含硫化铁矿混合精矿分离技术

含硫化铁矿混合精矿物分离技术硫化铁矿（此处指黄铁矿和磁黄铁矿，下同）广泛存在于硫化矿石中，因而在选矿实践中经常碰到它们与其它硫化矿的分离问题。本章概要介绍几种常见的含硫化铁矿混合精矿的分离方法，包括铜-硫、铅-硫、锌-硫、铁-硫和金-硫分离；同时，为了便于读者参考，将工业上常用的及尚处于研究阶段但颇有前途的方法简列于表5-1，将硫化铁矿物的若干选矿特性归纳于表5-2。表5-1主要分离法项目分离方法铜-硫分离（抑硫浮铜）石灰法，石灰氰化物法，加温法，充气氧化法，二氧化硫-淀粉法，强磁选法，有机抑制剂法，选择性捕收剂法铅-硫分离石灰法，亚硫酸盐法锌-硫分离（抑硫浮锌）石灰法，加温法，二氧化硫-蒸汽加温法（抑锌浮硫），亚硫酸盐法，充气氧化法锑-硫分离（抑锑浮硫）碱性矿浆法（碳酸钠-硫化钠），石灰-硫酸法，氧化剂法（抑硫浮锑），水玻璃-石灰法铁精矿脱硫（活化硫化铁）硫酸（或二氧化氮）-硫酸铜法，硫化钠-硫酸铜法，氟硅酸-硫酸铜法，草酸-硫酸铜法，铜铵络合物法金-硫分离浮选（石灰）法，重选法，选-冶联合法表5-2硫化铁矿物的某些选矿特性影响因素黄铁矿磁黄铁矿氧气新鲜表面疏水，轻微氧化促进浮选，过度氧化可浮性下降易氧化，强烈吸收矿浆中的氧，在弱碱性介质中适度氧化有益浮选，过度氧化恶化浮选pH值在强酸性介质中可浮性增加，在强碱性介质中受抑制随介质pH值升高，氧化速度加快。最佳可浮性在Fe（OH）2开始溶解时出现，此时临界pH值为6.6硫铁比比值接近2时，在酸性介质中易浮，在强碱性介质中受石灰抑制；比值偏离2时，可浮性降低平均比磁化系数0.98X10-6（厘米）3/克14744X10-6（厘米）3/克比重4.9-5.2可浮性大于磁黄铁矿较小氧化速率较小较大等电点pH6.2-6.93常用的抑制剂石灰，氰化物石灰，氰化物，碳酸钠，高锰酸钾常用活化剂硫酸，碳酸钠，二氧化碳，硫酸铜硫酸铜，硫化钠，氟硅酸钠，草酸第一部分铜-硫分离在硫化铜-硫化铁矿石选矿中，铜硫混合-分离浮选是常见的流程，而混合精矿的分离又是该流程的关键作业。分离方法主要有下述几种。一、石灰法该法用于抑硫浮铜。石灰对硫化铁矿的抑制作用有两个方面，一是产生OH-离子使矿物表面亲水，二是大量钙离子阻碍黄药向矿物表面吸附。生产实例如下：苏联马格涅乌里斯克铜黄铁矿选矿厂原为优先浮选流程，改为混合-分离流程后，得到了合格硫精矿，实现了无废选矿工艺。该工艺的要点为：在弱碱性介质中（pH8-9）混浮铜、硫矿物，然后在强碱性介质中（游离氧化钙900-1000毫克/升）进行铜硫分离，分别得到合格铜精矿（铜回收率大于85%）和黄铁矿精矿。白银有色公司选矿厂在浮选浸染矿石时，将优先浮铜改为铜硫混浮-分离流程后，节省了石灰，回收了黄铁矿。近年来，有关单位围绕大冶铁矿中有色金属综合回收课题，开展了系统的小型和工业试验，采取增加浮选时间，分段加药和混合用药及提高磨矿细度三项技术措施，全面提高了混合浮选金、银、铜、硫、钻的回收率。铜硫混合精矿则以石灰（1-2公斤/吨）为钻黄铁矿的抑制剂，并添加少量选择性捕收剂（234#）浮铜，采用一粗二精二扫流程，泡沫产品为富集了金、银的铜精矿，槽内为钻硫精矿。石灰法的优点是石灰价廉、易得、无毒，适用于黄铁矿的浮选活性较小的矿石；缺点是高碱度下泡沫易发粘，铜精矿质量不高，浮选设备易结钙。二、石灰-氧化物法氤化物是硫化铁矿物的强烈抑制剂，但由于剧毒，使用受到限制。然而，当黄铁矿的活性很大，不易被石灰抑制时，辅以少量氤化物往往可获得良好的分离效果。例如湖北某铜矿在石灰造成的高碱度矿浆中（pH=12）分离铜硫混合精矿时，黄铁矿不易被抑制，但添加少量氤化物质（20克/吨）后，分离效果显著。三、加温法云锡公司对铜硫混合精矿进行了蒸汽加温（矿浆温度34-42°C）和石灰蒸汽加温两组分离浮选试验，结果表明，两者均可有效地分离铜硫，且后者的效果更好。其操作条件为先加石灰调整pH至11,然后蒸汽加温至60-70°C，再行浮选。加温法的基本原理是通过加温增大铜矿物和硫铁矿表面的氧化速度的差异（使黄铁矿加速氧化）来达到抑硫浮铜之目的，适用于分选较难分离的铜硫混合精矿。四、充气氧化苏联卡里马基尔选厂采用充气氧化工艺，使黄铁矿的可浮性由于表面生成氢氧化铁膜而急剧下降，从而提高铜硫分选效率，使该厂从高含量黄铁矿（比通常高3-4倍）矿石中获得了合格铜精矿，品位由5-8%提高到20%以上。我国红透山选厂将直接优先浮选流程改为铜硫部分混浮-优先混合流程的同时，采用充气氧化工艺，提高了铜硫分选效率。五、SO-淀粉法2保加利亚专利No.23454制定了铜-黄铁矿细嵌布矿石的浮选分离方法，即将铜-黄铁矿混合精矿细磨后，用经二氧化硫处理过后淀粉抑制黄铁矿，铜矿物用中性油和二硫代氨基甲酸盐的细分散混合物（1：1）絮凝，结果铜回收率由62.5%提高到73.23%，金由36.5%提高到53.49克/吨，银由31增至43.875克/吨。六、有机抑制剂有人将高分子量的木素磺酸盐与XD69配制成有机混合物，用于抑制含碳磁黄铁矿和黄铁矿，效果很好。七、选择性捕收剂苏联研制的MHr-47（乙炔基乙烯基丁酯和丁醛二丁基缩醛的混合物），对银、金、铜、铅、铋硫化物有很高的捕收性能，而对黄铁矿和未活化的闪锌矿的捕收作用却很弱，是很有前途的铜硫和铜锌分离药剂。小寺沟铜矿选厂在铜-硫分离作业用黑药代替黄药，铜精矿品位和回收率分别提高6.64%和9.72%，还降低了作业的总药剂用量，取得了较好经济效益。我们对山东某含金铜硫矿石的试验也表明：丁铵黑药是铜硫分选的选择性捕收剂。八、强磁选该法基于有些铜精矿含有过量的黄铁矿，往往因其细粒黄铁矿粒子部分或全部粘附或覆盖在硫化铜表面，致使铜-硫分离困难。M.M.EITawil等的实验表明，在20000高斯时对智利一铜精矿（含Cu23左右）进行湿式强磁选，获得了品位30.2%，回收率87%的铜精矿。若分级入选，尚可进一步改善分选效果。第二部分铅-硫分离一、石灰法我们曾根据铅、锌、硫多金属矿石中存在部分易浮硫铁矿和闪锌矿的特点，采用等可浮流程，获得了良好选别指标。由于粗选系按矿物的天然可浮性差异进行，等浮得到的混合精矿用石灰比较容易地将锌、硫抑制而同铅分离，从而获得高品位铅精矿。二、亚硫酸盐法北京矿冶研究院曾对凡口铅锌矿-氧化率较高的矿石进行过铜-硫分离试验。该矿石含铅4%，黄铁矿35%，铅氧化率18%，当添加亚硫酸钠250-500克/吨时，可以有效地抑硫浮铅。第三部分锌-硫分离锌精矿含铁量与冶炼成本有密切关系。在湿法冶炼锌过程中，铁酸锌的生成会造成锌的损失，降低锌的冶炼回收率，增加能耗和冶炼成本。以竖罐炼锌为例，锌精矿品位下降10%，每吨锌锭的电耗上升6.4千瓦.时，成本上升13.2元。因此，闪锌矿与黄铁矿的分离一直是选矿工作者十分关注的课题。锌-硫混合精矿的分离一般采用抑硫浮锌，必要时也可抑锌浮硫。常用的方法如下。一、石灰法该法由于简单、有效和经济，因此是最常用的抑硫浮锌法。其原理是，在石灰造成的强碱性（PH=11）介质中，黄铁矿被强烈抑制，而闪锌矿因易吸附两价铜离子而被活化。采用此法的有湖南黄沙坪、水口山、浙江龙泉和平水等选厂。石灰法的缺点是管道易结垢，硫精矿不易过滤。二、加温法对于石灰难抑制的活性高的黄铁矿，采用矿浆加温（粗选42-43°C，精选不加温，不加任何药剂）往往可以获得好的分离效果。若在蒸汽加温的同时，再补加一定数量的石灰，则更为有效（如苏联红乌拉尔选厂）。三、充气氧化法苏联基洛夫格勒选厂在锌-硫分离作业前设置充气氧化作业，并提高矿浆温度（40C），使黄铁矿的氧化速度加大3-4倍，从而抑硫浮锌，使锌回收率从90.8%上升到94.9%；硫精矿品位由38%上升到41.4%，硫回收率提高7.3%。采用此工艺进行锌硫分离浮选的还有苏联乌恰林斯克和盖依斯克选厂等。四、亚硫酸盐法研究表明，在pH值6到8克范围内，亚硫酸盐能有效地抑制黄铁矿的浮选，但对被活化的闪锌矿的浮选没有影响。山本泰二认为，这是由于亚硫酸离子很容易解吸黄铁矿表面的黄原酸盐，但不能解吸被活化的闪锌矿表面的黄原酸盐。五、SO-蒸汽加温法2加拿大、西德和土耳其有些选厂处理的矿石，由于硫化矿嵌布微细，并含有大量黄铁矿，采用通常的抑硫浮锌方法，锌精矿品位难以提高。近年来采用SO2-蒸汽加温法抑锌浮黄铁矿，获得了高品位锌精矿。如加拿大布伦兹克选矿厂用SO2控制矿浆pH值在5-5.2,搅拌，通蒸汽加温至80C左右。此时，闪锌矿被抑制，黄铁矿上浮。通过一粗三精，锌精矿品位由50.5%提高到57.8%，锌作业回收率94.1%。第四部分锑-硫分离辉锑矿常与黄铁矿共生，采用混合-优先流程时，混合精矿的分离是关键作业。分离方法的选择随矿石性质而定，或抑锑浮硫，或抑硫浮锑，业已提出的主要分离方法有如下几种。一、碱性矿浆法这是一种行之有效的抑锑浮硫方法。碱可以是氢氧化钠、碳酸钠或硫化钠合用，锑-硫分离效果更好。辉锑矿在碱性介质中受抑制，是由于辉锑矿具有碱溶性，在表面形成可溶性复合物NaS.SbO，并电离为[SbS]HS-，妨碍活化剂或捕性剂离子在辉锑矿表面附着。硫化钠在22323水介质中的电离产物也是HS-，因此，其抑制作用（对辉锑矿）原理与碱是一致的。美国布雷德利选厂采用此法生产，其特点是在混合物精矿再磨时添加氢氧化钠、丁黄药和硫酸铜，并充气数分钟，然后抑锑浮硫。我院和湖南有色金属研究所等单位的研究表明，直接用碳酸钠-硫化钠组合剂抑锑浮硫（混精不再磨），也可获得好的分离指标。二、石灰-硫酸法石灰对辉锑矿和黄铁矿均有抑制作用，但被抑制过的黄铁矿，用硫酸可以活化，故先加石灰处理混合精矿，然后用硫酸活化浮选黄铁矿，可以达到锑-硫分离之目的。贵州某锑矿石混合-分离浮选开路试验指标为：锑精矿品位49.78%，回收率55.42%。三、氧化剂法（抑硫浮锑）苏联采用漂白粉和高锰酸钾为氧化剂，对一金锑硫砷矿石的混合浮选精矿进行了分离浮选研究。混合精矿含65%黄铁矿，23%辉锑矿，4%硫锑铅矿和毒砂，在矿浆固液比为1：3时，加漂白粉或高锰酸钾抑制黄铁矿和毒砂，然后用醋酸铅为活化剂，黄药为捕收剂浮选辉锑矿。当混合精矿含锑11.6%、铁27.25%、砷1.24%时，用氧化剂法分离浮选，可以得到含锑36.6%，锑回收率78.7%的锑精矿和含铁32.2%，铁回收率88.8%的黄铁矿精矿。四、水玻璃-石灰法郭庆华等在浮选分离贵州某锑矿的混合精矿时指出，水玻璃与石灰共用可以较好地抑锑浮硫。闭路试验指标为：锑精矿品位48.61%，回收率60.03%。第五部分铁精矿脱硫当矿石中硫化铁含量高时，会出现磁铁矿精矿含硫高及需要脱硫和回收硫化铁矿物等问题。但由于磁黄铁矿具有磁性，即使铁精矿进行脱硫处理，也因磁黄铁矿的可浮性差和磁黄铁矿与磁铁矿发生磁团聚而降低脱硫效率。磁黄铁矿的可浮性差的原因，是由于它极易氧化而表面生成亲水性的Fe（OH）2或FeSO4薄膜。磁黄铁矿的氧化速度随介质pH升高而增大，其最佳可浮性出现于Fe（OH）2开始溶解点（pH值为6.6），因此，铁精矿脱硫常在弱酸性介质中进行。此外，浮选被石灰抑制过的磁黄铁矿时，离不开活化剂，选矿工作者在这方面进行了大量研究，归纳起来，比较有效的活化剂有：Q硫酸或二氧化碳烟气；Q碳酸钠-硫酸亚铁；Q硫化钠-硫酸铜；Q氟硅酸钠-硫酸铜；Q草酸-硫酸铜；⑥铵离子、铜铵络合物的硫酸盐。活化剂的选用因矿石性质而异，需通过试验确定。例如铜官山的单斜晶磁黄铁矿，最有效的活化剂是硫酸铜。被石灰抑制过的磁黄铁矿，在弱酸性介质中（pH值为6.6），用硫酸铜可很好活化，使铁精矿含硫量降至1%左右，同时提高硫回收率7%。第六部分金-硫分离不少选矿厂的硫精矿中含有少量金（1-10克/吨）作为金矿很难销售，而作硫精矿出售时，这部分低含量金不计价，又不适合直接氤化（氤化物耗量大，不经济）。目前，仅从硫酸烧碴中回收少部分金（回收率低）。显然，从硫精矿回收金，矿山将在经济直接受益。但问题是如何才能经济有效地进行回收，这是一个有待解决的技术难题。下面简介两组初步研究结果：湖南有色金属研究所曾对水口山老鸦巢矿区含金9.84克/吨的硫精矿，进行了浮选富集金的研究。当以石灰为黄铁矿的抑制剂，用黄药类捕收剂进行分选时，可得到金精矿含金14.4克/吨，回收率85.04%，产率5.81%；硫精矿含金1.5克/吨，产率74.39%，其中金的损失率为11.34%。我们曾对某矿含金8-9克/吨的堆集硫精矿进行了浮选、重选、磨细-重选（或浮选）-富集物氤化及直接氤化四个方案的试验研究。基本结果是：浮选或重选的金精矿含金为13-14克/吨，回收率80%左右；磨细-重选（或浮选）的金精矿含金33-169克/吨，回收率75-42%；含金20-33%克/吨的富集物的氤化浸出率大于98%。初步计算表明，以第三方案（就地产成品金）的经济效益最高。综上所述，选-冶联合流程是从低金硫精矿回收金的有效途径之一。这里，需要指出的是：由于成矿条件的不同，存在着含金黄铁矿与不含金或含金很低的黄铁矿，它们的可选性是有差别的，这正是进行金-硫分选的基础。小结1、硫化铁矿物广泛存在于多种矿石之中，继续深入进行硫化铁矿物的基本选矿性质的研究，对于寻求新的含硫混合精矿的分离方法具有重要指导作用。2、含硫混合矿的分离，核心是硫化铁矿物的选择性抑制和活化。在众多的化学试剂中，石灰仍然是硫化铁矿物的经济而有效的抑制剂，硫酸和硫酸铜则是常用的活化剂；对于难分离的混合精矿，则往往借助于组合药剂以至加温、充气等综合技术措施。有