铜硫钨多金属矿尾矿水回用对浮选影响的研究*

李 瑞，陈远林

广东省资源综合利用研究所，稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东省矿产资源综合开发利用重点实验室，广州 广东 510650



铜硫钨多金属矿尾矿水回用对浮选影响的研究*

李 瑞，陈远林

广东省资源综合利用研究所，稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东省矿产资源综合开发利用重点实验室，广州 广东 510650

某复杂铜硫钨多金属矿石中磁黄铁矿含量高，造成尾矿水酸度大，金属离子含量高.针对此特点，研究了该矿山尾矿水回用对浮选过程的影响,并探讨其影响机理.结果表明，与使用自来水相比，使用尾矿水所得的铜精矿Cu品位下降、WO3含量升高；硫精矿S回收率及钨粗精矿WO3回收率均下降；尾矿水中的Ca2+,Mg2+,Fe3+可减少捕收剂在白钨矿表面的吸附量，从而影响白钨矿的浮选.

多金属矿；磁黄铁矿；尾矿水回用；金属离子

选矿行业每年消耗大量水资源，同时每年排放的尾矿水达36亿吨[1]，是工业废水的主要来源.如果这些尾矿水直接排放，不仅对环境造成污染，而且严重浪费水资源.目前，处理尾矿水最有效的方法是将其循环利用.

尾矿水经多次循环使用后，含有大量的金属离子和药剂组分，这对浮选过程会产生不良影响，如增加药剂消耗、降低回收率、影响精矿质量等，致使许多矿山无法将尾矿水有效回用.陈玉千等[2]研究了几种无机离子对铁正浮选的影响,指出大量Ca2+,Mg2+和SO42-的存在确实对铁矿的正浮选产生一定的影响.胡立嵩等[3]通过在清水中添加不同的组分模拟选矿厂回水，对其中Cu2+,Fe3+,Ca2+以及悬浮物等组分对浮选的影响进行了相关研究，发现水中Cu2+，Fe3+，Ca2+及悬浮物含量达到一定浓度时对铜、硫浮选精矿指标均产生不利影响.刘爽等[4]以方铅矿、闪锌矿和黄铁矿为研究对象，分别在三种单矿物的浮选过程中加入Ca2+，Mg2+和SO42-，研究其对矿物可浮性的影响.试验结果表明Ca2+,Mg2+和SO42-达到特定浓度后，对三种矿物的可浮性将会有不同程度的影响.

本文以某铜硫钨复杂多金属矿为研究对象，考查尾矿水回用对浮选过程的影响，并探讨其影响机理，为同类矿石的尾矿水合理回用提供理论指导.

1 试样与性质

1.1 单矿物性质

试验用白钨矿单矿物取自云南南温河钨矿，化学分析结果列于表1.由表1可知，白钨矿矿样中WO3质量分数为78.79%，纯度为97.75%.

表1 白钨矿元素分析结果

1.2 实际矿物性质

实际矿石取自我国华南某大型硫化矿与氧化矿共生的复杂多金属矿山，原矿多元素分析结果列于表2，主要矿物组成列于表3.由表1、表2可知，原矿品位为0.60%Cu、19.94%S、0.16%WO3，可综合回收的硫化矿物为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿，氧化矿物为白钨矿.其中，磁黄铁矿含量高达12.695%.脉石矿物主要为云母和石英，其次是方解石、绿泥石、长石和角闪石等.

表2 原矿多元素分析结果

注：1)单位g/t.

表3 原矿主要矿物组成

1.3 试验用水

试验用水分别为自来水和矿山尾矿水，两种水的主要金属离子浓度列于表4.由表4可知，尾矿水中Cu2+,Ca2+,Mg2+和Fe3+浓度均远高于自来水.

表4 水样金属离子分析结果

2 试验结果及讨论

2.1 尾矿水回用对铜硫浮选的影响

在铜硫浮选条件试验的基础上，分别以自来水和矿山尾矿水为试验用水进行铜硫浮选闭路试验，以研究尾矿水回用对铜硫浮选的影响.按图1所示的原则流程进行试验，磨矿时添加石灰6 kg/t，铜浮选为一粗三精二扫，添加DY-1 4 g/t、丁基黄药20 g/t、2号油0.5 g/t、石灰3 kg/t；硫浮选为一粗一精一扫，添加硫酸750 g/t、戊基黄药120 g/t.试验结果列于表5，由表5可知，与用自来水相比，使用尾矿水为试验用水所获得的铜精矿Cu品位显著下降，而WO3含量升高.同时，硫精矿中S回收率也显著下降.

图1 铜硫钨浮选试验的原则流程Fig.1 The principal flowsheet of copper sulfur tungsten flotation tests

本研究采用的原矿中磁黄铁矿含量较高，在水和氧气的作用下，磁黄铁矿表面可发生以下反应[5]：

(1)

(2)

(3)

(4)

在此循环反应的过程中，产生了大量的酸，致使选矿过程排放的尾矿水呈酸性[6].水体中因此溶解

了大量Ca2+，Mg2+和Fe3+等金属离子，在尾矿水回用的过程中会对浮选造成不利的影响.此外，尾矿水中不可避免地存在残留的浮选药剂，因而造成了铜浮选过程中白钨矿进入铜精矿，使铜精矿中WO3品位升高.

关于尾矿回水对铜硫浮选的影响，国内外学者都进行过一些研究.胡立嵩[3，7]认为，浮选用水中悬浮物使铜精矿品位降低，可能是悬浮物将不同矿物包裹，表面性质有“趋同缩异”趋向，导致不同矿物对黄药吸附的差别减小；魏明安[8]指出，矿浆中阳离子对硫化铜矿浮选的影响基本上是由于离子浓度高时消耗了捕收剂而造成的假象抑制；Senior等[9]认为，Fe3+等金属离子以氢氧化物形式无选择性沉淀在黄铜矿等硫化矿物表面，降低了矿物可浮性，也对浮选分离的选择性造成影响.

表5 尾矿回水对铜硫浮选的影响试验结果

2.2 尾矿回水对钨浮选的影响

2.2.1 尾矿回水对实际矿物浮选的影响

分别以自来水和尾矿水为试验用水，对硫浮选尾矿进行脱硫浮选及钨粗选试验，以研究尾矿水回用对钨浮选的影响.试验原则流程如图1所示，脱硫浮选为一粗一扫，添加Na2CO3750 g/t、戊基黄药150 g/t、2号油5 g/t；钨粗选添加碳酸钠6.5 kg/t、水玻璃1.5 kg/t、TM 100 g/t，试验结果列于表6.由表6可知，与使用自来水相比，在使用尾矿水的条件下，钨粗精矿WO3回收率显著下降.

2.2.2 金属离子对单矿物浮选的影响及机理

为了研究尾矿水对钨浮选的影响机理，在水玻璃用量1500 mg/L、捕收剂TAB-3 50 mg/L的条件下，考察了Ca2+,Mg2+和Fe3+对白钨矿单矿物浮选行为以及捕收剂在白钨矿表面吸附量的影响，结果如图2、图3所示.由图2、图3可知，三种离子的存在都明显降低了白钨矿的浮选回收率及捕收剂在白钨矿表面的吸附量.随着浮选溶液中Ca2+,Mg2+和Fe3+浓度增大，白钨矿浮选回收率及捕收剂在白钨矿表面的吸附量逐渐降低.沈慧庭、宫中桂[10]曾提出，随着矿浆中Ca2+浓度增大，过量的Ca2+与RCOO-作用生成沉淀，不仅消耗捕收剂，而且使分选的选择性变差，从而恶化了白钨矿的浮选.由此可知，尾矿水中Ca2+,Mg2+和Fe3+等金属离子使捕收剂在白钨矿表面的吸附量降低是导致钨浮选回收率降低的重要原因之一.

表6 尾矿水对钨浮选的影响试验结果

图2 金属离子对白钨矿浮选行为的影响Fig.2 The influence of metal ions on scheelite flotation

图3 金属离子对捕收剂在白钨矿表面吸附量的影响Fig.3 The influence of metal ions on theadsorption capacity of collector in scheelite surface

3 结 论

(1)铜硫钨多金属矿尾矿水回用时，对铜、硫、钨的浮选都造成了一定程度的不良影响.与使用自来水相比，使用尾矿水所获得的铜精矿Cu品位降低、WO3含量上升；硫精矿S回收率及钨粗精矿WO3回收率均显著下降.

(2)尾矿水中Ca2+,Mg2+，Fe3+的存在使捕收剂在白钨矿表面的吸附量降低，从而使白钨矿的浮选回收率降低.

(3)尾矿水中Ca2+,Mg2+,Fe3+等金属离子的存在是尾矿水回用导致铜硫钨浮选指标变差的重要原因之一.

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[3] 胡立嵩，罗廉明．水质对大冶铁矿选矿厂浮选指标的影响[J]．有色金属：选矿部分，2004(3): 29-33．

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Research on the influence of tailing water recycling on the flotation of copper-sulfur-tungsten polymetallic ore

LI Rui，CHEN Yuanlin

GuangdongInstituteofResourcesComprehensiveUtilization，StateKeyLaboratoryofRareMetalsSeparationandComprehensiveUtilization，GuangdongProvincialKeyLaboratoryofDevelopmentandComprehensiveUtilizationofMineralResource，Guangzhou510650，China

In the complex copper-sulfur-tungsten polymetallic ore,the content of pyrrhotite easily being oxidized is very high,as a result,the acidity and metal ions content of tailing water are also high. In the light of this，the influence of tailing water on flotation and the influence mechanism were discussed in this paper.The results shows that: compared with using fresh water,with the use of tailing water in flotation experiments,the grade of Cu in copper concentrate decreased while the content of WO3increased instead. Both the recoveries of S in sulfur concentrate and WO3in tungsten rough concentrate decreased.The Ca2+,Mg2+,Fe3+in tailing water would decrease the adsorption amount of collector on scheelite surface,and then brought adverse influenced to the flotation of scheelite.

polymetallic ore; pyrrhotite; tailing water recycling; metal ions

1673-9981(2016)03-0224-05

2016-07-05

广东省省级科技计划项目(2014B070706024);广州市科技计划项目(201504010011);广东省专项资金项目(2016GDASPT-0104)

李瑞(1989-)，男，江西赣州人，硕士.

TD923

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