某铅锌浮选尾矿回收磁性铁试验研究

顾兆云 陈经华

（中国地质矿业有限公司）

铅锌资源作为重要的金属资源，在开发利用过程中产生了大量的尾矿，不仅占用了大量土地，而且对矿区生态环境造成了严重影响［1-2］。因此，在倡导矿业绿色可持续发展的当下，对尾矿进行再选成为必然选择［3］。目前，对于铅锌尾矿的处理有二次采选、填充采矿区、制作矿物肥料、制作建筑材料等方法［4］，可使铅锌尾矿资源得到综合回收利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大资源的利用范围，保护生态［5-6］，还可节省大量的土地和资金，实现资源效益、经济效益和环境效益的有效统一［7-8］。

鉴于我国铅锌资源普遍存在与大量其他有价元素共生，且铅锌资源综合利用率低等问题［9-10］，目前已有学者研究从铅锌浮选尾矿中回收黄铁矿、硫精矿等其他共伴生矿物，采用重选、弱磁、强磁、浮选、化学选矿等方法和手段，达到尾矿中有价成分综合回收、增值、减排的目的［11-12］。

某铅锌浮选尾矿为了提高其综合利用价值和减缓现有尾矿库库容压力，进行了从铅锌浮选尾矿中回收有价成分磁性铁的综合回收技术研究，以期为提高绿色矿山建设水平提供技术支撑，为后续选厂工艺优化提供技术保障。

1 原矿性质

1.1 化学成分分析

试样为某铅锌浮选尾矿，该尾矿中的金属矿物主要为磁铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，少量的黄铜矿等，非金属矿物主要为石英、方解石、白云石等。为考察有用元素和影响有用元素回收的杂质元素的具体含量，对该矿样采用荧光分析法进行化学多元素分析，分析结果见表1。

表1 试样化学多元素分析结果%

由表1可知，该铅锌浮选尾矿中的主要可回收有价元素为铁，含量15.28%，主要的脉石矿物为Al2O3和SiO2；铅、锌将在原工艺的基础上进行局部优化，提高其回收率，不作为此次尾矿综合利用考察的可回收有价元素。

1.2 铁物相分析

对试样中的铁元素进行物相分析，分析结果见表2。

表2 试样铁物相分析结果您

由表2 可知，该浮选尾矿中的铁主要以磁铁矿、赤褐铁矿、硅酸铁矿的形式存在，其中磁铁矿占23.04%，赤褐铁矿占44.13%，硅酸铁占17.36%；其中，磁铁矿具有强磁性，可通过弱磁选进行回收；赤褐铁矿具有弱磁性，可通过强磁选进行回收；硅酸铁不具有磁性，需采用磁化焙烧工艺才能进行回收，目前传统选矿方法很难回收。

1.3 筛分分析

为了进一步研究铅锌浮选尾矿中铁矿物在各粒级之间的分布情况，对试样分别采用100，200，300，400目标准筛进行筛析，其结果见表3。

由表3 可知，该浮选尾矿中-0.074 mm 粒级占54.77%，粒度比较粗；全铁、磁性铁主要分布在0.074～0.15 mm、-0.037 mm 这2 个粒级，其中磁性铁在0.074～0.15 mm 粒级中的分布率为36.98%，MFe品位为6.03%，说明该铅锌尾矿中部分磁铁矿未达到单体解离，其嵌布粒度较细，需要进一步细磨才能有利于铁矿物的单体解离，提高下一步的磁选效果。

表3 粒度筛析结果

2 试验研究与分析

经前期探索性试验，不管是先浮后磁工艺还是先磁后浮工艺，获得的铁精粉技术指标差距不大，且先浮选存在设备投入大、药剂消耗量大、生产成本高等问题，并结合现场铅锌选矿厂的车间布置情况，经比较拟采用先磁后浮工艺。

2.1 磨矿细度条件试验

磨矿作业的目的是在适宜的磨矿细度条件下，将有用矿物与脉石矿物进行单体解离，从而实现有用矿物的有效回收。将试样分别磨至磨矿细度- 0.074 mm 含 量 为63.97%，71.87%，79.55%，84.87%，90.46%，采用直径φ50 mm 磁选管进行一段磁选，磁场强度143.3 kA/m。磨矿细度试验流程见图1，试验结果见表4。

表4 磨矿细度试验结果%

由表4 可知，随着磨矿细度增大，铁精矿产率降低，铁品位提高，全铁品位由57.05%提高到59.76%，提高了2.71 个百分点；MFe 品位由53.14%提高到56.54%，提高了3.40 个百分点，但提高幅度缓慢。铁精矿回收率先升高后降低，全铁回收率由21.40%提高到22.78%，而后又降低到20.08%；MFe 回收率由87.95%提高到92.85%，而后又降低到79.54%；这可能与磨矿细度相关，随着铁矿物单体解离，铁精矿的回收率都先增大，随着磨矿细度继续增大，可能产生了泥化现象，进而导致回收率下降，因此在保证有用矿物单体有效解离的情况下，综合考虑最佳磨矿细度为-0.074 mm71.87%。

2.2 磁场强度条件试验

为了确定磁选的磁场强度，在磨矿细度-0.074 mm71.87%时，分别采用不同的磁场强度进行磁选，试验结果见表5。

由表5 可知，随着磁场强度增大，铁精矿产率由6.98%提高到7.51%，提高了0.53个百分点，提高幅度不大；随着磁场强度增大，TFe 品位和MFe 品位均下降，其中TFe品位由55.45%下降到52.16%，下降幅度达3.29个百分点；MFe品位由50.75%下降到46.69%，下降幅度达4.06 个百分点，下降幅度很明显，相应地TFe 回收率和MFe 回收率均不断提高；综合考虑，确定最佳磁场强度为143.3 kA/m。

2.3 磁选粗精矿筛分结果分析

在磁场强度143.3 kA/m的条件下进行粗选，得到磁选粗精矿，为了尽可能提高铁精矿品位，研究铁矿物的分布粒度，对磁选粗精矿进行粒度筛析，结果见表6。

由表6 可知，磁选粗精矿+0.074mm 粒级产品中，铁含量占总铁的一半，说明该磁选粗精矿的矿物分布比较均匀，且粒度分布比较粗；为了尽可能获得综合技术指标较好的铁精矿，下一步将对磁选粗精矿分别进行不再磨直接浮选试验、精矿再磨再磁选试验、再磨再浮选试验和再磨再浮选后磁选试验。

表6 磁选粗精矿200目筛筛析结果

2.4 铁粗精矿直接浮选试验

铁精矿是炼铁生产的主要原料，对生铁成本有着直接影响。在高炉生产中，铁精矿品位越高，矿铁比越低，生铁产量越高，焦比越低。因此，在保证回收率的前提下，应尽可能提高铁精矿品位。该试验采用不再磨直接浮选探索试验，试验结果见表7。

表7 铁粗精矿直接浮选试验结果%

由表7可知，铁粗精矿直接浮选获得的铁精矿品位有所提高，但TFe 回收率为66.39%，MFe 回收率为67.51%，精矿的作业回收率比较低，大部分矿物未被富集到精矿槽，可能与铁粗精矿的有用矿物嵌布粒度粗、单体解离度不够有关，因此铁粗精矿直接浮选试验效果一般，下一步将进行铁粗精矿再磨后开展不同方案的试验。

2.5 铁粗精矿再磨再磁选试验

根据铁粗精矿0.074 mm 粒度筛析结果，对粗精矿进行再磨，进一步对各种铁矿物进行单体解离。试验采用再磨再磁选工艺，工艺流程见图2，试验结果见表8。

由表8 可知，铁粗精矿经再磨后，随着磨矿细度的增大，精矿铁品位提高幅度明显，TFe 品位由61.36%提高到63.75%，MFe 品位由58.96%提高到61.80%，相应地全铁作业回收率和磁性铁作业回收率降低，但全铁作业回收率均在90%以上，磁性铁作业回收率均在97%以上，铁粗精矿再磨再磁选取得了比较理想的技术指标；综合考虑，当磨矿细度为-0.074 mm68.96%时，可获得作业产率74.00%、TFe品位62.72%、作业回收率91.25%，MTe 品位61.14%、作业回收率98.41%的铁精矿产品。

表8 铁粗精矿再磨再磁选试验结果%

2.6 铁粗精矿再磨再浮选试验

为了进一步提高铁精矿产品技术指标和获得最佳的选矿工艺流程，针对铁粗精矿分别进行了再磨再浮工艺和再磨再浮后磁工艺，工艺流程见图3、图4，试验结果见表9、表10。

表9 铁粗精矿再磨再浮试验结果%

由表9、表10可知，铁粗精矿经再磨再浮后，铁精矿品位和作业回收率均不高，其中铁精矿TFe品位为54.79%～56.13%，MFe 品位为50.75%～50.90%，TFe作业回收率为68.95%～81.72%，MFe 作业回收率为70.79%～83.07%，说明硫精矿和铁精矿没有达到很好的分离效果。针对反浮尾矿再磁选后，铁精矿品位和作业回收率均有所提高，其中铁精矿TFe 品位60.62%～62.11%，MFe 品位58.67%～59.87%，TFe 作业回收率96.26%～96.38%，MFe 作业回收率99.13%～99.52%，再磁选取得了较好的选矿效果，但铁精粉产品相对原矿的产率比较低，仅为4.19%～4.92%，TFe、MFe 相对原矿的回收率也相应偏低，且再磨浮选后磁选工艺流程较长，不易操作，不适宜作为现场工艺流程的优化方案。

表10 铁粗精矿再磨再浮后磁试验结果%

铁粗精矿通过以上4 种选矿工艺方案的试验研究，并结合现场选矿厂的车间布置以及市场需求，最后推荐采用铁粗精矿再磨再磁选工艺，可获得综合技术指标比较好的铁精矿产品，也可对铅锌浮选尾矿中的有价成分磁性铁达到很好地综合回收利用。

3 结 论

（1）根据化学成分分析和铁矿物物相分析，某铅锌浮选尾矿中的有用矿物主要为磁铁矿，其全铁品位15.32%，磁性铁品位为3.41%，磁性铁含量占全铁含量的22.27%。

（2）为了提高铁精矿产品的技术指标和获得最佳选矿工艺流程，针对原矿采取一段磨矿—一段磁选工艺流程取得铁粗精矿，对铁粗精矿分别进行直接浮选工艺、再磨再磁选工艺、再磨再浮选工艺和再磨浮选后磁选工艺，经过一系列系统性的试验研究并结合铁精矿市场需求和产品指标要求，以及实际选矿厂的车间布置，最后推荐采用一段磨矿—一段弱磁—铁粗精矿再磨再磁选工艺，可获得比较好的铁精矿产品。