錫石選礦研究概述

楊金林　周文濤　蔣林伶　馬少健　楊曉靜　莫　凡

(廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院)

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錫石選礦研究概述

楊金林周文濤蔣林伶馬少健楊曉靜莫凡

(廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院)

基于錫的性質(zhì)、用途與錫礦資源分布，介紹了國(guó)內(nèi)外錫石選礦方法及研究現(xiàn)狀，認(rèn)為錫石選礦技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵應(yīng)重視預(yù)選作業(yè)、高效低耗、大型化重選設(shè)備研發(fā)，錫礦泥的回收及尾礦綜合利用，多種選別方法聯(lián)合及工藝優(yōu)化，以及環(huán)境保護(hù)與選別過(guò)程自動(dòng)化等。

錫石選礦工藝礦泥綜合利用

錫是人類發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用最早的金屬之一。從青銅器時(shí)代至今，錫始終與人類的社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)。隨著錫及錫深加工產(chǎn)品應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，錫已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中不可缺少的一種材料。隨著易采易選錫礦資源的日益開采，人們對(duì)錫礦加工產(chǎn)品需求的不斷增長(zhǎng)與錫礦資源日漸貧、雜、細(xì)之間的矛盾也日益突出，這就要求對(duì)現(xiàn)有錫礦資源高效利用。

1　錫的性質(zhì)與用途

錫是一種銀白色的金屬，相對(duì)密度7.3，由于形成溫度差異，錫具有3種不同的晶體形態(tài)，分別為灰錫、白錫和脆錫。錫具有親鐵性、親硫性和親氧性。在自然地質(zhì)條件下錫可形成多種礦物，目前已知的含錫礦物有50余種，其中最主要的礦物為錫石，其他常見的有黝錫礦、輝銻錫鉛礦、硫錫鉛礦、硫錫礦等，但僅錫石和黝錫礦具有工業(yè)利用價(jià)值，且以錫石為主[1-3]。

錫具有熔點(diǎn)低、延展性好、無(wú)毒性、耐腐蝕以及易改變其他金屬性能等優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)中，錫主要應(yīng)用于生產(chǎn)錫合金、鍍錫鋼板、錫工藝品等，錫還可用于食品保鮮和罐頭內(nèi)層的防腐膜等，此外，隨著新興材料的不斷發(fā)展，含錫新材料的研發(fā)和應(yīng)用也逐漸擴(kuò)展到更多領(lǐng)域，如含錫1.5%的鋯合金可用于原子反應(yīng)堆的核燃料包套和結(jié)構(gòu)件，含錫鈦基合金用于化工核醫(yī)療器械、造船、航空、原子能等領(lǐng)域，錫鈮的金屬化合物用于制備超導(dǎo)體材料等[4]。

2　錫礦資源分布及特點(diǎn)

錫是地殼中的稀貴元素，在地殼中的豐度僅為1.7g/t[5]。地球上錫資源地理分布很不均勻，主要分布在中國(guó)、澳大利亞、馬來(lái)西亞等國(guó)。我國(guó)錫礦資源礦床類型齊全，并具有以下特點(diǎn)：①資源儲(chǔ)量大，分布范圍廣，以大中型礦床為主，主要分布在云南、廣西、湖南、內(nèi)蒙古、廣東、江西等省區(qū)，這些地區(qū)錫礦保有儲(chǔ)量約占全國(guó)的98%，其中云南個(gè)舊和廣西大廠是我國(guó)主要的錫生產(chǎn)基地，也是世界著名的錫礦產(chǎn)地，兩者占全國(guó)儲(chǔ)量的60%以上[6]；②以原生礦床為主，原生礦床占全國(guó)總量的80%左右，砂錫礦次之，占16%左右；③礦床的成礦時(shí)代較寬，我國(guó)錫礦主要賦存于前震旦系、寒武系、泥盆系、三疊系和侏羅—白堊系5個(gè)時(shí)代層位，并以泥盆系和三疊系為主；④共伴生組分多且復(fù)雜，目前我國(guó)錫礦石的主要類型為錫石多金屬硫化礦[7]，如廣西大廠、云南個(gè)舊和大屯、湖南香花嶺等礦區(qū)均為此類型，該類型礦石伴生有多種有色金屬和稀有金屬，需要對(duì)其進(jìn)行綜合利用[8]。

3　錫石選別研究現(xiàn)狀及方法

3.1錫石選別研究現(xiàn)狀

早在1928年美國(guó)就有人發(fā)表了有關(guān)錫石浮選的文章。1932年，德國(guó)研究將油酸作為錫石捕收劑，并于1938年建成世界上第一個(gè)錫石浮選車間。20世紀(jì)60年代初，我國(guó)才開始錫石浮選的研究，昆明冶金研究院用油酸作為捕收劑浮選云錫黃茅山的錫礦泥獲得成功，并于1965年建成處理量為200t/d的錫石礦泥浮選車間。此后，長(zhǎng)沙礦冶研究院用混合甲苯胂酸作為捕收劑浮選廣西大廠錫石礦泥，于1975年在大廠長(zhǎng)坡選廠投入生產(chǎn)應(yīng)用，之后車河、巴里、湖南香花嶺等錫石選廠也相繼投產(chǎn)[9]。針對(duì)細(xì)粒錫石難選問(wèn)題，選礦學(xué)者進(jìn)行了選擇性絮凝浮選、溶氣浮選、剪切-絮凝浮選等方面的研究[10]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)錫石的選別流程、浮選藥劑等方面進(jìn)行了研究，主要是針對(duì)錫石多金屬硫化礦，特別是細(xì)粒級(jí)的錫礦石，已獲得大量的研究成果，并投入生產(chǎn)。如朱一民[11]、全柏飛[12]、朱建光[13]、劉清高[14]、任瀏祎[15]等采用了新型浮選藥劑或改變藥劑制度進(jìn)行錫石浮選，梁增永[16]、胡真[17]、劉四清[18]、佘克飛[19]、張杰[20]、楊明廣[21]等優(yōu)化了錫石選別工藝流程，對(duì)細(xì)粒錫石或錫石尾礦進(jìn)行選別，均獲得較好的選別指標(biāo)。

3.2錫石的選別方法

錫石的密度一般比其脈石礦物的密度大，重選成為回收錫石的常用方法。電選和磁選也用于錫粗精礦的精選，如磁選可用于錫石與黑鎢礦、鐵礦物、鉭鈮礦等礦物的分離回收，電選可用于錫石與鋯英石、獨(dú)居石、白鎢礦等礦物的分離，磁選也用在重選、浮選前去除磁性礦物。但是，在實(shí)際錫礦石選礦中，錫品位低且伴生多種有用礦物，錫石與其伴生有用礦物密度相近且共生緊密，元素賦存狀態(tài)復(fù)雜。因此，對(duì)于多數(shù)礦石，為提高錫石回收率、錫精礦品位和實(shí)現(xiàn)有用礦石的綜合回收，需結(jié)合浮選、磁選和電選等物理方法，以及焙燒、浸出和揮發(fā)等化學(xué)方法，形成多種選別方法聯(lián)合或是選冶結(jié)合的工藝流程。不同類型錫礦石性質(zhì)及適用的選別流程如表1所示[22]。

表1　主要錫礦石類型的性質(zhì)及選別方法

不過(guò)，錫石選礦仍以重選為主，重選流程的選擇主要由礦石粒度組成、泥化程度、嵌布特性，以及與伴生礦物的賦存關(guān)系等確定。根據(jù)錫石的性質(zhì)，獲得錫石重選工藝流程的原則是妥善處理錫石單體解離和過(guò)粉碎的矛盾、能收早收、能丟早丟、難易分選、貧富分選、分粒級(jí)分選[22]。錫石重選中常用的設(shè)備及適用范圍如表2所示。

表2　錫石重選的主要設(shè)備和應(yīng)用

目前，錫礦資源日漸貧化，需對(duì)現(xiàn)有資源實(shí)現(xiàn)最大化利用，例如提高錫石礦泥的回收率、加強(qiáng)尾礦二次開發(fā)利用等。由于錫石性脆，破碎時(shí)易發(fā)生過(guò)粉碎而形成礦泥。隨著對(duì)細(xì)粒錫石浮選藥劑的研發(fā)和應(yīng)用，錫石浮選已經(jīng)成為微細(xì)粒錫石的主要選別方法。浮選在錫石選礦中的應(yīng)用主要包括3個(gè)方面：一是浮選礦泥獲得錫精礦；二是在錫石-硫化礦選別流程中，浮選分離出各類硫化礦物；三是在錫粗精礦精選中，分離并回收各種伴生礦物。如對(duì)廣東銀巖銅鉍鉬錫礦石進(jìn)行了選礦工藝研究，采用先浮選硫化礦，再以重選—細(xì)泥浮選—重選組合流程從硫化礦浮選尾礦中回收錫石[23]。要實(shí)現(xiàn)錫石的高效浮選，除了在工藝流程中采取預(yù)先脫泥、優(yōu)先浮出其他易浮礦物等措施外，需要使用選擇性強(qiáng)的捕收劑和適應(yīng)性強(qiáng)的調(diào)整劑等。錫石捕收劑主要包括胂酸、脂肪酸、膦酸和磺化琥珀酸4大類[22]。錫石浮選常用的pH調(diào)整劑有H2SO4、NaOH、Na2CO3等[24]；常用的錫石浮選抑制劑有六偏磷酸鈉、腐殖酸鈉、水玻璃、氟硅酸鈉、羧甲基纖維素等，其中六偏磷酸鈉和腐殖酸鈉對(duì)氧化鐵礦物的抑制作用較好，水玻璃和氟硅酸鈉對(duì)石英、硅酸鹽礦物的抑制作用較強(qiáng)，羧甲基纖維素則對(duì)方解石等碳酸鹽礦物具有較好的抑制效果。例如，對(duì)于廣西大廠的錫石，在羧甲基纖維素用量為15～25g/t時(shí)，對(duì)方解石有明顯的抑制作用，pH=8.1時(shí)抑制作用最強(qiáng)，但對(duì)石英無(wú)明顯抑制作用[25]。

4　結(jié)　論

錫石選礦技術(shù)發(fā)展應(yīng)重視預(yù)選作業(yè)，加強(qiáng)洗礦、脫泥和采用重介質(zhì)預(yù)選，發(fā)展高效低耗、大型化的粗選重選設(shè)備，加強(qiáng)細(xì)粒級(jí)錫石的回收以及尾礦的二次開發(fā)利用；大力發(fā)展多種選別方法聯(lián)合或選冶結(jié)合的工藝流程；重視環(huán)保，加強(qiáng)尾礦處理、節(jié)能降耗等；加強(qiáng)選別過(guò)程自動(dòng)化控制。

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2016-02-05)

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：51264001)；973計(jì)劃前期研究專項(xiàng)(編號(hào)：2014CB460606)。

楊金林(1975—)，男，副教授，博士，530004 廣西省南寧市西鄉(xiāng)塘區(qū)大學(xué)東路100路。