锡石选矿研究概述

2016-09-26杨金林周文涛蒋林伶马少健杨晓静

现代矿业 2016年5期

关键词：锡石锡矿选矿

杨金林　周文涛　蒋林伶　马少健　杨晓静　莫　凡

(广西大学资源与冶金学院)

锡石选矿研究概述

杨金林周文涛蒋林伶马少健杨晓静莫凡

(广西大学资源与冶金学院)

基于锡的性质、用途与锡矿资源分布，介绍了国内外锡石选矿方法及研究现状，认为锡石选矿技术发展的关键应重视预选作业、高效低耗、大型化重选设备研发，锡矿泥的回收及尾矿综合利用，多种选别方法联合及工艺优化，以及环境保护与选别过程自动化等。

锡石选矿工艺矿泥综合利用

锡是人类发现和应用最早的金属之一。从青铜器时代至今，锡始终与人类的社会发展密切相关。随着锡及锡深加工产品应用范围的不断扩大，锡已经成为现代工业发展中不可缺少的一种材料。随着易采易选锡矿资源的日益开采，人们对锡矿加工产品需求的不断增长与锡矿资源日渐贫、杂、细之间的矛盾也日益突出，这就要求对现有锡矿资源高效利用。

1　锡的性质与用途

锡是一种银白色的金属，相对密度7.3，由于形成温度差异，锡具有3种不同的晶体形态，分别为灰锡、白锡和脆锡。锡具有亲铁性、亲硫性和亲氧性。在自然地质条件下锡可形成多种矿物，目前已知的含锡矿物有50余种，其中最主要的矿物为锡石，其他常见的有黝锡矿、辉锑锡铅矿、硫锡铅矿、硫锡矿等，但仅锡石和黝锡矿具有工业利用价值，且以锡石为主[1-3]。

锡具有熔点低、延展性好、无毒性、耐腐蚀以及易改变其他金属性能等优点。在工业中，锡主要应用于生产锡合金、镀锡钢板、锡工艺品等，锡还可用于食品保鲜和罐头内层的防腐膜等，此外，随着新兴材料的不断发展，含锡新材料的研发和应用也逐渐扩展到更多领域，如含锡1.5%的锆合金可用于原子反应堆的核燃料包套和结构件，含锡钛基合金用于化工核医疗器械、造船、航空、原子能等领域，锡铌的金属化合物用于制备超导体材料等[4]。

2　锡矿资源分布及特点

锡是地壳中的稀贵元素，在地壳中的丰度仅为1.7g/t[5]。地球上锡资源地理分布很不均匀，主要分布在中国、澳大利亚、马来西亚等国。我国锡矿资源矿床类型齐全，并具有以下特点：①资源储量大，分布范围广，以大中型矿床为主，主要分布在云南、广西、湖南、内蒙古、广东、江西等省区，这些地区锡矿保有储量约占全国的98%，其中云南个旧和广西大厂是我国主要的锡生产基地，也是世界著名的锡矿产地，两者占全国储量的60%以上[6]；②以原生矿床为主，原生矿床占全国总量的80%左右，砂锡矿次之，占16%左右；③矿床的成矿时代较宽，我国锡矿主要赋存于前震旦系、寒武系、泥盆系、三叠系和侏罗—白垩系5个时代层位，并以泥盆系和三叠系为主；④共伴生组分多且复杂，目前我国锡矿石的主要类型为锡石多金属硫化矿[7]，如广西大厂、云南个旧和大屯、湖南香花岭等矿区均为此类型，该类型矿石伴生有多种有色金属和稀有金属，需要对其进行综合利用[8]。

3　锡石选别研究现状及方法

3.1锡石选别研究现状

早在1928年美国就有人发表了有关锡石浮选的文章。1932年，德国研究将油酸作为锡石捕收剂，并于1938年建成世界上第一个锡石浮选车间。20世纪60年代初，我国才开始锡石浮选的研究，昆明冶金研究院用油酸作为捕收剂浮选云锡黄茅山的锡矿泥获得成功，并于1965年建成处理量为200t/d的锡石矿泥浮选车间。此后，长沙矿冶研究院用混合甲苯胂酸作为捕收剂浮选广西大厂锡石矿泥，于1975年在大厂长坡选厂投入生产应用，之后车河、巴里、湖南香花岭等锡石选厂也相继投产[9]。针对细粒锡石难选问题，选矿学者进行了选择性絮凝浮选、溶气浮选、剪切-絮凝浮选等方面的研究[10]。近年来，国内学者对锡石的选别流程、浮选药剂等方面进行了研究，主要是针对锡石多金属硫化矿，特别是细粒级的锡矿石，已获得大量的研究成果，并投入生产。如朱一民[11]、全柏飞[12]、朱建光[13]、刘清高[14]、任浏祎[15]等采用了新型浮选药剂或改变药剂制度进行锡石浮选，梁增永[16]、胡真[17]、刘四清[18]、佘克飞[19]、张杰[20]、杨明广[21]等优化了锡石选别工艺流程，对细粒锡石或锡石尾矿进行选别，均获得较好的选别指标。

3.2锡石的选别方法

锡石的密度一般比其脉石矿物的密度大，重选成为回收锡石的常用方法。电选和磁选也用于锡粗精矿的精选，如磁选可用于锡石与黑钨矿、铁矿物、钽铌矿等矿物的分离回收，电选可用于锡石与锆英石、独居石、白钨矿等矿物的分离，磁选也用在重选、浮选前去除磁性矿物。但是，在实际锡矿石选矿中，锡品位低且伴生多种有用矿物，锡石与其伴生有用矿物密度相近且共生紧密，元素赋存状态复杂。因此，对于多数矿石，为提高锡石回收率、锡精矿品位和实现有用矿石的综合回收，需结合浮选、磁选和电选等物理方法，以及焙烧、浸出和挥发等化学方法，形成多种选别方法联合或是选冶结合的工艺流程。不同类型锡矿石性质及适用的选别流程如表1所示[22]。

表1　主要锡矿石类型的性质及选别方法

不过，锡石选矿仍以重选为主，重选流程的选择主要由矿石粒度组成、泥化程度、嵌布特性，以及与伴生矿物的赋存关系等确定。根据锡石的性质，获得锡石重选工艺流程的原则是妥善处理锡石单体解离和过粉碎的矛盾、能收早收、能丢早丢、难易分选、贫富分选、分粒级分选[22]。锡石重选中常用的设备及适用范围如表2所示。

表2　锡石重选的主要设备和应用

目前，锡矿资源日渐贫化，需对现有资源实现最大化利用，例如提高锡石矿泥的回收率、加强尾矿二次开发利用等。由于锡石性脆，破碎时易发生过粉碎而形成矿泥。随着对细粒锡石浮选药剂的研发和应用，锡石浮选已经成为微细粒锡石的主要选别方法。浮选在锡石选矿中的应用主要包括3个方面：一是浮选矿泥获得锡精矿；二是在锡石-硫化矿选别流程中，浮选分离出各类硫化矿物；三是在锡粗精矿精选中，分离并回收各种伴生矿物。如对广东银岩铜铋钼锡矿石进行了选矿工艺研究，采用先浮选硫化矿，再以重选—细泥浮选—重选组合流程从硫化矿浮选尾矿中回收锡石[23]。要实现锡石的高效浮选，除了在工艺流程中采取预先脱泥、优先浮出其他易浮矿物等措施外，需要使用选择性强的捕收剂和适应性强的调整剂等。锡石捕收剂主要包括胂酸、脂肪酸、膦酸和磺化琥珀酸4大类[22]。锡石浮选常用的pH调整剂有H2SO4、NaOH、Na2CO3等[24]；常用的锡石浮选抑制剂有六偏磷酸钠、腐殖酸钠、水玻璃、氟硅酸钠、羧甲基纤维素等，其中六偏磷酸钠和腐殖酸钠对氧化铁矿物的抑制作用较好，水玻璃和氟硅酸钠对石英、硅酸盐矿物的抑制作用较强，羧甲基纤维素则对方解石等碳酸盐矿物具有较好的抑制效果。例如，对于广西大厂的锡石，在羧甲基纤维素用量为15～25g/t时，对方解石有明显的抑制作用，pH=8.1时抑制作用最强，但对石英无明显抑制作用[25]。