某高砷含铋硫精矿的浮选分离试验

邹坚坚胡　真冉金城，3姚艳清，3李汉文

（1.广东省资源综合利用研究所，广东广州510650；2.稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东广州510650；3.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093）

铋因理化性质独特而成为重要的冶金添加剂，以及低熔点合金、药品、化学品的重要原料。铋作为分散稀有金属元素，虽然矿物种类繁多，但单一铋矿床极少，多伴生在含铋多金属硫化矿中[1]。毒砂在多金属硫化矿中较常见，而铋精矿对砷含量有十分严格的要求[2]。然而，毒砂与铋矿物的密度及可浮性差异微小，导致无论采用重选还是浮选方法分离砷铋均十分困难，处理不当极易导致铋精矿砷含量超标[3-5]。有的矿山选择贱卖高砷铋精矿，有的甚至不对铋加以回收，造成铋资源的浪费。因此，从高砷含铋硫精矿中回收铋是选矿领域的一大难题。

试验将以某高砷含铋硫精矿为对象，采用磁浮联合工艺研究铋、砷、硫高效分离的工艺流程及浮选药剂制度，以实现经济价值的最大化。

1　试样

某高砷含铋硫精矿主要化学成分分析结果见表1，主要矿物组成见表2，铋化学物相分析结果见表3。

由表1可知：试样中的主要有价组分为铋和硫，含量分别为0.67%和34.52%，砷含量高达3.97%。

由表2可知：试样中的主要矿物为磁黄铁矿，主要含砷矿物为毒砂，铋主要以自然铋和辉铋矿形式存在，脉石矿物含量均较低，主要为少量的蛇纹石、滑石、长石和石英等。

由表3可知：试样中的铋主要以自然铋和硫化铋的形式存在，占有率分别为82.09%和14.93%。

试样中铋矿物的解离度仅为53.22%，与磁黄铁矿等硫化物连生的铋占38.57%，还有8.21%的铋与脉石等其他矿物连生。因此，要高效回收铋还必须对试样进行再磨，以实现铋矿物的充分单体解离。

2　试验方案

根据矿物组成测定结果，试样中磁黄铁矿含量高达85.92%，基于磁黄铁矿与铋矿物、毒砂之间的磁性差异，可通过磁选工艺实现磁黄铁矿与铋矿物等其他矿物的分离，然后在高碱环境下，采用高效抑制剂抑砷浮铋，从而实现铋、砷分离。试验原则流程见图1。

3　试验结果与讨论

3.1　条件试验

3.1.1磨矿细度试验

磨矿细度试验采用磁选工艺流程。根据试样中磁黄铁矿具有磁性强弱连续分布的特点，即既有强磁性的磁黄铁矿，又有弱磁性的磁黄铁矿，因此，确定采用弱磁选+强磁选流程选别磁黄铁矿。

弱磁选采用ZCT型筒式磁选机，磁场强度为258.85 kA/m；强磁选采用SSS-1-145型周期式高梯度磁选机，磁介质棒直径为1.5 mm，冲程为17 mm，冲次为188 r/min，脉动频率为50 Hz，背景磁感应强度为0.60 T，试验结果见表4。

表4表明，随着磨矿细度的提高，非磁性产品铋品位下降，铋、砷回收率均呈先快后慢的上升趋势。综合考虑，确定磨矿细度为-0.074 mm占87%。

3.1.2铋、砷分离浮选条件试验

铋、砷分离浮选条件试验采用1次粗选流程。

3.1.2.1砷抑制剂种类及用量试验

铋矿物与毒砂的天然可浮性均较好，但在碱性介质下二者疏水性有明显差异。毒砂在碱性条件下易氧化，在其矿物表面形成亲水性的Fe（AsO4）·2H2O薄膜[6]，从而导致可浮性受抑制；而铋矿物在碱性条件下则仍保持较好的可浮性。

腐植酸钠[7]是良好的砷矿物抑制剂；糊精碳链上同时存在多种官能团和极性基团，对毒砂也有抑制效果，也是毒砂的有效抑制剂；SP是本课题组自主研发的一种高效无机砷抑制剂，配合石灰在碱性介质中使用对毒砂表现出良好的抑制效果。试验将比较单独使用石灰、石灰+腐植酸钠、石灰+糊精及石灰+SP为抑制剂时的砷、铋分离效果。

砷抑制剂种类及用量试验固定活化剂硝酸铅的用量（对试样，下同）为150 g/t，捕收剂兼起泡剂BIC用量为150 g/t，试验结果见表5。

表5表明，石灰、石灰+SP、石灰+糊精、石灰+腐植酸钠均能有效抑制毒砂，以石灰+SP的抑砷效果最好，不仅铋粗精矿铋品位、铋回收率均较高，而且砷含量、砷回收率均明显较低。综合考虑，确定铋粗选的砷抑制剂石灰+SP的用量为3 000+800 g/t。

3.1.2.2活化剂种类及用量试验

由表5可知，在浮铋时石灰+SP可较好地抑制毒砂，实现铋、砷的有效分离。为探究强化铋矿物回收的可能性，分别考察了常规活化剂硫酸铜、硝酸铅对浮铋指标的影响。活化剂种类及用量试验固定石灰+SP的用量为3 000+800 g/t，BIC用量为150 g/t，试验结果见表6。

表6表明，随着2种活化剂用量的增大，铋粗精矿铋回收率均有所提升，但以硫酸铜为活化剂时的铋粗精矿铋品位和铋回收率均低于以硝酸铅为活化剂时，且砷含量和砷回收率均较高；随着硝酸铅的用量增大，铋粗精矿铋品位先维持在高位后小幅下降，铋回收率呈先快后慢的上升趋势。综合考虑，确定铋粗选的活化剂硝酸铅的用量为150 g/t。

3.1.2.3捕收剂种类及用量试验

乙硫氮是碱性条件下浮铋的常用捕收剂，BIC是本课题组自主研发的浮铋酯类捕收剂，对铋矿物浮选具有良好的选择性捕收效果。捕收剂种类及用量试验固定石灰+SP的用量为3 000+800 g/t，硝酸铅的用量为150 g/t，采用乙基黄药或乙硫氮为捕收剂时以2#油为起泡剂，用量均为10 g/t，试验结果见表7。

表7表明，BIC作为铋砷分离浮选铋矿物的的捕收剂效果更好：随着BIC用量的增大，铋粗精矿铋品位小幅下降，铋回收率显著升高，砷品位和砷回收率微幅上升。综合考虑，确定铋粗选捕收剂BIC用量为150 g/t。

3.2　全流程试验

在磁选脱除磁黄铁矿、浮选分离铋砷条件试验基础上进行了全流程试验，试验流程见图2，结果见表8。

表8表明，根据试样中磁黄铁矿磁性变化较大的特点，采用如图所示的弱磁选+强磁选联合流程及工艺条件，实现了磁黄铁矿与毒砂和铋矿物等非磁性矿物的有效分离，获得了硫品位为32.67%、含砷0.46%、硫回收率为77.28%的硫精矿；根据铋矿物与毒砂在碱性矿浆中可浮性的差异，采用抑砷浮铋工艺流程及药剂制度，获得了铋品位为50.19%、铋回收率为80.33%、含砷仅为0.45%的铋精矿，以及砷品位为20.78%、砷回收率为90.49%的砷精矿，取得了良好的硫、铋、砷分离指标。

4　结论

（1）某高砷含铋硫精矿中的主要有价组分为铋和硫，含量分别为0.67%和34.52%，砷含量高达3.97%；试样中的主要矿物为磁黄铁矿、含量达85.92%，主要含砷矿物为毒砂、含量为8.83%，铋主要以自然铋和辉铋矿形式存在、含量分别为0.54%和0.15%，脉石矿物含量均较低，主要为少量的蛇纹石、滑石、长石和石英等；试样中自然铋和硫化铋的占有率分别为82.09%和14.93%。试样中的主要有用矿物单体解离度不高，其中铋矿物的解离度仅为53.22%，与磁黄铁矿等硫化物连生的铋占38.57%，还有8.21%的铋与脉石等其他矿物连生。

（2）试样采用1次弱磁选+1次强磁选选硫，1粗2精2扫、中矿顺序返回流程浮选分离铋、砷，最终获得了硫品位为32.67%、含砷0.46%、硫回收率为77.28%的硫精矿，铋品位为50.19%、铋回收率为80.33%、含砷仅为0.45%的铋精矿，以及砷品位为20.78%、砷回收率为90.49%的砷精矿，取得了良好的硫、铋、砷分离效果，实现了该高砷含铋硫精矿的高效综合回收利用。

（3）试验采用弱磁选+强磁选的联合流程高效脱除磁性差异较大的磁黄铁矿，大大减少了铋、砷浮选分离的矿量，降低了磁黄铁矿对后续浮选的影响。