某含錫尾礦錫石浮選試驗研究

陳 珺 吳 杰 矣建林

(云南錫業(yè)股份有限公司 大屯錫礦，云南 個舊 661018)

錫是人類使用最古老的金屬之一，是重要的戰(zhàn)略性資源。據(jù)相關(guān)資料顯示，全球錫儲量約為480萬t，中國錫儲量約占全球的23%，是世界上錫礦資源最豐富的國家之一[1]。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，錫礦石被不斷開采利用，全國已堆積了數(shù)億噸錫尾礦。尾礦資源的合理開發(fā)再利用，不僅能消除由尾礦堆存所帶來的社會、生態(tài)環(huán)境以及安全問題，還能創(chuàng)造一定的經(jīng)濟效益[2,3]。

云南某錫銅硫化礦性質(zhì)復(fù)雜，屬于多金屬錫銅共生礦，其回收的主要金屬元素為錫、銅，次要元素為硫、鐵，現(xiàn)場采用了“浮選—重選—磁選—浮選”的工藝對其進行選別。據(jù)統(tǒng)計，當該工藝處理高錫原礦時，重選尾礦錫品位在0.28%左右，丟尾品位偏高；處理低錫原礦時，重選尾礦錫品位小于0.17%。為了充分回收錫金屬、降低丟尾品位，該系統(tǒng)將原先閑置的搖床及流程進行優(yōu)化，改造成“旋流器脫粗—搖床重選”的尾礦再選流程。該尾礦再選流程投入生產(chǎn)后，其產(chǎn)出的錫精礦品位在3.0%左右，搖床作業(yè)回收率僅為20%左右，存在作業(yè)效率低等問題。

鑒于該尾礦再選作業(yè)回收率低、選礦指標不佳的生產(chǎn)現(xiàn)狀，多次對尾礦進行取樣分析，結(jié)果表明，重選尾礦錫石嵌布粒度細，錫金屬主要集中在-0.074 mm粒級。因此，回收微細粒級錫石是選別該錫尾礦的重中之重，而對于微細粒錫石和礦泥的選礦，浮選法比重選法更有優(yōu)勢。本文針對重選尾礦，開展了錫石浮選試驗研究，最終獲得了較優(yōu)的試驗指標，實現(xiàn)了二次資源更高效的利用。

1 礦石性質(zhì)

試驗原料為云南某錫銅硫化礦的重選尾礦。其主要化學成分、錫的物相分析結(jié)果及粒度組成見表1～3。

表1 主要化學成分Table 1 Mainly chemical composition /%

表2 錫的物相分析結(jié)果Table 2 Chemical phase analysis of tin /%

由表1、2可知，試料含錫品位為0.256%，錫主要以錫石的狀態(tài)存在，具有一定的回收利用價值；可回收的次要元素為鐵、硫；銅品位僅為0.079%，二次利用意義不大。

從表3數(shù)據(jù)可知，試料中粗粒級產(chǎn)率較高，而錫分布率較低，+0.074 mm粒級占47.07%、錫分布率僅為22.64%；細粒級錫分布率較高，其中-0.019 mm粒級占22.15%、錫金屬率為44.09%。針對試驗原料中產(chǎn)率較低、錫金屬含量較高的細粒級部分，用常規(guī)的重選法很難進行有效回收。因此，本文選擇處理細粒及微細粒錫石較為有效的錫石浮選技術(shù)，對該試驗原料開展不同方案的小型錫石浮選試驗研究，以獲得較好的錫選礦指標，為國內(nèi)外同類型尾礦資源的回收利用提供技術(shù)參考。

表3 粒度分析結(jié)果Table 3 Results of particle size analysis

2 探索性試驗

試驗原料為某高錫原礦的尾礦，尾礦的再選試驗以回收錫金屬為主，為了盡可能采用簡單的工藝流程，降低投資成本，開展了直接錫石浮選以及磨礦—錫石浮選的探索性試驗。由于試料中硫品位為0.456%，含硫不高，入選時可不必預(yù)先脫硫。

2.1 直接錫石浮選

試驗選用一粗兩掃兩精的流程，對試料進行了直接錫石浮選的探索性試驗。試驗結(jié)果見表4。

表4 直接錫石浮選試驗結(jié)果Table 4 The test results of direct cassiterite flotation

由表4可知，尾礦不經(jīng)過處理，直接進入錫石浮選，可獲得錫品位2.353%、回收率34.52%的錫精礦。

2.2 磨礦—錫石浮選

由于試料粗粒級產(chǎn)率較高，要使錫石達到充分單體解離，對試料進行磨礦處理后再入選。磨后試料+0.074 mm粒級占4.57%，-0.010 mm粒級占25.23%，試驗結(jié)果見表5。

表5 磨礦—錫石浮選試驗結(jié)果Table 5 The test results of grinding-cassiterite flotation

試驗結(jié)果表明，尾礦經(jīng)過磨礦后入選，在藥劑用量相同的情況下，泡沫上浮速率比不磨礦變慢，浮選指標變差。這主要是因為在磨礦過程中新增了一部分次生礦泥，而試料中原生礦泥產(chǎn)率已達13.85%，過多的礦泥在消耗大量藥劑的同時，降低了錫品位及回收率。同時，增加磨礦作業(yè)會使選礦成本急劇增加，故后續(xù)不考慮磨礦—錫石浮選試驗方案。

3 試驗方案的確定

試料性質(zhì)表明，其粗粒級產(chǎn)率較大，含錫品位及金屬分布率也較低，據(jù)有關(guān)資料顯示，云錫錫尾礦的粗粒級部分絕大多數(shù)為1/4錫鐵脈石結(jié)合體，錫品位均低于0.2%，用搖床估計最多能從該粒級中回收15%的錫金屬[4]。從探索性試驗結(jié)果可知，試料再磨所產(chǎn)生的次生礦泥會降低浮選指標，因此，采用旋流器對試料進行預(yù)先分級，拋除粗粒級；由于分級后的溢流粒度組成會發(fā)生變化，其-0.010 mm粒級含量會增加，為避免過多的礦泥對浮選過程產(chǎn)生不利影響，需對分級溢流產(chǎn)品進行脫泥處理；根據(jù)經(jīng)驗，經(jīng)過旋流器預(yù)先脫粗、脫泥后的物料含硫會增加，硫會在精礦泡沫中富集，浮選時該部分硫化物既會消耗大量的錫石捕收劑，又制約著錫精礦品質(zhì)，故在錫石浮選前要進行浮選脫硫。結(jié)合探索試驗結(jié)果，最終擬定了旋流器脫粗—旋流器脫泥—除硫浮選—錫石浮選的較合理的尾礦選別工藝方案，試驗原則流程見圖1。

圖1 試驗原則流程圖Fig.1 Flowsheet of principle test

4 試驗研究

4.1 旋流器脫粗—脫泥試驗

試驗使用Φ300 mm旋流器對試料進行預(yù)先脫粗，在給礦濃度9.54%、給礦壓力0.11 MPa的條件下，旋流器沉砂產(chǎn)率為63.78%、含錫品位0.143%、錫金屬分布率35.63%，沉砂作為尾礦直接丟尾。旋流器溢流中-0.010 mm粒級產(chǎn)率高達36.33%，含泥量偏高。為降低細粒級泥含量，脫泥試驗采用Φ100 mm旋流器對Φ300 mm旋流器溢流產(chǎn)物進行脫泥，在給礦濃度3.75%，給礦壓力0.20 MPa的條件下，旋流器溢流中-0.010 mm產(chǎn)率達到87.25%，這部分礦泥同樣作為尾礦產(chǎn)出。重選尾礦通過脫粗—脫泥試驗，可獲得產(chǎn)率為16.02%、錫品位為0.504%、硫品位為0.834%、金屬率為30.65%的入選物料。其中入選物料-0.010 mm粒級產(chǎn)率降至12.84%，+0.074 mm產(chǎn)率僅為1.96%，粒度特性符合錫石浮選的入選粒度要求。

4.2 錫石捕收劑種類及用量試驗

近年來，國內(nèi)又研制出一些新型的錫石浮選捕收劑，其中有些已應(yīng)用于生產(chǎn)實踐中[5]。試驗固定粗選pH值調(diào)整劑草酸用量為500 g/t，P86總用量為250 g/t，選用GX-4、TL-1、TL-1∶TZ-1、SN-2∶YT-1等幾種捕收劑分別開展了用量對比試驗，試驗流程為一次粗選、兩次掃選。幾種捕收劑較佳用量下的試驗指標見表6。

表6 幾種捕收劑較佳用量下試驗指標對比Table 6 Comparison of test indexes of several collectors with better dosage

由表6可知，TZ-1與TL-1按一定配比組合使用時，藥劑用量明顯降低，但混合粗精礦中錫富集比、回收率均比單獨使用TL-1時低。對比幾種捕收劑，TZ-1對錫的捕收能力較強、選擇性較差，與TL-1混合使用可以降低藥劑用量，YT-1與SN-2按1∶1的比例組合使用，其捕收性較差。綜合考慮錫精礦品位及回收率，選用TL-1作為試料的錫石捕收劑。

4.3 P86用量對錫石浮選的影響

在錫石、鎢礦、稀土礦等礦物的浮選時，P86作為輔助捕收劑，常與羥肟酸類捕收劑混合使用，兼有起泡、消泡等性能。試驗使用TL-1作為捕收劑，開展了P86用量試驗，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 P86用量試驗結(jié)果Fig.2 The test results on dosage of P86

從圖2中可看出，添加P86有利于錫金屬的回收，在P86用量增加至225 g/t時，錫回收率與添加150 g/t時相當，錫品位有所提高，但此時泡沫開始變脆、泡沫層穩(wěn)定性變差，加大操作難度。綜合考慮，確定粗選P86捕收劑用量150 g/t為宜。

4.4 浮選閉路試驗

在條件試驗較優(yōu)的條件下，開展了浮選閉路試驗。試驗流程及條件見圖3，試驗結(jié)果見表7。

圖3 浮選閉路試驗流程圖Fig.3 The flowsheet of flotation closed circuit test

表7 閉路試驗結(jié)果Table 7 The test results of flotation closed circuit test

由表7可知，閉路試驗獲得了錫精礦品位4.05%、作業(yè)回收率63.48%、對試驗原料回收率19.46%的較佳指標。

5 經(jīng)濟效益分析

根據(jù)閉路試驗指標對該項目進行經(jīng)濟效益初步分析。

5.1 錫精礦銷售收入

錫精礦錫品位4.05%，按最新的錫富中礦價格計算，含稅單價為71 520元/t。據(jù)統(tǒng)計，2020年共處理某高錫原礦27.60萬t，重選尾礦產(chǎn)率按55%計，尾礦量約為15.18萬t。若在生產(chǎn)上應(yīng)用該成果，預(yù)計每年可產(chǎn)出錫金屬量為75.90 t的錫精礦，年銷售收入約為542.84萬元。

5.2 選礦成本

以閉路試驗所使用的藥劑制度為基準，通過與生產(chǎn)廠家咨詢等方式收集各種藥劑的單價，估算出錫石浮選作業(yè)每噸礦的藥劑費用為43.42元，每處理一噸尾礦的藥劑成本為6.96元。該錫石浮選工藝的選礦成本參考該系統(tǒng)現(xiàn)有泥礦錫石浮選工藝(其藥劑成本占比約為56%)，推算出該方案選礦成本約為12.43元/t·尾礦，每年選礦成本約為188.69萬元。

5.3 技術(shù)經(jīng)濟效益概算

該成果若進行工程化應(yīng)用，年創(chuàng)效益約為354.15萬元。

6 結(jié)論

1)該含錫尾礦錫品位為0.256%，其中錫石分布率為96.88%，是主要回收的錫礦物，硫、鐵品位均不高，銅品位僅為0.079%，二次利用意義不大。

2)針對該試驗原料粗粒級產(chǎn)率較高、錫金屬率較低、細粒級含錫量較高的性質(zhì)，開展了以錫石浮選為主線的探索性試驗及條件試驗，最終確定“預(yù)先脫粗—脫泥—脫硫—錫石浮選”的工藝方案，獲得了錫精礦品位4.05%、錫石浮選作業(yè)回收率63.48%、對重選尾礦回收率19.46%的試驗指標。

3)試驗成果工程化應(yīng)用后，預(yù)計每年可產(chǎn)出錫金屬量為75.90 t的錫精礦，年可創(chuàng)效約為354.15萬元。

4)采用浮選法處理該含錫尾礦中的細粒級部分，較重選法更有優(yōu)勢，錫石浮選作業(yè)效率明顯高于搖床作業(yè)效率。