应用重选—浮选联合工艺综合回收窑渣中金、银的试验研究

李国栋，刘 剑，郭艳华，彭贵雄

1西北矿冶研究院 甘肃白银 730900

2江西理工大学资源与环境工程学院 江西赣州 341000

湿 法炼锌过程会产生大量的锌浸出渣，为了回收渣中铅、锌等金属，常规方法是将浸出渣添加一定比例的焦炭、石灰等，应用回转窑在高温还原气氛中进行挥发焙烧回收。焙烧作业仅能回收铅、锌等具有挥发性的金属，而浸出渣中大部分金、银等难挥发的金属则在回转窑窑渣 (以下简称“窑渣”) 中进一步富集。窑渣是具有巨大潜力的二次资源，由于窑渣在高温焙烧过程中成为半熔化状态，许多有价元素以金属或合金态存在，或者形成各种化合物，且在焙烧结束后经水淬，窑渣的硬度较大[1]，为窑渣中有价组分的回收带来了一定的难度，常规的选矿工艺很难综合性地回收窑渣中的有价组分。王立丽等人[2]采用浮选脱碳—脱碳尾矿氰化选银的工艺流程回收窑渣中的银，可获得碳脱除率为 95.07%、银氰化浸出率为 86.39% 的选矿指标；刘霞[3]应用碳、银优先浮选的工艺，闭路试验得到碳品位为 75.48%、回收率为86.20% 的精煤和含银 869 g/t、回收率为 71.38% 的银精矿，较好地实现碳、银的高效浮选回收；吴春香等人[4-5]应用碳银优先和浮选—磁选联合工艺流程分别进行两类窑渣的中碳、银和铁的综合回收，实现了窑渣资源的综合利用。笔者以西部某湿法炼锌厂锌回转窑产生的水淬渣为研究对象，针对窑渣的矿石性质，提出重选—浮选联合工艺综合回收窑渣中的金、银，为窑渣的二次资源综合再利用提供技术借鉴。

1 矿石性质

窑渣的化学多元素分析、金矿物嵌布粒度分析结果、银物相分析以及主要矿物的相对含量如表 1～ 4所列。

表1 窑渣多元素分析结果Tab.1 Multi-element analysis results of kiln slag %

表2 金矿物嵌布粒度分析结果Tab.2 Analysis results of embedded size of gold mineral %

表3 银物相分析结果Tab.3 Analysis results of sliver phase

表4 窑渣主要矿物的相对含量Tab.4 Relative content of main minerals in kiln slag %

从表 1可以看出，该窑渣中 Au、Ag的品位分别为 1.78 g/t和 202.40 g/t，脉石矿物主要是以含铁和含氧化硅的矿物为主。从表 2可以看出，金矿物主要嵌布在 300～ 37 µm，占有率为 67.00%，说明窑渣中粗粒和中粒金所占比例较大，可以利用重选回收。从表3可以看出，银矿物主要以硫化银和金属银的形式赋存。从表 4可以看出，窑渣中脉石矿物主要以石英、玻璃质为主，金属矿物主要以铁的硫氧化合物、类磁铁矿及褐铁矿为主。

2 试验结果与讨论

工艺矿物学研究结果表明，窑渣中的金以粗粒和中粒金矿物所占比例较大。由于金矿物的密度较大，考虑用尼尔森重选机来回收窑渣中的金矿物，而银矿物与脉石矿物密度差异较小，不易在尼尔森重选时回收，但银矿物主要以硫化银和单质银的形式赋存，且与窑渣中的硫化物伴生关系紧密，可以考虑用浮选回收。因此，笔者针对该窑渣矿石性质的特点，采用重—浮联合工艺流程，即将窑渣在一定磨矿细度下进行尼尔森重选，重选尾矿以硫酸铜为活化剂、丁铵黑药为捕收剂进行浮选的工艺流程，来实现窑渣中金、银综合回收的目的。

2.1 磨矿细度试验

磨矿细度条件试验中尼尔森重选机的固定工艺参数为：给矿速度为 2 kg/min，矿浆质量分数为 40%，流态化水水量为 3.0 L/min，扩大重力倍数为 50g。磨矿细度的试验流程如图 1所示，试验结果如表 5所列。

图1 磨矿细度的试验流程Fig.1 Process flow of test for grinding fineness

从表 5可以看出，随着磨矿细度的增加，金精矿的品位呈现持续增加的趋势，金回收率则呈现先升高后降低的趋势；银的品位随着磨矿细度的增加而降低，但回收率则呈现先升高后降低的趋势，且在磨矿细度为 -0.074 mm含量 75% 时达到最大。综合考虑，窑渣尼尔森重选—重选尾矿再浮选的适宜细度为-0.074 mm含量 75%。

表5 磨矿细度试验结果Tab.5 Results of test for grinding fineness

2.2 尼尔森重选条件试验

2.2.1 扩大重力倍数试验

在磨矿细度为 -0.074 mm占 75%、给矿速度为 2 kg/min、矿浆质量分数为 40%、流态化水水量为 3.0 L/min的固定条件下进行尼尔森重选机扩大重力倍数试验，试验流程如图 1所示，试验结果如图 2所示。

图2 扩大重力倍数试验结果Fig.2 Results of test for expanded gravity multiple

不同的矿物在离心力所产生的强化重力场内，轻重矿物之间的密度差被放大，从而更容易进行分选。从图 2可以看出，随着扩大重力倍数的增加，金精矿的品位先升高，且在重力倍数为 70g后变化趋于缓和；而金的回收率在相同条件下也达到了最大值。综合考虑，扩大重力的倍数选择 70g为宜，此时金的品位和回收率分别为 207.17 g/t和 68.58%。

2.2.2 流态化水水量试验

在尼尔森重选机工作时，流态化冲洗水在压力作用下沿着切线以逆时针方向将分相旋锥内的轻矿物冲刷进入尾矿管后排出，流态化冲洗水的水量也是影响试验结果的主要因素。因此，在磨矿细度为-0.074 mm占 70%、给矿速度 2 kg/min、矿浆质量分数 40%、扩大重力倍数 70g的工艺参数下考察流态化水水量对试验结果的影响。试验流程如图 1所示，试验结果如图 3所示。

图3 流态化水水量试验结果Fig.3 Results of test for fluidized water flow

从图 3可以看出，随着流态化水水量的增加，金精矿的品位呈现持续升高的趋势，而回收率则呈现降低的总趋势。综合考虑，应用尼尔森选矿机回收窑渣中的金时，选择的流态化水水量为 3.5 L/min较为适宜。

2.2.3 给矿速度试验

给矿速度的试验工艺条件：磨矿细度 -0.074 mm占 75%，矿浆质量分数 40%，扩大重力倍数 70g，流态化水水量 3.5 L/min。试验流程如图 1所示，试验结果如图 4所示。

图4 给矿速度试验结果Fig.4 Results of test for feeding velocity

从图 4可以看出，随着给矿速度的加快，尼尔森选矿机对窑渣中金的回收效率降低，虽然金的回收率呈现持续增加的趋势，但品位却呈现持续降低的趋势。综合考虑，选择给矿速度为 2.0 kg/min，此时金精矿的品位和回收率分别为 207.17 g/t和 68.52%。

2.2.4 矿浆质量分数试验

在磨矿细度 -0.074 mm占 75%、给矿速度为 2 kg/min、流态化水水量 3.5 L/min、扩大重力倍数为70g的固定工艺参数的条件下探索了矿浆质量分数对试验结果的影响，试验流程如图 1所示，试验结果如图 5所示。

图5 矿浆质量分数试验结果Fig.5 Results of test for slurry mass fraction

从图 5可知，随着矿浆质量分数的增加，金精矿的品位呈现持续降低的趋势，但回收率却呈现持续增加的趋势，且在质量分数为 45% 后变化趋于缓和。综合考虑磨矿细度条件试验确定的磨矿细度以及尼尔森选矿机在流程中的位置等因素，选取矿浆质量分数为 45% 作为尼尔森选矿机回收窑渣中金时的给矿质量分数，对应的精矿金品位为 204.57 g/t，回收率为 69.55%。

2.3 浮选条件试验

2.3.1 CuSO4用量试验

银粗选 CuSO4用量试验流程如图 6所示，试验结果如图 7所示。

图6 银粗选 CuSO4 用量试验流程Fig.6 Process flow of test for CuSO4 dosage for silver roughing

图7 银粗选 CuSO4 用量试验结果Fig.7 Results of test for CuSO4 dosage for silver roughing

从图 7可以看出，随着 CuSO4用量的增加，银品位呈现持续降低的趋势；银回收率先升高，且在 CuSO4用量达到 200 g/t后变化趋于缓和。综合考虑，银粗选时 CuSO4用量选择用 200 g/t较为适宜。

2.3.2 丁铵黑药用量试验

丁铵黑药用量试验流程如图 6所示，试验结果如图 8所示。

图8 丁铵黑药用量试验结果Fig.8 Results of test for ammonium dibutyl dithiophosphate dosage

从图 8可以看出，丁铵黑药的用量对浮选回收银的影响较大，随着丁铵黑药用量的增加，银品位有降低的趋势；回收率则持续升高，在丁铵黑药用量达到 300 g/t后，回收率增加趋于缓和。综合考虑，银粗选时丁铵黑药用量以 300 g/t为宜，此时银粗选中银的品位和回收率分别为 460.22 g/t和 80.22%。

2.4 闭路试验

应用重选—浮选联合工艺从窑渣中回收金银的闭路试验流程如图 9所示，试验结果如表 6所列。

图9 闭路试验流程Fig.9 Process flow of closed-circuit test

由表 6可以看出，窑渣在磨矿细度为 -0.074 mm含量为 75% 的条件下，经过一次尼尔森重选后可获得一个金品位为 204.20 g/t、金回收率为 69.77% 的金精矿；尼尔森尾矿再经过一次粗选、两次精选和一次扫选的闭路流程作业后，又可获得一个含银为 825.50 g/t、银回收率为 77.82% 的银精矿。

表6 闭路试验结果Tab.6 Results of closed-circuit test

3 结论

(1) 某窑渣中 Au、Ag的品位分别为 1.78 g/t和202.40 g/t，脉石矿物主要是以含铁和含氧化硅的矿物为主；窑渣中的金以粗粒和中粒金所占比例较大，银主要以硫化物或者金属银的形式赋存。

(2) 应用重选—浮选联合工艺流程回收窑渣中金、银，闭路试验结果表明：在磨矿细度 -0.074 mm占 75%、给矿速度为 2 kg/min、流态化水水量为 3.5 L/min、扩大重力倍数为 70g、给矿质量分数为 45%的工艺条件下进行尼尔森重选后，可获得一个金品位为 204.20 g/t、金回收率为 69.77% 的金精矿；尼尔森尾矿再添加 CuSO4、丁铵黑药和松醇油后，经过一次粗选、两次精选和一次扫选的闭路流程作业，又可获得一个含银为 825.50 g/t、银回收率为 77.82% 的银精矿；应用重选—浮选联合工艺流程，可实现窑渣中金、银的综合回收。