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磁黄铁矿型铜铁多金属矿选矿研究进展

浏览数量:0     作者:本站编辑     发布时间: 2021-03-29      来源:本站

1 磁黄铁矿的特点

磁黄铁矿其含硫理论品位为38%40%。由于铁原子的亏损(即结构中出现的空位)数量不同,使其结构和成分发生了变化,磁黄铁矿包含3种晶系结构:单斜晶系、六方晶系和斜方晶系,其中常见的是单斜和六方两种晶系,且随着S/Fe比例的增大,磁黄铁矿的晶体结构由六方晶系变为单斜晶系。

不同晶体结构磁黄铁矿的选别性质有一定差异,在可浮性、磁性、活化或抑制等方面的表现都有不同单斜晶系磁黄铁矿的可浮性好,磁性强;六方晶系磁黄铁矿的可浮性差,磁性也极弱。自然界中70%以上的磁黄铁矿都是两种晶系的混合物。

有试验研究表明,新鲜表面的单斜晶系磁黄铁矿的可浮性近似甚至优于黄铜矿,且不易被石灰抑制,因此在选铜过程中,磁黄铁矿会与黄铜矿一起上浮,影响精矿质量。单斜晶系磁黄铁矿属铁磁性矿物,磁性与磁铁矿相近,在磁选选铁过程中,易富集于铁精矿中,二者之间在磁选后还会通过剩磁作用产生异相磁团聚,当矿物粒度较细时,这种磁团聚现象尤为严重,从而致使磁铁矿和磁黄铁矿难以通过磁选法进行有效分离。六方晶系磁黄铁矿的可浮性较差,在浮选过程中嵌布粒度细的黄铜矿易随铜硫连生体进入浮选尾矿,造成铜的损失。此外,磁黄铁矿易泥化和氧化,泥化使矿物颗粒粒度变细、比表面积增大,导致氧化能力增强,生成Fe(OH)3FeO(OH)等亲水层,阻碍黄药类捕收剂在矿物表面的吸附,降低其可浮性,影响磁黄铁矿和磁铁矿的浮选分离;同时氧化大量消耗矿浆中的氧,恶化浮选环境,严重时导致开始阶段铜矿物不浮,影响铜矿物的浮选效果。

2 黄铜矿与磁黄铁矿分离的研究

  磁黄铁矿复杂多变的矿石性质使得黄铜矿与磁黄铁矿分离难度增大,难以获得较高产品指标的铜精矿。为了实现黄铜矿与磁黄铁矿的高效分离,国内外许多选矿工作者从浮选药剂和分选工艺两方面进行了大量的试验研究,并取得了一定的研究成果。

2.1黄铜矿与磁黄铁矿浮选分离的药剂研究

在黄铜矿与磁黄铁矿分选的生产实践中,比较常用的分选方法是抑硫浮铜,这就涉及到两种重要的浮选药剂:黄铜矿的捕收剂和磁黄铁矿的抑制剂。

2.1.1黄铜矿的捕收剂

高效的黄铜矿捕收剂是铜硫浮选分离的关键因素之一。浮选黄铜矿的捕收剂通常有三类:黄药类、黑药类及酯类黄药类捕收剂常用的有乙基、异丙基和丁基黄药等,是目前工业生产中广泛使用的硫化矿捕收剂;黑药类捕收剂选择性好,但是捕收性能比黄药差,国外以黑药208#238#242#为主,我国以甲酚黑药、丁铵黑药为主酯类捕收剂是近20年来主要研究的硫化矿捕收剂,具有适应性强、稳定度高、可长期保存等优点,在工业生产中应用的有Z-200、酯-105OSN-243及苯硫氨酯等。

为提高黄铜矿的浮选性能和伴生金属的回收率,国内外选矿工作者开发研制了大量的针对黄铜矿具有高选择性的新型捕收剂和组合捕收剂。例如:Y-89系列药剂是具有长碳链和带支链的高级黄药,是硫化铜和氧化铜的高效捕收剂,对矿石中伴生的金、银也有较好的捕收性能;二烷基单硫化磷酸盐和单硫代磷酸盐属于新型黑药类捕收剂,是硫化铜和金银矿物的有效捕收剂。前者适用于酸性条件,后者则只有在中性或弱碱性的介质中效果显著。新型捕收剂PZO是一种对硫化铜矿以及金、银、铂、钯等贵金属选择性高且具有一定起泡性的酯类捕收剂;LP-01是一种膦酸类新型高效硫化铜矿石捕收剂,在低碱条件下具有选择性强、使用方便、用量少、捕收能力强等特点新型硫化铜矿高效捕收药剂:T-2KMac-12Mac-10,该类药剂已应用于多个铜矿山,并取得了良好的指标。

2.1.2磁黄铁矿的抑制剂

单斜晶系磁黄铁矿的可浮性近于甚至优于黄铜矿,易与黄铜矿一起上浮,从而影响铜精矿质量。因此,在铜硫浮选分离过程中,对磁黄铁矿的有效抑制十分重要。磁黄铁矿的抑制剂通常可分为无机抑制剂和有机抑制剂。石灰是最为常见的磁黄铁矿抑制剂。目前工业生产中,铜硫分离大都在高碱环境中进行,通常加入石灰调节pH值并抑制磁黄铁矿。石灰对磁黄铁矿的抑制作用主要表现在两方面:一是OH-离子的作用,在磁黄铁表面生成一层Fe(OH)3亲水薄膜,阻碍磁黄铁矿与选矿药剂表面接触,降低了其可浮性二是石灰在矿浆中有钙离子存在,吸附在磁黄铁矿表面并生成含钙的化合物,降低了磁黄铁矿对捕收剂的吸附能力。但是往往加入大量的石灰对矿石中的铜、金、银等矿物也有不同程度的抑制作用,不利于铜指标的进一步提高和伴生金属的综合回收;同时选铜尾矿中的硫被强烈抑制,只有加入活化剂,才能实现铜尾选硫,增加了浮选成本。低碱铜硫分离是发展的一个重要方向,一些低碱的有机或无机抑制剂被研究和应用。

2.2黄铜矿与磁黄铁矿分离工艺的研究

黄铜矿与磁黄铁矿常用的浮选分离工艺包括混合浮选、优先浮选、联合分选等。在实际生产中,一般根据矿石性质和选矿产品的质量要求来选择适合的分选工艺。

2.2.1混合浮选工艺

混合浮选工艺是先将黄铜矿以及矿石中其它有用矿物浮选出来,然后抑制其他矿物而将铜矿物浮出,获得符合要求的铜精矿。该工艺适合处理原矿品位低、矿石性质相对简单的矿石,具有节省磨矿及其费用、浮选设备、浮选药剂等优点。

2.2.2优先浮选工艺

优先浮选工艺包括全优先浮选和部分优先浮选。全优先浮选工艺是根据黄铜矿与磁黄铁矿的可浮性差异,使用选择性好的高效黄铜矿捕收剂浮选铜矿物,得到铜精矿,选铜尾矿捕收硫得到硫精矿;部分优先浮选工艺是将单体解离度好、可浮性较好的部分铜矿物先捕收优先浮选,实现部分铜矿物的快浮早收。全优先浮选工艺适合于处理成分简单、可回收有用矿物种类不多、有用矿物之间的浮选差异较大,或者与黄铜矿共生的矿物能很好的被抑制,而又对黄铜矿可浮性无明显影响的矿石。部分优先浮选工艺适用于处理可回收矿物种类多、有用矿物之间的浮选差异较大,即铜矿物的种类不同,其可浮性差异较大的矿石。

2.2.3联合分选方法

对于含有较多磁黄铁矿,且其中的黄铜矿易受影响的矿石,可采用磁选和浮选联合的选矿方法,即先磁选脱除部分磁性强的磁黄铁矿,减小对浮选指标的影响,剩余磁黄铁矿再通过浮选方法脱除。唐顺昌等针对某复杂铜铅锌硫化矿的特点就铜铅分离和铜硫分离做了系统地研究,由于该矿石含硫高,铜铅锌矿物与硫分离以及铜与铅锌分离难度大,非常复杂难选。因此,采用磁选-浮选联合工艺流程,先磁选脱除磁黄铁矿,消除其对后续浮选的影响,磁选尾矿采用优先浮选工艺回收铜,最终获得铜品位23.61%,铅品位0.85%,铜回收率74.16%的铜精矿,实现了铜铅硫的高效分离,得到了优良的指标。

3 铁矿脱硫的研究进展

硫是伴生在磁铁矿中的主要有害杂质,由于磁黄铁矿的特殊性质,使得铁矿脱硫困难,导致铁精矿中硫含量易超过我国铁精矿的质量标准,得不到合格的铁精矿。为此,采用合理的选矿方法脱除铁精矿中的磁黄铁矿,对于保护环境和提高选厂的经济效益具有重要的意义。

3.1铁矿脱硫浮选药剂的研究

由于磁黄铁矿氧化程度较高,泥化严重,使得磁黄铁矿的可浮性很差,采用常规的浮选药剂难以脱除磁黄铁矿得到合格铁精矿。因此,寻找高效的磁黄铁矿的活化剂是铁矿脱硫的一个重要研究方向。磁黄铁矿的活化剂主要有无机酸、有机酸、金属离子和硫化钠等,不同种类活化剂的活化机理不同。无机酸主要能脱除磁黄铁矿表面亲水性氧化膜,使其表面的金属离子露出形成活化点;有机酸则不但能脱除磁黄铁矿表面亲水膜,还能与矿浆中抑制磁黄铁矿的Ca2+发生络合反应,阻止磁黄铁矿表面CaSO4的生成;金属离子能在磁黄铁矿表面形成离子活化点,从而吸附捕收剂,提高其可浮性硫化钠能与磁黄铁矿表面发生硫化反应,增强捕收剂与矿物表面的吸附作用,从而提高磁黄铁矿表面的的疏水性。由此可见,不同种类活化剂发挥作用的方式不同,通过不同种类活化剂的复合,能够起到更佳的活化效果。组合活化剂主要是利用药剂之间的协同作用,增强药剂对磁黄铁矿的活化效果。大量试验研究表明,使用组合药剂对磁黄铁矿的活化效果明显强于单一药剂。饶

3.2铁矿脱硫的选矿工艺研究

3.2.1阶段磨矿阶段选别

脱硫选铁工艺磨矿细度对选矿指标有较大的影响,不同磨矿细度的产品有不同的粒度组成,会影响矿物的单体解离度和可选性,细粒嵌布的铁矿石,只有细磨才能使矿物充分解离。对于嵌布粒度细、含硫铁矿类型单一的铁矿石,通常采用阶段磨矿-阶段选别工艺来实现铁矿降硫的目的。某铁矿山矿石试样的铁品位为42.86%,通过阶段磨矿阶段选别全磁选工艺,同时合理控制流程中的精选次数和磁场强度,成功获得了铁品位为66.97%、回收率为80.31%的铁精矿。

3.2.2磁选-浮选联合脱硫选铁工艺

磁选-浮选联合工艺是我国高硫铁矿石提铁降硫的有效工艺之一,将反浮选与磁选法结合起来,有利于提高磁铁矿石精矿品位。根据磁、浮工艺的先后顺序,该工艺又分为两种分选流程:第一,先磁后浮,即先磁选得到高硫铁精矿,再反浮选脱除铁精矿中的磁黄铁矿第二,先浮后磁,即先浮选脱除磁黄铁矿,再从浮选尾矿中磁选回收磁铁矿。

靳建平等对陕西某铁矿石进行选矿试验研究,磁选后的高硫铁精矿经一粗一精一扫的反浮选脱硫工艺,最终获得含铁66.90%、含硫0.18%、铁回收率为60.64%的优质铁精矿。

4  结论

(1)磁黄铁矿复杂多变的矿石性质是干扰磁黄铁矿型铜铁多金属矿中铜硫分离和铁矿脱硫的主要因素。对于解决磁黄铁矿型铜铁多金属矿的铜硫分离和铁矿脱硫问题,国内外的选矿工作者做了大量的试验研究,在浮选药剂和选矿工艺方面均取得的一定的研究进展。

(2)浮选药剂方面,选矿工作者针对性的研发了新型高效的黄铜矿捕收剂和磁黄铁矿抑制剂、活化剂,并取得了一定的成效。但是,新型药剂价格相对较高,工业上大规模推广具有一定的难度;有机抑制剂抑制能力强,但选择性差;新型活化剂存在高效性和污染性的矛盾。因此,采用新技术简化药剂合成条件、降低药剂成本来研发高效低廉药剂,对无机抑制剂和有机抑制剂组合使用、相互补充达到强化抑制的效果,设计开发环保、易降解的高效活化剂是浮选药剂领域发展的一个重要方向。

(3)选矿工艺方面,选矿工作者对浮选、磁选等传统的选矿方法进行简化、组合、优化来适应不同矿石的特点以提高选矿指标。随着可入选矿石资源的日益贫化,进一步研究新型分选工艺以及电化学调控电位浮选、微生物冶金脱硫等新方法的加入也是磁黄铁矿型铜铁多金属矿分选的一个重要研究方向。


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