云南某硫化矿浮选尾矿选铁试验研究*

杨炤锋，庄世明，代生权，殷燕林，陈岳会

（鹤庆北衙矿业有限公司，云南 大理 671507）

尾矿资源是金属和非金属矿山废弃物中数量最大、综合利用价值最高的一种资源。很多尾矿因矿物加工处理技术等方面原因，有较多可以利用的金属未能回收利用。对尾矿资源的综合回收利用，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，还可以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。特别是在全球矿产资源供应紧张的局势下，开发利用好长期累积的大量尾矿是我国矿业可持续发展的必然选择和趋势。矿石资源是不可再生资源，最大限度的提高矿产资源利用率，对促进我国经济可持续发展有重大的意义。某选矿厂每年产生约200万t浮选尾矿，其中铁含量在15%～20%左右，同时还含有金、银等贵金属，具有较高的综合回收价值。本研究对该浮选尾矿进行了选矿试验，为该尾矿的开发利用提供了技术依据[1-2]。

1 矿石性质

1.1 原矿化学多元素分析

由原矿化学多元素分析结果可见，原矿含TFe 19.88%、mFe 8.73%、Au 0.22 g/t、Ag 2.58 g/t等，原矿中主要有害元素As、P含量较低，S含量较高。

表1 原矿化学多元素分析结果Tab.1 Multi-element chemical analysis results of raw ore %

1.2 原矿铁、金、银物相分析

对原矿中铁、金、银进行了物相分析，物相分析结果分别见表2、表3、表4。

表2 原矿铁物相分析结果Tab.2 Iron phase analysis results of raw ore %

表3 原矿金的物相分析结果Tab.3 Gold phase analysis results of raw ore

表4 原矿银的物相分析结果Tab.4 Silver phase analysis results of raw ore

由表2原矿铁物相分析结果可见，原矿中的铁主要以磁性铁及碳酸铁型式存在，其中磁性铁占总铁的41.20%，碳酸铁占总铁的35.97%，硫化物铁占总铁的4.18%，硅酸铁占总铁的7.95%，赤褐铁矿及其它铁占总铁的10.71%。

由表3原矿金的物相分析结果可见，原矿中硫化物中金占2.27%，磁性铁矿物中金占61.82%，弱磁性铁矿物中金占18.64%，其他矿物包裹金占17.27%，金主要与含铁矿物相关，且主要分布于磁性铁矿物中。

由表4原矿银的物相分析结果可见，硫化物中银占4.81%，磁性铁矿物中银占19.92%，弱磁性铁矿物中银占44.15%，其他矿物包裹银占31.12%，银分布较分散。

2 选矿试验方案确定

根据原矿多元素分析结果可知，原矿中回收金属主要为铁、金、银，铜、铅、锌品位较低，不具备回收价值，铁物相分析结果表明，原矿可回收铁主要为磁铁矿，其次为褐铁矿，可采用磁选进行回收，金、银可在铁精矿产品中富集，对富集在铁精矿中的金、银再采用氰化法进行回收，试验方案拟定：“原矿-磁选-氰化浸出”流程[3-5]，重点对选铁试验进行研究。

3 磁选试验研究

3.1 弱磁粗选试验

原矿弱磁粗选磁场强度试验，给矿浓度为30%，磁场强度变化，试验流程如图1，试验结果见表5。

图1 弱磁粗选试验流程图Fig.1 Experiment flow chart for low intensity magnetic rough separation

表5 原矿弱磁粗选磁场强度试验结果Tab.5 Test results of magnetic field intensity of low intensity magnetic rough concentration %

3.1.1 磁场强度

磁力是磁选机中的主要外力，由于磁力与磁场强度成正比，所以提高磁场强度可以在一定程度改善磁选机的性能[6-8]，试验条件给矿浓度为30%，磁场强度变化。

由表5原矿弱磁粗选磁场强度试验结果可见，随着粗选磁场强度增大，弱磁铁粗精矿产率增大，铁、金品位降低，而银品位增加，铁、金、银回收率均增加，粗选磁场强度达到200 mT后，幅度变化较小，综合考虑，以200 mT较合适。

3.1.2 矿浆浓度

矿浆浓度是影响磁选机磁选效果的主要因素之一，如果矿浆浓度过大，造成分选浓度过高，就会严重影响精矿质量。因为此时精矿颗粒容易被较细的脉石颗粒覆盖和包裹分选不开，一起选上来使品位降低。矿浆浓度过小即分选浓度过低，又会造成流速增大选别对间缩短，使一些本来有机会应该上来的细小磁性颗粒，落入尾矿使尾矿品位增高，造成损失[9-10]，试验条件磁场强度 200 mT，给矿浓度变化。

由表6原矿弱磁粗选给矿浓度试验结果可见，随着给矿浓度增大，弱磁铁粗精矿产率增大，铁、金品位降低，而银品位增加，铁、金、银回收率均增加，给矿浓度达到35%后，弱磁铁粗精矿产率增大幅度变化较小，但铁品位下降幅度较大。综合考虑，给矿浓度以30%～35%左右较合适，当给矿浓度为30%时，可得到对原矿产率为14.54%，铁品位57.73%，金品位 0.85 g/t，银品位 3.23 g/t，对原矿铁回收率为42.22%，金回收率为56.18%，银回收率为18.20%的弱磁铁粗精矿。

表6 原矿弱磁粗选给矿浓度试验结果Tab.6 Test results of ore feeding concentration of low intensity magnetic rough separation %

4 扫选试验

弱磁粗选尾矿粒度组成分析结果可知，弱磁粗选尾矿-0.038 mm占60.35%，比原矿-0.038 mm占61.30%的低。从粒级铁、金、银回收率来看，以-0.01 mm粒级回收率最高，其次为+0.074 mm粒级，说明该二个粒级的回收效果较差。若采用弱磁选机回收，也较难将这部分细粒级回收，采用强磁选机对该部分细粒级回收，强磁选机回收细粒级磁铁矿机理为：以磁铁矿为代表的强磁性矿物属于亚铁磁性物质，具有磁畴结构，从宏观上看，各磁畴的磁化作用相互抵消，故整体不显磁性。当外加磁场逐渐增强时，自发磁化方向与外加磁场方向相一致的磁畴就扩大，直至把另一些磁畴吞并，这时磁铁矿就显示出很强的磁性。磁铁矿被外磁场磁化后，撤掉外加磁场，其磁性并不完全消失，而是保留一部分剩磁，相互靠近时，产生吸引力；在强磁场的作用下，超细粒磁铁剩磁达到饱和状态，颗粒间吸引力大，容易形成的磁团或磁链且颗粒大，此部分磁铁矿再次经过弱磁场时所受到的磁力大幅度增加；同时经过强磁机后磁铁矿也得到富集，品位升高，颗粒相互间形成磁团或磁链的机率增加，因此，再次经过弱磁选时，能得到较有效的回收[11-14]。

4.1 强磁扫选粗选背景磁场强度试验

强磁扫选粗选背景磁场强度试验，磁介质为3 mm钢棒，脉动频率300次/min，给矿浓度为15%，背景磁场强度变化，试验结果见表7。

表7 强磁扫选粗选背景磁场强度试验结果Tab.7 Magnetic field intensity test results with the background of high intensity magnetic scavenging %

由表7强磁扫选粗选背景磁场强度试验结果可见，随着背景磁场强度增大，强磁粗精矿产率增大，铁、金、银品位下降，回收率均提高。但强磁粗精矿铁、金、银品位均不高。当背景磁场强度由0.3 T提高至0.4 T时，强磁粗精矿产率由7.16%提高至 14.25%，金品位从 0.32 g/t降低至0.21 g/t，强磁粗精矿产率增加较大，金品位下降幅度较大，且品位较低，综合来看，强磁扫选粗选背景磁场强度以0.3 T较合适[16]。

图2 强磁扫选试验流程图Fig.2 Flow chart of high magnetic scavenging test

4.2 强磁扫选粗选磁介质种类试验

聚磁介质作为高磁场梯度的发生源及磁性矿物的捕获体，目前已有多种形式被应用于金属矿选矿与非金属矿除铁工艺中，生产中常见到的聚磁介质类型包括不锈钢棒介质、齿板介质、网介质及非金属除铁中应用的钢毛介质[15-16]。强磁扫选粗选磁介质种类试验，背景磁场强度0.3 T，脉动频率300次/min，给矿浓度为 15%，磁介质种类变化，试验结果见表8。

表8 强磁扫选粗选磁介质种类试验结果Tab.8 Magnetic media type test results with high intensity magnetic scavenging

由表8强磁扫选粗选磁介质种类试验结果可见，随着介质尺寸变粗，强磁粗精矿产率降低，铁、金、银品位提高，回收率均下降。综合来看，强磁扫选粗选磁介质种类以3 mm较合适。

4.3 强磁扫选粗选脉动频率试验

脉动可增加矿粒与磁介质的碰撞次数，这是对提高磁性矿回收率有益的一面，脉动增大了作用在磁性矿粒上的竞争力，这是对磁性矿回收率不利的一面，碰撞次数与竞争力同时增长使磁性精矿的回收率在一定的冲程冲次范围内基木不变或有所增加。脉动增大了作用在非磁性矿粒上的竞争力，这有利于消除非磁性矿粒的机械夹杂和表面力粘附在磁性矿粒上的可能性，因此磁性精矿的品位随仲程冲次的增大而单调上升[17-18]。强磁扫选粗选脉动频率试验背景磁场强度0.3 T，磁介质为3 mm，给矿浓度为15%，脉动频率变化，试验结果见表9。

表9 强磁扫选粗选脉动频率试验结果Tab.9 Pulsation frequency test results with high intensity magnetic scavenging

由表9强磁扫选粗选脉动频率试验结果可见，随着脉动频率提高，强磁粗精矿产率降低，铁、金、银品位提高，回收率均下降。综合来看，强磁扫选粗选脉动频率以（250～300）次/min较合适。当脉动频率为300次/min，可得到对原矿产率为6.19%，铁品位26.48%，金品位0.34 g/t，银品位4.65 g/t，对原矿铁回收率为8.25%，金回收率为9.57%，银回收率为11.16%的强磁粗精矿。

从强磁扫选粗精矿铁物相分析结果可知，强磁扫选粗精矿中磁性铁占39.41%，碳酸铁占34.01%，硫化物铁占 9.17%，赤褐铁矿等占15.44%，硅酸铁占1.98%，拟考虑将强磁扫选粗精矿和弱磁扫选粗精矿合并进入精选作业。

表10 强磁扫选粗精矿铁物相分析结果Tab.10 Iron phase analysis results with high intensity magnetic scavenging %

4.4 精选试验

图3 精选试验流程图Fig.3 Test flow chart of cleaning separation

4.5 磁场强度

由表11弱磁精选磁场强度试验结果可见，随着精选磁场强度降低，铁精矿产率降低，铁、金品位提高，银品位下降，铁、金、银回收率下降。铁精矿铁品位及金品位提高幅度不大，综合来看，精选磁场强度以180 mT较好。

表11 弱磁精选磁场强度试验结果Tab.11 Test results of magnetic field intensity of low intensity magnetic cleaning concentration

4.6 弱磁精选浓度试验

由表12弱磁精选给矿浓度试验结果可见，随着精选给矿浓度降低，铁精矿产率降低，铁、金品位提高，银品位下降，铁、金、银回收率下降。精选给矿浓度从25%降至10%，铁精矿铁品位从59.45%提高至60.47%，铁回收率从39.32%降低至37.29%，铁品位提高了1.02个百分点，铁回收率降低了2.03个百分点。从提高铁精矿品位的角度来看，精选给矿浓度应采用低浓度，以10%～15%较合适。当给矿浓度为10%时，可得到对原矿产率为12.26%，铁品位60.47%，金品位0.92 g/t，银品位2.99 g/t，对原矿铁回收率为37.29%，金回收率为51.27%，银回收率为14.21%的弱磁精选铁精矿。

表12 弱磁精选浓度试验结果Tab.12 Concentration test results of low intensity magnetic cleaning concentration %

5 选铁全流程试验及指标

原矿采用：“弱磁粗选—强磁扫选—磨矿-弱磁精选”分选流程，流程见图4。

图4 全工艺流程图Fig.4 Full process flow chart

采用原矿（浮选尾矿）弱磁粗选—强磁扫选—弱磁精选分选流程，可得到对原矿产率为13.01%，TFe品位为62.65%，对原矿全铁回收率为41.00%的铁精矿。

6 结语

1）由原矿化学多元素分析结果可见，原矿含TFe 19.88%，mFe 8.73%，Au 0.22 g/t，Ag 2.58 g/t，原矿中主要有害元素As、P含量较低，S含量较高；

2）原矿铁物相分析结果表明，原矿中的铁主要以磁性铁及碳酸铁型式存在，其中磁性铁占总铁的41.20%，碳酸铁占总铁的35.97%，硫化物铁占总铁的4.18%，硅酸铁占总铁的7.95%，赤褐铁矿及其它铁占总铁的10.71%；原矿金的物相分析结果表明，原矿中硫化物中金占2.27%，磁性铁矿物中金占61.82%，弱磁性铁矿物中金占18.64%，其他矿物包裹金占17.27%，金主要与含铁矿物相关，且主要分布于磁性铁矿物中；原矿银的物相分析结果表明，硫化物中银占4.81%，磁性铁矿物中银占19.92%，弱磁性铁矿物中银占44.15%，其他矿物包裹银占31.12%，银分布较分散；

3）原矿采用“弱磁粗选—强磁扫选-弱磁精选”分选流程，可得到对原矿产率为13.01%，TFe品位为62.65%，对原矿全铁回收率为41.00%的铁精矿，有效的提高铁精矿品位。