铋锌铁多金属矿石的选矿试验研究.pdf

S e r i e s No ． 3 2 8 Oc t o b e r 2 0 0 3 金 鬣 砖 M研 、 AL M I NE 总 第 3 2 8 期 2 0 0 3 年第 1 0期 选矿工程 铋锌铁 多金属矿石的选矿试验研 究 高起鹏 沈阳有邑 金属研究院 摘要辉铋矿与闪锌矿 、 磁铁矿共生的多金属矿石较少见， 具有一定的典型性。对某铋锌铁多金属矿石进 行了选矿试验研究 ， 结果表明， 采用优先浮选法选铋 、 锌 ， 磁选法选铁 的选别工艺， 可较好地 回收矿石 中的辉铋矿 、 闪锌矿和磁铁矿。试验发现这种矿石中的辉铋矿的浮选行为有一定特殊性 ， 须在弱酸性矿浆并使用活化剂的条件 下才能获得较好的浮选指标。 关键 词铋锌铁 多金属矿 石优先 浮选辉铋矿 Re s e a r c h o n Be ne f i c i a t i o n o f Bi s mut h- z i nc - i r on Po l y me t al Or e Ga o Qi p e n g S t w n y a n g I n s t i t u t e o fNo n f e r r o u s Me t a l Re s e a r c h Ab s t r a c t P o l y me t a l o r e c o n t a i n i n g b i s mu t h g l a n c e ，s p h ale r i t e a n d ma g n e t i t e i s r a r e l y s e e n and t y p i c a 1 ．B e n di c i a t i o n t est s we r e ma d e o n c e r t a i n b i sm u t h z i n c i r o n p o l y me t al o r e ．Th e r esu l t s s h o w a t e c h n o l o g y con s i s t i ng o f b i sm u t h and z i n c s e p a r a t i o n b y p r e f e r e n t i a l fl o t a t i o n a n d i r o n con c e n t r a t i o n b y ma g n e t i c sep a r a t i o n c a n we l l r e c o v e r b i sm u t h g l anc e ．s p h a l e r i t e and ma g n e t i t e f r o m t h i s o r e ．I t i s f o u n d t h a t t h e fl o t a t i o n b e h a v i o u r of b i s mu t h g l an c e i s s p e c i a l an d o n l y i n we a k a c i d i c me d i u m and b y u s i n g a c t i v a t o r c a n g o o d fl o t a t i o n i n d e x es be o b t a i n ed ． Ke y wo r d s Bi s mu t h z i n c i r o n p o l y me t a l o r e ，P r e f e r e n t i a l fl o t a t i o n，Bi sm u t h g l a n c e 我国的有色金属矿 山， 辉铋矿大部分与钨矿 物 或锡矿物联合共生于矿 脉中 ， 在选矿过程 中铋作 为 副产品回收。从我国综合 回收铋的选矿厂生产实践 看 ， 铋浮选 回收率均较低 ， 大部分介 于 l 0 ％～ 6 0 ％ 之间。综合回收辉铋矿的选矿方法以浮选方法和重 选一浮选联合方法为主。 本次选矿试验研究所用的矿石由辽宁省抚顺某 铜矿提供 ， 其矿石类型 比较少见 ， 为辉铋矿与闪锌矿 和磁 铁 矿 共 生 的 铋 锌 铁 多 金 属 矿 石 ， 原 矿 含 铋 0 ． 1 7 1 ％、 锌 9 ． 6 1 ％、 铁 l 8 ． 7 6 ％。 由于此类 矿石 的 矿物共生关 系特殊 ， 因此对其进行选矿试验研究 ， 实 现辉铋矿 、 闪锌矿 、 磁铁矿 的分离 ， 最大 限度地 回收 铋 、 锌 、 铁等有价元素， 具有现实意义。 1 矿石性质 1 ． 1 矿石主要矿物及化学分析结果 矿石中金属矿物主要为磁铁矿、 闪锌矿， 其次为 辉铋矿 、 黄铁矿 ， 有极少量的黄铜矿 和方铅矿 。非金 属矿物主要为蛇纹石 ， 其次为方解石 、 橄榄石 、 云母 、 绿泥石等 。从矿 石所含有价金 属元素看 ， 该矿石 属 于铋锌铁多金属矿石。原矿主要元素分析结果见表 1 ， 铋物相分析结果见表 2 ， 锌物相 分析结果见 表 3 ， 铁物相分析结果见表 4 。 表 1 原矿 主要元素 分析 结果 ％ 矿物相 辉铋 矿 氧化铋 自然铋 合计 矿物相 闪锌矿红锌矿 、 菱锌矿硅酸盐亚铁 酸锌盐合计 高起鹏， 沈阳有色金属研究院选矿室 ， 高级工程师 ， 1 1 0 0 2 3辽宁省沈 阳市铁西 区保 工街 南九 中路 7 0号 。 3 1 维普资讯 总第 3 2 8期 金 属 矿 山 2 0 0 3年第 1 0期 表 4 铁 物相分析 结果 ％ 矿物相磁铁矿 菱铁矿 赤铁矿 褐 铁矿含铁硅 酸盐 合计 铁含量 1 6 ． 2 0 0． 2 6 1 ． 6 4 0． 6 9 0 ． 1 8 1 8 ． 9 7 占有率8 5 ． 3 9 1 ． 3 7 8 ． 6 4 3 ． 6 4 0 ． 9 6 1 0 0 ． 0 0 1 ． 2 主要矿物产出特征 磁铁矿 磁铁矿在矿石 中主要 以 自形 晶、 半 自形 晶粒状及其集合体浸染 在脉石矿物 中， 粒度呈粗细 不均匀嵌布 ， 分布广泛。磁铁矿颗粒 间隙中有闪锌 矿充填胶结， 并有一定的交代作用， 但二者颗粒接触 线较平直 ， 有利于矿物解离 。在磁铁 矿和闪锌矿接 触边缘 常见有黄铁矿 、 黄铜矿 、 方铅矿颗粒分布 ， 但 分布量较少 。 闪锌 矿 闪锌矿主要 以他形 晶粗细不等粒状及 其集合体产 出。闪锌 矿多分布在脉石矿物 中 ， 呈浸 染状构造 ； 另有闪锌矿被脉石矿物穿插 ， 形成斑杂状 构造 ； 在闪锌矿 中包含 有黄铜 矿颗粒 ， 呈包 裹状结 构 。总之 ， 闪锌 矿与脉 石矿物 、 黄铜 矿关 系 比较密 切 。 辉铋矿 辉铋矿多以纤维状及其集合体产出， 多 分布在磁铁矿 、 闪锌矿颗粒边缘 ， 但对二者交代作用 不明显。另有辉铋矿浸染在脉石矿 物中 ， 沿脉石矿 物片理侵人 ， 所 以颗粒 比较细小。辉铋矿颗粒 中及 其边缘有 自然铋分布 ， 自然铋颗粒细小 ， 并多沿纤维 晶状侵人。 2 试验方案 矿石 中的硫化矿物辉铋矿 、 闪锌 矿可用浮选法 回收 ， 磁铁矿可用磁选法 回收 。根据工艺矿 物学研 究结果 ， 辉铋矿 、 闪锌矿 、 磁铁矿嵌布不很密切 ， 且铋 品位与锌品位 、 铁 品位差异较大 ， 所以试验采用 以优 先浮选法 回收辉铋矿 、 闪锌矿 ， 以磁选法从浮选尾矿 中回收磁铁矿的流程方案 比较合理。探索试验也证 明了这一点。当采用铋 、 锌混浮一铋 、 锌分离一磁选 铁 的工艺流程时 ， 因为活化 的闪锌矿难于抑制 ， 铋精 矿中锌品位达 3 6 ％以上 ； 而采用优先浮选法选辉铋 矿 、 闪锌矿一磁选铁 的工艺流程 ， 不仅辉铋矿的浮选 量相对少， 且铋精矿含锌可降至 3 3 ％以下。因此， 试验按优先浮选法选铋 、 锌一磁选铁 的工艺流程进 行 。 3 试验结果及讨论 3 ． 1 辉铋矿的浮选试验 3 ． 1 ． 1 磨矿细度的确定 磨矿细度是决定选矿指标的重要影 响因素。在 不 同磨矿细度时 ， 由于 目的矿物单体解离度不 同 ， 选 3 2 矿指标也不同。优先选铋时， 磨矿细度与铋粗精矿 中铋 回收率 、 铋 品位的关 系曲线 见 图 1 。由图 1可 见， 铋精矿品位随磨矿细度变化不大， 铋回收率则变 化较大 。当磨矿细度达到 一2 0 0目 7 5 ％以上时 ， 铋 回收率提高幅度极小 。所 以磨矿细度选择 一2 0 0目 占 7 5 ％为宜 。 磨矿 细 度／ 一2 0 0目 ％ 图 1 磨矿细度与铋回收率、 铋品位关系曲线 1一铋 回收率 ； 2一铋品位 3 ． 1 ． 2 浮选时间的影响 浮选时间与铋粗精矿中铋回收率的关系曲线见 图 2 。由图 2可见 ， 该矿石中的辉铋矿浮选时 ， 浮游 速度较慢 ， 必须有足够的浮选时间， 才能获得较高的 铋 回收率 。因此 ， 辉铋矿 与闪锌矿 、 磁铁矿共生时 ， 一 定要 重视浮选 时 间的研究 和确 定。根据试 验结 果 ， 该 矿 石 辉 铋 矿 粗 选 时 浮 选 时 间 不 应 低 于 1 1 5 8 l 1 1 4 1 7 浮选 时 间 ／ rai n 图 2 浮选 时间与铋 回收率关 系 曲线 3 ． 1 ． 3 矿浆 p H值 的选择 p H值是矿物浮选的重要影响因素 ， 对于与闪锌 矿 、 磁铁 矿等共生 的辉铋矿更 为重要。试验矿石 中 辉铋矿在不同矿浆 p H值下浮选行为差异较大。选 铋时矿浆 p H值与辉铋矿回收率、 铋品位关系曲线 见图 3 。可见 ， 辉铋矿在 弱酸性矿浆 介质 中浮游较 好 。随矿浆 p H值变化 ， 铋品位变化较小 ； 而铋 回收 率在 p H5 ． 5 ～ 6 ． 5时出现一波峰值 。这一现象与 一 些资料介绍的辉铋矿浮选时矿浆最佳 p H值为 7 ～ 8有所 不 同。其原 因可能 是与闪锌 矿共 生的辉 铋矿在碱性矿浆中易溶 ， 表面生成可溶性复合物阻 止捕收剂附着 ， 从而抑制辉铋矿浮游 ， 造成铋 回收率 下降 。 维普资讯 高起 鹏 铋锌铁 多金属矿石的选矿试验研究 2 0 0 3年第 1 0期 P H 值 图 了 矿 浆 p H值 与铋 回收 率、 铋 品位关 系曲线 1一铋 回收率 ； 2 一铋品位 3 ． 1 ． 4 辉铋矿活化剂的应用 虽然辉铋矿可浮性一般较好 ， 但 当其 与闪锌矿 、 磁铁矿等共生时 ， 可能由于铁离子等各种 因素影响 ， 可浮性很差。因此必须进行辉铋矿的活化。一般认 为， 重金属离子 p b 2 、 C u 2 、 A g 、 H 等对辉铋矿 的 活化均有效果。铅盐是辉铋矿最有效 的活化剂 ， 其 中 P b N O 3 2 活化能力最强， 因此选择 P b N O 3 2 作为活 化剂进行了试验。在粗精矿中铋品位相近的情况下 ， 活化剂 P b N O 3 2 用量与铋 回收率的关系见 图 4 。由 图 4可见 ， 在 P b N O3 2用量 为 6 0 0 ～ 8 0 0 g ／ t 时 ， 对 辉铋矿活化效果最理想。P b N O 3 2 对辉铋矿的活化 机理被认为是 P b NO3 2中的重金属离子 P b 2 与 S 2 一 生成 比 B i 2 S 3 溶度积更小的硫化物 P b S附着在辉铋矿 表面， 使辉铋矿具有更好的浮游性。 孚 ＼ 褂 回 肇 Pb NO3 2用 量／ g‘ t 图 4 P b N Os l 2 用量与铋回收率关系曲线 3 ． 1 ． 5 闪锌矿抑制剂的应用 闪锌 矿 抑 制 剂 主 要 有 Z n S O 4 、 Na C N、 Na 2 S 、 H 2 S O3 、 Na 2 o 3等。经过对 比试验 ， 选用 Z n S O 4抑 制闪锌矿 ， 在弱酸性介质 中浮选 辉铋矿取得 了较好 效果 。Z n S O 4 用量与铋精矿 中锌 回收率 、 铋 回收率 的关 系见图 5 。由图 5可见 ， Z n S O 4用量在 1 5 0 0 g ／ t 以上时 ， 浮选指标较好。 3 ． 2 闪锌矿的浮选试验 试验表明 ， 辉铋矿优先选 出后 ， 采用石灰调整矿 浆 p H值 ， 用 硫 酸铜 活化 闪锌 矿 ， 丁基 黄 药作 捕 收 剂 ， 即可达到较好的锌浮选指标 。具体条件是 ， 石灰 用量 5 2 0 0 g ／ t p H1 2 ， C u S O 4 用量 6 0 0 g ／ t ， 丁基 黄药 2 0 0 g ／ t 。 Z n S O4用 量／ g‘ t 图 5 Z n S O 4 用量 与铋 回收 率 、 锌 回收率 关系 曲线 1一锌 回收率 ； 2一铋 回收率 3 ． 3 优先浮选法选铋 、 锌闭路试验 根据条件试验结果 ， 采用优先浮选法对辉铋矿 、 闪锌矿进行了浮选闭路试验。闭路试验流程为优先 选铋， 1 粗 3 精 1 扫； 铋尾选锌， 1 粗 3精 2 扫； 中矿 顺序返 回。试验结果见表 5 。 表 5浮选 闭路试 验结果 ％ 由表 5可知 ， 铋 精矿 含铋 9 ． 7 5 0 ％， 回收率 为 6 7 ． 9 4 ％； 锌精矿含锌 4 7 ． 6 5 ％， 回收率 8 9． 3 4 ％。试 验结果较理想 ， 达到 了辉铋 矿与闪锌矿 浮选分 离及 有效 回收铋 、 锌元素的 目的。 3． 4 磁选试验 试验矿石 中含铁 1 8 ． 7 6 ％， 其 中 8 5 ． 3 9 ％存在于 磁铁矿中 ， 因此进行 了弱磁选 回收磁铁矿 的试 验研 究 。虽然经过铋 、 锌优先浮选 ， 但磁选 给矿 浮选 尾 矿 铁 品位也只有 2 1 ． 0 6 ％， 而且磁铁矿嵌 布粒 度粗 细不均匀 ， 在磨矿细度为 一2 0 0目占 7 5 ％时 ， 铁单体 解离度不能满足提高铁品位 的要求 ， 因而浮选尾矿 直接磁选 ， 精矿铁品位只有 5 5 ． 1 0 ％。为此 ， 将 浮选 尾矿再磨后再进行弱磁选 ， 结果表明 ， 当再磨细度为 一 2 0 0目占 9 5 ％时， 在 磁场 强 度 5 5 ． 7 k A／ m 条件 下 ， 可获得精矿铁 品位 6 1 ． 2 3 ％、 回收率 7 0 ． 2 1 ％的 较好指标。 4结论 1 辉铋矿与 闪锌 矿 、 磁铁 矿共生 的多金属矿 石较少见 ， 试验矿石具有 一定典型性 。试验研究表 明 ， 采用优 先浮选 法选 铋 、 锌磁选 选铁 的工 艺流 程 ， 可以实现辉铋矿 、 闪锌矿和磁铁矿的有效分离与 下转第 6 8页 33 维普资讯 总第 3 2 8期 金 属 矽 山 2 0 0 3年第 1 0期 境 、 节约土地 ， 具有显著的经济和社会效益 。 参考文献 l 长 沙矿 山设 计 研 究 院， 烧 结 设计 手 册 ． 北 京 冶 金 工 业 出版社 ， 1 9 9 0 2 王东彦 ， 等 ． 含锌钢铁 厂粉尘处理技术 现状 和发展趋势分 析 ． 钢 铁 ， 1 9 9 8 ， 3 3 1 6 5 ～ 6 8 3 张美芳 ， 等 ， 用选矿 方法回收利用 宝钢 高炉 瓦斯泥 ， 金属 矿山 增 刊 ， 1 9 9 9 9 1 8 4 ～ 1 8 8 4 翁达 ， 等 ， 高炉 瓦斯泥微泡浮选柱 浮选 工艺 研究 ． 金属 矿山 增 刊 ， 1 9 9 9 9 1 8 2 ～ 1 8 3 5 王玉香 ， 赵道林 ， 瓦斯泥物料性质及选 别方法的试验 研究． 鞍山钢 铁 学院学报 ， 1 9 9 5 3 1 6～ 2 1 收稿 日期2 0 0 3 0 6 1 2 上接第 5 5页 于形式 ， 矿山制定 了安全检查表 ， 危 险源安全检查表 由矿危险源分级审定小组根据工艺状况、 安全条件、 操作管理、 组织措施等统一组织编制， 并在实际运用 中不断补充完善。安全检查采取定期性检查与经常 性检查相结合 ， 普遍性检查与专业性检查相结合 ， 一 般性检查与重点性检查相结合 。每次检查都要求按 照安全检查表的项 目认 真填写有关记 录， 使检查做 到程序化 、 标准化 ， 以便有效地发现和查找各种危险 和隐患。 5 事故隐患整改。矿山制定了隐患治理、 跟 踪检查 、 验收报告制度 。对查出的事故隐患 ， 严格按 照“ 三定四不推” 的原则 ， 分级 、 分类进行处 理 ， 决不 能只查不改 。对 于一般隐患做到及 时改 ， 整改难度 大的， 分阶段落实。为了避免相互扯皮 、 推诿现象， 对涉及到几个单 位共同整改的项 目， 矿部统一组织 指挥 、 协调。对 于重 大事故 隐患 ， 建立报告制度 ， 并 制定监控措施和应急措施 。 6 制定危险源监控管理制度 。管理制度明确 危险源辨识依据 、 分级方 法 ， 规定危 险源监 控措施 ， 管理责任 、 奖惩 办法 ， 并对 危险 源的变 更也作 了说 明。保证了危险源监控管理的经常化、 规范化 、 制度 化 。 总之 ， 危险源的监控管理贯穿于整个生产过程 ， 不能一蹴而就 ， 不会一 劳永逸 ， 是一个逐步 提高 、 不 断完善的过程 。 4 安全效果 凤凰山铜矿 自 1 9 9 7年实行危 险源监控管理 以 来 ， 安全条件 日渐改善 、 本质化安全不 断得 到加强 ， 安全生产形式逐步好转 ， 年千人负伤率 ， 千人重伤率 逐年 下 降 ， 分 别 由 1 9 9 7年 的 1 3 ． 4 ‰ 、 2． 7 ‰ 降至 2 0 0 1年的 8 ． 7 ‰ 、 0 ． 8 ％ o ， 实现 了 1 9 9 7年 、 1 9 9 8年 、 2 0 0 1 年 3个安全年 ， 每年的各项安全生产指标都优 于主管部 门下达的考核指标 。 5 存在的不足 经过几年的实践， 凤凰山铜矿已基本摸索出矿 山危险源管理的初 步模 式 ， 但是在 实际运用 中仍存 在一些不足 ， 主要表现在以下 2个方面。 1 危险源管理特别是矿 山危险源管 理在理论 上仍没有形成完备的体系， 在辨识评价过程中 ， 定性 主要依据经验 ， 略显粗糙 ， 定量分析存有局 限性 ， 不 能完全适合矿山实际 ， 给危 险源 的辨识评价增添 了 难度 ， 增加了不确定性 。因此 ， 应进一步总结适合矿 山实际的危险源评价新方法 。 2 由于危险源监 控管理 ， 主要 是控 制物 的不 安全状态 ， 而矿 山的安全生产 不仅仅 是物 ， 因此 ， 如 何与控制人的不安全行 为结合起来 ， 最大 限度地发 挥系统管理的科学性， 仍需进一步探索。 6展望 随着矿山危险源监控管理深入持久地开展 ， 并 和安全标准化创 建等工 作有机地结合起来 ， 就会 变 事故的事后处理为事故的事前预测 、 预防， 实现由传 统的经验管理向现代 的科学管理转变 ， 矿 山的安全 生产形式将持续 不断地好转 ， 事故 的发生将会得 到 有效控制 。 收稿 日期2 0 0 3 0 8 2 0 上接第 3 3页 回收。试验研究结果可作 为同类矿石选矿的参考。 2 辉铋矿与 闪锌 矿 、 磁铁矿共生 的多金属矿 石中， 辉铋矿的浮游速度较慢 ， 且辉铋矿需活化剂活 化 ， 方能获得较好 的选 矿指标。辉 铋矿浮选时 间和 6 8 活化剂是实现铋 、 锌浮选分离 的重要影响 因素。 3 铋锌 浮选尾 矿 中的磁 铁矿 嵌 布粒度 不均 匀 ， 铁单体解离度低 ， 必须经过再磨才能获得合格铁 精矿 。 收稿 日期2 0 0 3 0 6 2 5 维普资讯