某含锡尾矿锡石浮选试验研究

2022-03-10矣建林

矿冶 2022年1期

陈珺吴杰矣建林

(云南锡业股份有限公司大屯锡矿，云南个旧 661018)

锡是人类使用最古老的金属之一，是重要的战略性资源。据相关资料显示，全球锡储量约为480万t，中国锡储量约占全球的23%，是世界上锡矿资源最丰富的国家之一[1]。随着现代科技的快速发展，锡矿石被不断开采利用，全国已堆积了数亿吨锡尾矿。尾矿资源的合理开发再利用，不仅能消除由尾矿堆存所带来的社会、生态环境以及安全问题，还能创造一定的经济效益[2,3]。

云南某锡铜硫化矿性质复杂，属于多金属锡铜共生矿，其回收的主要金属元素为锡、铜，次要元素为硫、铁，现场采用了“浮选—重选—磁选—浮选”的工艺对其进行选别。据统计，当该工艺处理高锡原矿时，重选尾矿锡品位在0.28%左右，丢尾品位偏高；处理低锡原矿时，重选尾矿锡品位小于0.17%。为了充分回收锡金属、降低丢尾品位，该系统将原先闲置的摇床及流程进行优化，改造成“旋流器脱粗—摇床重选”的尾矿再选流程。该尾矿再选流程投入生产后，其产出的锡精矿品位在3.0%左右，摇床作业回收率仅为20%左右，存在作业效率低等问题。

鉴于该尾矿再选作业回收率低、选矿指标不佳的生产现状，多次对尾矿进行取样分析，结果表明，重选尾矿锡石嵌布粒度细，锡金属主要集中在-0.074 mm粒级。因此，回收微细粒级锡石是选别该锡尾矿的重中之重，而对于微细粒锡石和矿泥的选矿，浮选法比重选法更有优势。本文针对重选尾矿，开展了锡石浮选试验研究，最终获得了较优的试验指标，实现了二次资源更高效的利用。

1 矿石性质

试验原料为云南某锡铜硫化矿的重选尾矿。其主要化学成分、锡的物相分析结果及粒度组成见表1～3。

表1 主要化学成分Table 1 Mainly chemical composition /%

表2 锡的物相分析结果Table 2 Chemical phase analysis of tin /%

由表1、2可知，试料含锡品位为0.256%，锡主要以锡石的状态存在，具有一定的回收利用价值；可回收的次要元素为铁、硫；铜品位仅为0.079%，二次利用意义不大。

从表3数据可知，试料中粗粒级产率较高，而锡分布率较低，+0.074 mm粒级占47.07%、锡分布率仅为22.64%；细粒级锡分布率较高，其中-0.019 mm粒级占22.15%、锡金属率为44.09%。针对试验原料中产率较低、锡金属含量较高的细粒级部分，用常规的重选法很难进行有效回收。因此，本文选择处理细粒及微细粒锡石较为有效的锡石浮选技术，对该试验原料开展不同方案的小型锡石浮选试验研究，以获得较好的锡选矿指标，为国内外同类型尾矿资源的回收利用提供技术参考。

表3 粒度分析结果Table 3 Results of particle size analysis

2 探索性试验

试验原料为某高锡原矿的尾矿，尾矿的再选试验以回收锡金属为主，为了尽可能采用简单的工艺流程，降低投资成本，开展了直接锡石浮选以及磨矿—锡石浮选的探索性试验。由于试料中硫品位为0.456%，含硫不高，入选时可不必预先脱硫。

2.1 直接锡石浮选

试验选用一粗两扫两精的流程，对试料进行了直接锡石浮选的探索性试验。试验结果见表4。

表4 直接锡石浮选试验结果Table 4 The test results of direct cassiterite flotation

由表4可知，尾矿不经过处理，直接进入锡石浮选，可获得锡品位2.353%、回收率34.52%的锡精矿。

2.2 磨矿—锡石浮选

由于试料粗粒级产率较高，要使锡石达到充分单体解离，对试料进行磨矿处理后再入选。磨后试料+0.074 mm粒级占4.57%，-0.010 mm粒级占25.23%，试验结果见表5。

表5 磨矿—锡石浮选试验结果Table 5 The test results of grinding-cassiterite flotation

试验结果表明，尾矿经过磨矿后入选，在药剂用量相同的情况下，泡沫上浮速率比不磨矿变慢，浮选指标变差。这主要是因为在磨矿过程中新增了一部分次生矿泥，而试料中原生矿泥产率已达13.85%，过多的矿泥在消耗大量药剂的同时，降低了锡品位及回收率。同时，增加磨矿作业会使选矿成本急剧增加，故后续不考虑磨矿—锡石浮选试验方案。

3 试验方案的确定

试料性质表明，其粗粒级产率较大，含锡品位及金属分布率也较低，据有关资料显示，云锡锡尾矿的粗粒级部分绝大多数为1/4锡铁脉石结合体，锡品位均低于0.2%，用摇床估计最多能从该粒级中回收15%的锡金属[4]。从探索性试验结果可知，试料再磨所产生的次生矿泥会降低浮选指标，因此，采用旋流器对试料进行预先分级，抛除粗粒级；由于分级后的溢流粒度组成会发生变化，其-0.010 mm粒级含量会增加，为避免过多的矿泥对浮选过程产生不利影响，需对分级溢流产品进行脱泥处理；根据经验，经过旋流器预先脱粗、脱泥后的物料含硫会增加，硫会在精矿泡沫中富集，浮选时该部分硫化物既会消耗大量的锡石捕收剂，又制约着锡精矿品质，故在锡石浮选前要进行浮选脱硫。结合探索试验结果，最终拟定了旋流器脱粗—旋流器脱泥—除硫浮选—锡石浮选的较合理的尾矿选别工艺方案，试验原则流程见图1。

图1 试验原则流程图Fig.1 Flowsheet of principle test

4 试验研究

4.1 旋流器脱粗—脱泥试验

试验使用Φ300 mm旋流器对试料进行预先脱粗，在给矿浓度9.54%、给矿压力0.11 MPa的条件下，旋流器沉砂产率为63.78%、含锡品位0.143%、锡金属分布率35.63%，沉砂作为尾矿直接丢尾。旋流器溢流中-0.010 mm粒级产率高达36.33%，含泥量偏高。为降低细粒级泥含量，脱泥试验采用Φ100 mm旋流器对Φ300 mm旋流器溢流产物进行脱泥，在给矿浓度3.75%，给矿压力0.20 MPa的条件下，旋流器溢流中-0.010 mm产率达到87.25%，这部分矿泥同样作为尾矿产出。重选尾矿通过脱粗—脱泥试验，可获得产率为16.02%、锡品位为0.504%、硫品位为0.834%、金属率为30.65%的入选物料。其中入选物料-0.010 mm粒级产率降至12.84%，+0.074 mm产率仅为1.96%，粒度特性符合锡石浮选的入选粒度要求。

4.2 锡石捕收剂种类及用量试验

近年来，国内又研制出一些新型的锡石浮选捕收剂，其中有些已应用于生产实践中[5]。试验固定粗选pH值调整剂草酸用量为500 g/t，P86总用量为250 g/t，选用GX-4、TL-1、TL-1∶TZ-1、SN-2∶YT-1等几种捕收剂分别开展了用量对比试验，试验流程为一次粗选、两次扫选。几种捕收剂较佳用量下的试验指标见表6。

表6 几种捕收剂较佳用量下试验指标对比Table 6 Comparison of test indexes of several collectors with better dosage

由表6可知，TZ-1与TL-1按一定配比组合使用时，药剂用量明显降低，但混合粗精矿中锡富集比、回收率均比单独使用TL-1时低。对比几种捕收剂，TZ-1对锡的捕收能力较强、选择性较差，与TL-1混合使用可以降低药剂用量，YT-1与SN-2按1∶1的比例组合使用，其捕收性较差。综合考虑锡精矿品位及回收率，选用TL-1作为试料的锡石捕收剂。

4.3 P86用量对锡石浮选的影响

在锡石、钨矿、稀土矿等矿物的浮选时，P86作为辅助捕收剂，常与羟肟酸类捕收剂混合使用，兼有起泡、消泡等性能。试验使用TL-1作为捕收剂，开展了P86用量试验，试验结果见图2。

图2 P86用量试验结果Fig.2 The test results on dosage of P86

从图2中可看出，添加P86有利于锡金属的回收，在P86用量增加至225 g/t时，锡回收率与添加150 g/t时相当，锡品位有所提高，但此时泡沫开始变脆、泡沫层稳定性变差，加大操作难度。综合考虑，确定粗选P86捕收剂用量150 g/t为宜。

4.4 浮选闭路试验

在条件试验较优的条件下，开展了浮选闭路试验。试验流程及条件见图3，试验结果见表7。

图3 浮选闭路试验流程图Fig.3 The flowsheet of flotation closed circuit test

表7 闭路试验结果Table 7 The test results of flotation closed circuit test

由表7可知，闭路试验获得了锡精矿品位4.05%、作业回收率63.48%、对试验原料回收率19.46%的较佳指标。

5 经济效益分析

根据闭路试验指标对该项目进行经济效益初步分析。

5.1 锡精矿销售收入

锡精矿锡品位4.05%，按最新的锡富中矿价格计算，含税单价为71 520元/t。据统计，2020年共处理某高锡原矿27.60万t，重选尾矿产率按55%计，尾矿量约为15.18万t。若在生产上应用该成果，预计每年可产出锡金属量为75.90 t的锡精矿，年销售收入约为542.84万元。

5.2 选矿成本

以闭路试验所使用的药剂制度为基准，通过与生产厂家咨询等方式收集各种药剂的单价，估算出锡石浮选作业每吨矿的药剂费用为43.42元，每处理一吨尾矿的药剂成本为6.96元。该锡石浮选工艺的选矿成本参考该系统现有泥矿锡石浮选工艺(其药剂成本占比约为56%)，推算出该方案选矿成本约为12.43元/t·尾矿，每年选矿成本约为188.69万元。