣进行了磁铁矿的解离特征测定，结果表明在此磨矿细度下磁铁矿单体含量为55.29%，具备了抛出部分合格尾矿的可行性。因此，不经磨矿直接对其进行了一段弱磁场强试验，结果见表4所示。
表4 铜尾渣直接弱磁选场强试验结果
试验结果表明，随着磁场强度的升高，磁选精矿产率和铁回收率逐渐提高，而精矿TFe品位在55.64%～55.90%范围内波动，变化幅度很小。综合考虑，选择弱磁粗选、精选场强为0.20 T、0.18 T，铜尾渣在此弱磁选条件下经一次粗选一次精选工艺处理，可获得产率为55.88%、TFe品位55.83%、铁回收率为65.89%的铁精矿选别指标。
2.2 粗精矿再磨细度
试验过程中，对弱磁粗精矿样品中磁铁矿的解离度进行了测定，结果见表5所示。
表5 弱磁粗精矿中磁铁矿解离度分析结果 /%
从表5磁铁矿解离度分析结果可知，粗精矿中磁铁矿单体仅占57.6%，加上>3/4的连生体，总含量仅占78.9%。矿物分选的前提是目的矿物尽量单体解离，因此，在磁场强度粗选0.15 T、精选0.10 T下进行了粗精矿再磨细度试验，试验结果如图1所示。
图1 弱磁粗精矿磨矿细度试验结果
从图1可知，随着磨矿细度的逐渐提高，弱磁选精矿品位逐渐上升而铁回收率略有下降。在磨矿细度达到-0.030 mm占95.31%时，磁选能获得铁精矿TFe品位59.86%、铁回收率为93.03%的分选指标；
进一步提高磨矿细度，弱磁选铁精矿品位提高不明显。综合考虑，选择磨矿细度-0.030 mm占95.31%进行后续试验。
2.3 二段弱磁选场强
在磨矿细度-0.030 mm占95.31%时进行二段弱磁场强试验，结果见表6所示。
表6 二段弱磁选场强试验结果
试验结果表明，随着磁选场强的逐渐升高，磁选精矿产率和铁回收率略有提高而精矿品位TFe在59.79%～59.90%范围内波动，变化幅度很小。综合考虑，选择弱磁粗选、精选场强分别为0.15 T、0.12 T。粗精矿再磨样品在此场强下经一粗一精工艺处理，可获得产率为88.01%、TFe品位59.84%、铁回收率为93.03%的选别指标。
2.4 弱磁精矿浮选试验
采用反浮选工艺对弱磁选精矿进行了提高铁精矿品位试验研究。在pH调整剂H2SO4用量2 000 g/t、调浆3 min条件下进行了捕收剂YA-20药剂用量试验，其中YA-20为长沙矿冶研究院自制的阳离子型捕收剂，结果见图2所示。
图2 弱磁精矿反浮选试验结果
试验结果表明，随着捕收剂YA-20药剂用量的增加，精矿品位逐渐升高、铁回收率逐渐下降。当药剂用量达到150 g/t时，反浮选能获得铁精矿TFe品位62.10%、铁回收率66.66%的选别指标。综合考虑，捕收剂YA-20用量选择150 g/t。
2.5 全流程试验
为验证筛选的最优条件及在最优条件下可获得的分选指标，进行了弱磁选—磨矿—浮选全流程试验，试验详细条件和结果见图3所示。
图3 磨矿—弱磁选—浮选工艺流程
从图3试验结果可知，本试验所用铜冶炼渣采用磨矿—弱磁选—反浮选工艺处理，可获得铁精矿产率35.51%、TFe品位62.71%、铁回收率47.03%的选别指标；
浮选尾矿再与产率52.45%、TFe品位36.03%的磁选尾矿合并后，总尾矿产率为64.49%、TFe品位38.89%，相当于Fe2O3含量55.56%，可作水泥铁质调整料综合利用。
2.6 产品质量检测
对磨矿—弱磁选—反浮选工艺处理获得的铁精矿和尾矿样品进行了化学多元素分析，结果见表7、表8所示。
表7 铁精矿化学多元素分析结果 /%
表8 尾矿化学多元素分析结果 /%
(1)工艺矿物学研究表明，样品中可供选矿回收的主要元素是Fe，含量高达47.14%，其中铁的赋存形态主要有两种：一是呈磁铁矿，分布率为53.01%，加上金属铁，二者合计分布率为53.48%；
二是以含铁硅酸盐的形式产出，分布率为44.38%。
(2)采用磨矿—弱磁选—反浮选工艺处理，可获得产率35.51%、TFe品位62.71%、铁回收率47.03%的铁精矿，以及产率64.49%、TFe品位38.89%、铁损失率为52.97%的尾矿；
尾矿可作为水泥铁质调整料销售，通过本工艺处理可实现铜渣中铁金属的综合回收及无尾排放。
