云南都龙矿区高铁闪锌矿活化试验研究

云南都龙矿区高铁闪锌矿活化试验研究

闪锌矿是等轴晶系的结晶结构。fen和半径与zn2相似。铁通常以类似于类质的象子作为闪锌矿晶体，随着闪锌矿晶体的fen增加，颜色由平坦变为深度。当闪锌矿中铁含量超过6%时,称为铁闪锌矿(ZnxFe(1-x)S);当铁含量超过20%时,称为超高铁闪锌矿。与其它硫化矿物相比,铁闪锌矿或闪锌矿的可浮性要差一些,一般不经活化的铁闪锌矿或闪锌矿的浮选需要用混合捕收剂或4个碳及以上的黄药捕收才行。在实际生产中,铁闪锌矿较闪锌矿表现出不易活化、浮游性差、对介质敏感等特点,较难与磁黄铁矿、黄铁矿和毒砂等矿物分离。铁闪锌矿的浮选一直是国内外选矿界研究的热点之一。我国锌金属储量占世界总储量的1/4,居世界第二;我国也是一个锌生产大国,2002年锌金属产量达到210.58万t,居世界第二位,出口量仅次于加拿大,达到49.60万t。我国一些含铅、锌、硫、铁或锌、铜、锡、铁、硫的铅锌矿山和锌锡矿山等都不同程度的含有铁闪锌矿,例如广西大厂和河三铅锌矿,湖南黄沙坪、潘家冲和野鸡尾铅锌矿,贵州赫章铅锌矿,青海锡铁山铅锌矿,黑龙江西林铅锌矿,吉林放牛沟和故牛淘铅锌矿,广东厚婆坳铅锌矿,云南都龙锌锡矿和澜沧铅锌矿等。这些矿山铁闪锌矿含铁一般为8%~12%,有的高达26%。都龙锌锡矿铁闪锌矿单矿物含铁高达20%以上,含铟300g/t左右。我国铟、锗、镓、银、金、镉等共伴生的稀贵金属在选矿流程中一般富集在锌精矿中,回收效果不理想,因此,对铁闪锌矿的开发利用,提高锌精矿品位和回收率就成为综合回收上述稀贵金属的最好方法,研究适应铁闪锌矿选矿、简化工艺流程、降低生产成本、提高资源综合利用效率的新药剂、新工艺和新技术具有十分重大的理论意义和现实价值,引起了人们的极大关注。目前,人们对铁闪锌矿的试验研究主要集中在电位分析铁闪锌矿的自诱导和硫诱导浮选,而活化的好坏是铁闪锌矿浮选的先决条件。铁闪锌矿可被铜、银、镉、铵等离子活化,常用的活化剂是硫酸铜,但是,存在以下4个方面的缺陷:①活化效果并不理想,活化的选择性不高,既活化比较难浮的铁闪锌矿或被氧化的闪锌矿,也会活化难浮的磁黄铁矿,使易浮的和比较难浮的磁黄铁矿更加容易进入锌精矿,影响精矿的质量,导致抑制剂种类增多、用量加大,流程更加复杂,生产成本增加,锌精矿的品位和回收率往往不理想;磁黄铁矿进入锌精矿,还意味着精矿中铁对后续湿法冶金过程、对锌和铟的进一步分离与富集是非常不利的;②硫酸铜活化性能随着碱性的增强而增强,而且一般是在高碱环境下进行活化的,势必加大生产中石灰的用量,抑制了可浮性较差的闪锌矿、铁闪锌矿和被氧化了的黄铜矿;大量石灰的加入增加了选矿成本,加大工人的工作量;从选矿和综合回收与利用的角度来看,石灰的大量加入也是不合理的,例如都龙锌锡矿区,选矿不但回收锌、锡、铜,还需综合回收7种稀贵金属(即铟、银、镉、金、锗、镓和钴)以及硫与砷;当选锌过程用大量的石灰调整pH值、抑制其它硫化物之后,脱硫时要用大量对管道和选矿设备具有腐蚀性的硫酸中和矿浆中的石灰以降低pH值、活化浮选含硫矿物,这就进一步增加了选矿成本,同时,由于反应生成硫酸钙很容易堵塞管道,影响选矿工艺流程的连续性;此外,石灰对被铜离子活化的闪锌矿无抑制作用;但是,被铜离子活化的铁闪锌矿,当石灰添加量过多时,具有明显的抑制作用,在这点上,铁闪锌矿往往具有硫化铁矿物的特性;铁闪锌矿被铜离子活化后的浮选pH值比闪锌矿铜离子活化后的浮选pH值低,活化后的铁闪锌矿浮选pH值不能高于11,而活化后的闪锌矿浮选pH达到13.2时依然浮游良好;当pH达到12时,80%的铁闪锌矿被抑制,回收率仅13.65%;而闪锌矿,当pH=13.2时,回收率达到92.36%;通常闪锌矿被铜离子活化后,具有与铜蓝一样的良好浮游性;③在活化铁闪锌矿或闪锌矿的同时,也会使用磁黄铁矿的抑制剂,该抑制剂也会抑制可浮性不好或者被氧化的铁闪锌矿或者闪锌矿,导致部分锌的损失以及后续活化的困难,增加中矿返回的量、延长浮选反应的时间、增加动力成本;延长锌矿物的反应时间,又会导致铁闪锌矿或者闪锌矿的进一步氧化,减少锌矿物上浮的几率,影响锌的回收率的提高;④硫酸铜的活化效果与铁闪锌矿、闪锌矿的铁含量有关,铁含量增加,对铜离子和黄药阴离子的吸附量逐步减少。因此,采用硫酸铜活化铁闪锌矿应特别注意活化条件,例如搅拌时间、搅拌强度、pH值和温度等。研究发现,增加硫酸铜的活化时间但不增加药剂用量和成本,对提高精矿品位、回收率和产率很有好处,粗精矿锌品位从33.23%~36.63%提高到40.56%~41.58%,锌回收率提高幅度达12%;铟品位由250~290g/t提高到300~330g/t;铟回收率达到34.37%~41.85%;镉品位由0.10%~0.11%提高到0.12%~0.14%,镉回收率提高幅度达20%左右。因此,研究高效、选择性好的活化剂,对于减少药剂种类、降低成本、保证锌及其共伴生的稀贵金属的回收、也为锌精矿的后续处理创造非常好的条件是十分重要的。本试验针对云南都龙铁闪锌矿的高效活化进行了研究。1试验矿样、药物和设备1.1铁闪锌矿的地球化学云南文山都龙锌锡矿的金属矿物以铁闪锌矿、磁黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿、锡石和黄铁矿为主,脉石矿物以石英为主,其次为白云石、方解石及硅酸盐矿物等。试样经破碎混匀后委托昆明理工大学国土资源工程学院地质系的专家挑选出纯的铁闪锌矿矿物,并采用铁闪锌矿的纯矿物进行试验,其纯矿物多元素分析结果如表1。闪锌矿理论含锌67.18%,本试验实际超高铁闪锌矿含锌45.12%、铁20.05%。1.2其它分析纯试验用水为自来水,试验试剂除捕收剂丁黄药为工业级外,其它均为分析纯。为了力求试验精确,用单泡管(Halimond管)进行试验,其流程如图1所示,每次试验单泡管中放入纯矿物量1g,用上浮产品来计算回收率。2激活试验的结果与分析2.1试验结果及药剂试验采用浮选时间为12min,不加任何浮选药剂,试验结果见表2,由此可知铁闪锌矿粒度过粗或者过细,其可浮性都很差,取-0.18+0.125mm粒级物料作为下一步的试验矿物矿样。2.2丁黄药用量丁黄药用量试验结果如图2所示,丁黄药用量为120g/t以上时,铁闪锌矿的上浮率增加不很明显,以下试验如果不加说明丁黄药用量都为120g/t。2.3新型高效活化剂的研发和应用在pH=7时,CuSO4用量试验结果见表3。根据实际情况和表3试验数据,取CuSO4用量为2000g/t比较合适。当CuSO4用量为2000g/t、丁黄药用量为100g/t时,不同pH值下硫酸铜的活化试验结果见图3。图3曲线在pH=14时达到最大值,在pH=5~7时有一个小峰值,说明CuSO4活化铁闪锌矿需要在高pH值条件下才行,决定了生产中需要比较大的石灰用量才能保证锌和铟的回收率,也有利于对其它硫化矿物的抑制。在pH=7时,NH4Cl活化试验结果见图4。不同pH条件下PbNO3活化试验结果见表4。由此可知,NH4Cl和PbNO3的活化效果都不如CuSO4。有待于研究出铁闪锌矿的高效活化剂。不同pH条件下,新型高效活化剂L-1的活化试验结果见表5。由此可知,采用L-1,浮选矿浆pH值可以降至9左右,此时,铁闪锌矿可以获得较好的试验指标。新型高效活化剂L-1用量为2330g/t,硫酸铜用量为2000g/t(前者的成本比后者的低20%),在pH=7的条件下,活化3min,丁黄药用量为120g/t,丁黄药作用时间试验结果见表6。由表6可知,在捕收剂作用时间相同的条件下,新型高效活化剂L-1与硫酸铜相比,L-1的浮选效果要好很多,铁闪锌矿回收率要高很多。在pH=9时,L-1的用量试验结果见表7。与对应的硫酸铜相比,在药剂成本较低的情况下,L-1的效果要好很多。在不同pH值条件下,用新型活化剂L-1活化铁闪锌矿的浮选动力学试验结果如图5所示,L-1在pH=9时,浮选指标最好。不同活化剂在相同活化时间及其最好pH值条件下,铁闪锌矿的浮选动力学试验结果见图6。由此可知,活化剂作用的效果顺序为:L-1>硫酸铜>硝酸铅>氯化铵。3不同ph值条件下新型高效活化剂的不断完善效果1)硫酸铜的活化作用基本上随着pH值的增大而增强,在pH=14时,硫酸铜的活化效果最好,铁闪锌矿的回收率能达到53.7%;在pH=5时,曲线有一峰值,铁闪锌矿的回收率为35%,这应是铁闪锌矿在低pH值条件下自诱导浮选的结果。2)在pH=9时,新型高效活化剂L-1活化效果最好,铁闪锌矿的回收率能达到71.8%,与硫酸铜的活化效果相比,铁闪锌矿的浮