国外某铁金钴矿选矿试验研究

沈 旭(昆明冶金高等专科学校矿业学院，云南 昆明 650033)

国外某铁金钴矿选矿试验研究

沈 旭
(昆明冶金高等专科学校矿业学院，云南 昆明 650033)

国外某铁矿富含金和钴，主要有价矿物为磁铁矿，其次是自然金和钴矿，根据矿石性质，综合对比了“磁-浮”与“磁-重”两种流程，最终，采用“磁-重”联合流程，在原矿含铁49.89 %，含钴0.047%，含金0.82 g/t的情况下，获得产率69.98%，铁品位67.63%，回收率93.81%的铁精矿；产率0.25%，钴品位10.22%，回收率56.51%，金品位197.57 g/t，回收率 57.21%的含金钴精矿。

磁铁矿；钴矿；自然金；磁重联合；磁浮联合

铁是大宗金属，我国目前正处于快速工业化和城镇化阶段，对钢铁的需求量十分巨大，而国内铁资源禀赋差，我国已多年依赖从巴西、澳大利亚等国进口铁矿资源，这一现状短期内也是不可改变。钴具有优良的物理、化学和机械性能，是制造高强度合金、耐高温合金、硬质合金、强磁性材料和催化剂的主要材料[1]，钴除单独矿床外，大量分散在矽卡岩型铁矿、钒钛磁铁矿、热液多金属矿、各种类型铜矿等矿床中[2]。我国钴矿床品位低，加工工艺复杂，生产成本高，钴多作为副产品产出，钴的产量不能满足国家的发展需求，严重依赖国外进口，成为我国的稀缺资源。金作为贵金属，长期以来作为硬通货，是财富的代表，此外，金超高的稳定性和卓越的导电、导热等性质，使其在航天、航空、电子等高科技领域得到广泛应用，很明显金的价值地位是不可取代的。绝大部分的铁、钴和金来源于矿产资源，因此，研究如何从矿石中提取铁钴金具有重要意义。

国外某铁矿富含钴和金，均已达到工业品位要求，具有重要的研究价值。

1 矿石性质

多元素分析结果表明，该矿主要有价元素为铁，含量为49.89%，其次是钴和金，含量分别为0.047%和0.82g/t，硅镁钙合计含量为20.89%；MLA矿物定量分析结果表明，磁铁矿是该矿最主要的矿物，矿物量占比达到69.262%，钴矿物种类较多，有辉砷钴矿、硫锑钴矿和钴华等，脉石矿物主要为石英、长石和蛇纹石。钴赋存状态，金赋存状态分别列于表1和表2。

由表1可知，赋存在辉砷钴矿中的钴占43.00%，赋存在硫锑钴矿的钴占19.88%、赋存在钴华中的钴占14.02%，赋存在磁铁矿中的钴占19.18%。由表2可知，以自然金形式存在的金占57.80%，赋存在钴矿物中的金合计占20.09%，赋存在磁铁矿中的金占17.96%。显微镜下测定原矿块矿中磁铁矿的嵌布粒度，结果表明，磁铁矿粒度较粗，分布不均匀，主要粒度范围0.01～2.56mm，小部分磁铁矿呈微细颗粒嵌布于脉石中，难以解离。

表1 钴的赋存状态

表2 金的赋存状态

2 试验结果与讨论

2.1 原则流程的选择与确定

矿石中主要有价元素为铁钴金，潜在价值估算结果见图1，从中可以看出，铁价值比例最高，达到74%，其次是金，价值比例占16%，再次为钴，价值比例占10%。从资源综合利用角度出发，选矿流程的制定上应重点考虑铁的回收，并综合回收金和钴。铁基本赋存在磁铁矿中，钴主要赋存于辉砷钴矿、硫锑钴矿和钴华，金主要赋存在自然金和钴矿物中。对于铁，磁铁矿具有强磁性[3]，通常采用弱磁选实现与其他矿物的分离，由于矿石中磁铁矿矿物量高达69.262%，预先采用弱磁选加以回收，可以显著的减少后续选钴和金的处理量，同时避免磁铁矿对选钴和金带来干扰。对于钴，当以硫、砷化物形式存在时，采用黄药为捕收剂，在酸性矿浆(pH4～4.5范围内)中能有效的浮选，其回收率可达80%[4]，采用重选法也可较好的回收钴的硫、砷化物及钴华，如摩洛哥钴矿床采用重选回收钴[5]，本矿石中钴主要以硫砷钴矿和砷锑钴矿形式存在，这部分钴占62.88%，此外，14.02%的钴赋存于钴华，根据钴的赋存状态，可通过浮选或重选回收钴；对于金，矿石中20.09%的金赋存在钴矿物中，这部分金可与钴矿物同时回收，57.80%的金以自然金形式存在，根据金与脉石的可浮性差异和密度差异，可以采用浮选或重选加以回收。根据矿石性质确定“先选铁后选金选钴”的技术路线。

2.2 选铁试验

影响选铁的主要有细度与磁场强度，分别对其进行研究。

2.2.1 磨矿细度试验

磨矿是个高能耗的作业，确定适宜的磨矿细度，实现磁铁矿单体解离，获得适宜磁选的细度，是磁选获得优良指标的前提。试验条件：磨矿细度为变量，磁场强度为0.15T，试验结果列于表3。

图1 元素潜在价值估算结果
(注：各元素价值按当前金属平均市场价值计算)

表3 磨矿细度试验结果

从表3可以看出，随着磨矿细度的增加，铁回收率基本没有变化，而品位不断提高，但在细度超过-0.074mm占61%，增加幅度已不大。综合考虑磨矿成本与指标，选择磨矿细度为-0.074mm占61%。

2.2.2 粗选磁场强度试验

试验条件：原矿磨至细度为-0.074mm占61%产品，磁场强度为变量，试验结果列于表4。

从表4可以看出，磁场强度增加，铁粗精矿铁品位下降而回收率提高，综合考虑，选择磁场强度为0.15T。

2.2.3 精选磁场强度试验

粗选虽然可获得铁品位63.15%的铁粗精矿，但是离磁铁矿单矿物含铁72.41%仍有差距，说明铁粗精矿中仍存在一定量的脉石矿物，若能通过磁精选分离除去，将有望获得更高品位的铁精矿产品。所以，进行精选磁场强度试验。试验条件：给矿为铁粗精矿，磁场强度为变量，试验结果列于表5。

表4 粗选磁场强度试验结果

从表5可以看出，磁精选适宜磁场强度为0.12T。2.2.4 选铁全流程试验

在确定磁选条件后，进行选铁全流程试验研究，试验流程见图2，试验结果见表6。

表5 精选磁场强度试验结果

图2 磁选全流程试验流程图

表6 磁选全流程试验结果

从表6可以看出，弱磁选可获得产率69.98%，铁品位67.63%，回收率93.81%的铁精矿，表明矿石中的磁铁矿得到了良好回收，从表6中可以同时看出，钴和金在磁选尾矿中得到富集，钴含量达到0.122%，金含量达到2.26g/t，81.31%的钴和78.85%的金集中至磁选尾矿。

2.3 选金选钴试验

磁选尾矿中主要有价矿物为钴矿物和金，脉石矿物主要为蛇纹石、石英、长石等。根据有价矿物与脉石矿物之间的可浮性差异，进行浮选试验研究。2.3.1 浮选试验

2.3.1.1 细度试验

原矿磨矿细度是根据选铁指标确定，对于选金选钴来说，也许并不适宜，需进行浮选细度试验研究，流程见图3，结果见表7。

从表7可以看出，磨矿细度增加后，金的回收率得到提高，但在细度超过-0.074mm占86%后，不再有明显变化；在细度从-0.074mm占71%增加至-0.074mm占94%(-0.043mm占81%)，钴的作业回收率基本没有变化，始终小于50%。考虑到金的回收，确定磨矿细度为-0.074mm占86%。

图3 浮选细度试验流程图

2.3.1.2 活化剂试验

从浮选细度试验结果来看，钴的回收率小于50%。硫化矿浮选过程中，通过加入某些金属离子可以起到明显的活化效果，原因是金属离子选择性吸附在硫化矿表明，再通过金属离子与捕收剂作用，从而起到活化作用。例如，铜离子对硫铁矿和闪锌矿具有明显的活化效果，铅离子对辉锑矿具有显著的活化效果，因此，硫酸铜和硝酸铅在选硫和选锑领域得到广泛应用。那么，铜离子或铅离子对钴矿物是否具有活化效果，能否通过添加铜离子或铅离子，强化回收钴，在此，进行试验研究。流程见图4，结果见表8。

从表8可以看出，添加硫酸铜或硝酸铅后，钴的选别指标基本没有变化，金的指标也没进一步增加。说明铜离子或铅离子未能起到活化有价矿物的作用。

对磁选尾矿进行的浮选试验结果表明，磨矿至-0.074mm占86%进行浮选，金的粗选作业回收率约75%，钴的粗选作业回收率小于50%，浮选不能同时兼顾到金和钴的回收。

2.3.2 重选试验

为达到同时回收金和钴的目的，对磁选尾矿进行重选试验研究。磁选尾矿中主要有价矿物为钴矿物和金，脉石矿物主要为蛇纹石、石英、长石等。金的相对密度达19.3，辉砷钴矿和硫锑钴矿等钴矿物的相对密度也超过5.0，而脉石矿物的相对密度均小于3.0，金与脉石矿物的重选可选性判断准则E值为：E=(δ金-ρ水)/(δ脉石-ρ水)=(19.3-1.0)/(3.0-1.0)=9.15。

大于2.5，属于重选极易选范围[6-7]，所以采用重选理论上可以实现金与脉石矿物分离。

钴矿物与脉石矿物的重选可选性判断准则E值为：E=(δ钴矿物-ρ水)/(δ脉石-ρ水)=(5.0-1.0)/(3.0-1.0)=2.0。

属于重选易选范围[6-7]，所以采用重选理论上也可以实现钴矿物与脉石矿物分离。

重选试验流程见图5，试验结果见表9。

表7 磁选全流程试验结果

表8 活化剂试验结果

图4 活化剂试验流程图

表9 重选试验结果

图5 重选试验流程图

从表9可以看出，摇床重选可获得钴品位10.22%，作业回收率69.53%，金品位197.57g/t，作业回收率72.56%的含金钴精矿。重选可以实现钴和金的同步回收。

2.4 全流程试验

通过试验研究，确定采用“磁—重”联合流程回收铁钴金，试验流程见图6，试验结果见表10。

从表10可以看出，采用磁重联合流程可获得铁精矿和含金钴精矿两个产品，铁钴金的回收率分别为93.81%、56.51%和67.21%。通过进一步的研究，还有望从中矿进一步回收钴和金。

3 结 论

1)矿石性质是制定选矿流程的根本。矿石中主要有价元素为铁，其次是金和钴，根据磁铁矿与钴矿物、金及脉石矿物之间的磁性差异，首先采用弱磁选回收矿物量接近70%的磁铁矿，实现磁铁矿与其它矿物的分离，起到预富集钴和金的作用，同时有效避免磁铁矿对选金和钴的影响。

表10 全流程试验结果

注：*g/t。

图6 全流程试验流程图

2)对选铁尾矿分别进行浮选和重选试验研究，浮选试验结果说明，金的浮选效果较好，粗选作业回收率约75%，然而钴的作业回收率小于50%，添加铜离子和铅离子浮选指标并无改善，浮选不能同时兼顾到金与钴的回收；摇床重选试验结果表明钴和金的作业回收率约70%，可以实现金与钴的同步回收，所以，确定采用重选流程综合回收金和钴。

3)采用“磁选-重选”联合流程，可获得铁精矿和含金钴精矿两个产品，铁钴金的回收率分别为93.81%、56.51%和57.21%，实现了矿石中有价元素的综合回收。

[1] 刘建，郑英，孟运生，周磊.低品位钴矿的细菌浸出试验研究[J].湿法冶金，2008(3):148-150，157.

[2] 丰成友，张德全，党兴彦.中国钴资源及其开发利用概况[J].矿床地质，2004(1):93-100.

[3] 吴良士，白鸽，袁忠信.矿物与岩石[M].北京：化学工业出版社，2008.

[4] 陈焕麟.几种钴矿石的浮选研究[J].云南冶金，1977(4):22-29.

[5] 李长根.摩洛哥钴选矿厂[J].国外金属矿选矿，2003(7):45-46.

[6] 吴良士，白鸽，袁忠信.矿物与岩石[M].北京：化学工业出版社，2008.

[7] 胡岳华，冯其明.矿物资源加工技术与设备[M].北京：科学出版社，2006.

Magnetic and gravity separation combined dressing experiment research on a iron-cobalt-gold ore abroad

SHEN Xu

(Mining Engineering Faculty，Kunming Metallurgy College，Kunming 650033，China)

A iron-cobalt-gold mine abroad contains magnetite，natural gold and cobalt minerals，according to the ore properties，comprehensive compared magnetic and gravity separation combined & magnetic and flotation separation combined，at last，flotation and gravity separation combined process to deal with the raw ore which the grade of Fe，Co and Au are 49.89%，0.047% and 0.82g/t.As result，we obtain iron concentrate with yield is 69.98%，Fe grade is 67.63%，recovery is 93.81%.Gold cobalt concentrate with yield is 0.25%，Co and Au grade are 10.22% and 197.57g/t，recovery are 56.51% and 57.21%.

magnetite；cobalt minerals；natural gold；magnetic and gravity separation combined；magnetic and flotation separation combined

2015-01-20

沈旭(1963-)，女，河南淅川人，高级工程师、副教授，工学学士，主要从事矿物加工研究、教学及选矿厂设计和教学管理工作。

TD923

A

1004-4051(2015)12-0136-06