缅甸某难处理高砷锡矿选矿工艺研究

张 昊，高文博

（1.宝武集团宝钢股份武钢有限运输部，湖北 武汉 430082；2.湖南有色环保研究院有限公司，湖南 长沙 410100）

锡因其特有的耐腐蚀、无毒性、高展性、低熔点等特性被广泛应用于焊接、合金制造等工业中［1］。我国是世界上最大的锡精矿及锡矿石进口国［2］，其中自缅甸进口的锡矿石占总锡矿石进口量的90%以上。由于地壳岩石圈中的含锡元素矿物主要以锡石状态赋存［3］，对于含锡矿石的选矿主要以回收锡石为主，但不同产地的锡石矿床因成矿机制及成矿期不同，各含矿区的锡石结晶发育程度及与其它矿物的共生关系亦有很大的差别，这导致了各产地产出的含锡矿石的处理难度迥异，需结合目的矿物及脉石矿物的种类、连生关系、嵌布粒度、杂质元素含量等因素综合考虑拟定合理选矿的选矿工艺［4］。本文以缅甸佤邦某锡矿区产出的高砷锡矿矿石为对象，结合锡精矿对有害杂质硫、砷含量的要求，进行了选矿工艺研究，重点是通过硫、砷浮选工艺优化尽可能降低最终锡精矿的杂质含量，达到降低后续氧化还原焙烧脱除硫、砷成本的目的。

1 矿石性质

1.1 化学成分及锡砷物相组成

对缅甸某锡矿区产出的用于选矿工艺试验研究的代表性矿样进行化学多元素分析，结果见表1。

表1 化学多元素分析结果 %

由表1可看出，矿石中达到工业回收标准的金属元素为Sn，含量为1.60%，主要的杂质元素为SiO2及Al2O3，同时矿石中的As含量达到9.12%，是影响最终锡精矿品位的主要有害元素［5］，为了确定矿样中Sn、As元素的赋存状态，进行了Sn、As物相分析，分析结果见表2和表3。

表2 矿石锡物相分析结果 %

表3 矿石砷物相分析结果 %

由表2结果可看出，锡金属主要赋存于锡石中，分布率为70.31%，其次为硅酸盐中锡，分布率为26.88%，由表3结果可看出，矿区中的砷赋存状态极为复杂，除毒砂（FeAsS）中砷外，还含有占总分布率15.68%的砷酸盐中砷，其主要赋存矿物主要为臭葱石，这两种含砷矿物比重大，可浮性弱，且当前国内锡冶炼对砷含量有着严格的质量要求［5］，所以需在选矿工艺确定的过程中重点抛除这两种矿物。

1.2 主要矿物的嵌布特征

结合原矿矿石化学多元素分析，锡、砷物相分析及镜下观察、统计的结果，可知矿石中主要的金属矿物为毒砂、臭葱石、赤铁矿、褐铁矿、锡石等，主要的非金属矿物为石英、绢云母、帘石等，同时含有少量的滑石、绿泥石、黏土等矿物，其中锡石为该矿石中的主要目的矿物，主要呈自形-半自形粒状分布于石英、绢云母等脉石矿物中，嵌布粒度不均匀，约有35%的锡石粒径在0.05 mm以上，但还有少量粒径在0.005～0.05 mm的锡石与毒砂、臭葱石等含砷矿物共生或连生，其相互之间接触面多呈现不规则的湾状或半包裹状，不利于锡-砷分离及高品位锡精矿的产出，同时臭葱石多沿毒砂的裂隙裂纹氧化蚀变，毒砂粒径较臭葱石大，约为0.03～0.10 mm之间，臭葱石常见呈网脉状，且与少量的锡石交织充填于毒砂、石英等脉石矿物边缘或空隙之间。

2 试验研究及结果讨论

2.1 选矿原则工艺流程的确定

由矿石分析结果可知，矿石中主要可回收的金属矿物为锡石，锡石的嵌布粒度不均匀，主要的有害元素为As，且As含量高，赋存矿物除常见的毒砂外，还含有部分臭葱石矿物，臭葱石主要为毒砂的蚀变氧化产物［6］，且亲水性强，采用常规的硫化矿浮选的方式不能将其捕集，所以考虑在不过粉碎的条件下通过硫化矿浮选的方式将毒砂脱除，硫化矿浮选尾矿根据锡石重选“砂泥分流”的原则进行分级重选［7］，通过在重选过程中结合硫化矿浮选尾矿中亲水砷矿物的不同粒级分布率考虑对比多种重选处理设备，尽可能降低最终锡精矿中的砷含量，拟定的选矿工艺原则流程如图1所示。

图1 拟定的选矿工艺原则流程

2.2 磨矿细度条件试验

由矿石中主要矿物嵌布粒度分析结果可知，缅甸某高砷锡矿中的锡石嵌布粒度不均匀，存在着部分细粒级锡石与毒砂、臭葱石共生连生的现象，为了尽可能地降低锡精矿中As含量，在矿石入浮选前，需尽可能提高毒砂的解离度，使其尽可能进入至砷浮选精矿中，但由于锡石性脆易粉碎，当矿石过磨时，过粉碎的锡石难以通过常规的重选设备回收［8］，所以合理的磨矿细度不仅是合格锡精矿的关键，也是确保锡回收率的重要参数。本试验拟定的磨矿细度条件试验流程如图2所示，所得结果见表4。

图2 磨矿细度条件试验流程

由表4结果可看出，采用如图2所示的工艺流程及药剂制度处理缅甸某难处理高砷锡矿矿石，在原矿磨矿细度增大时，浮选产出的砷精矿中As品位及As回收率先升后降，表明随着矿石解离度的增大，通过硫化矿浮选工艺可脱除一部分以毒砂为主的砷杂质，当磨矿细度超过-74μm占62.32%条件下，砷浮选尾矿进入摇床重选作业时，产出的锡精矿中Sn回收率从58.22%下降至32.21%，表明超过该细度时，矿石中的锡石矿物发生过粉碎，流失至重选尾矿中的锡金属回收率大幅提高，所以综合考虑锡的选矿指标和脱砷浮选效果，选定的磨矿细度为-74μm占62.32%。

表4 磨矿细度条件试验结果 %

2.3 砷浮选

2.3.1 硫酸铜用量条件试验

由砷物相分析结果可知，矿石中砷占毒砂中的分布率为79.81%，其次为砷酸盐矿物，由于砷酸盐矿物表面亲水，采用常规的硫化矿浮选工艺难以将其表面活化，所以只能尽可能将毒砂矿物活化，提高砷浮选过程中砷的回收率，降低进入锡石重选作业的矿浆中的砷含量，当前，毒砂的主要活化剂为硫酸铜，为了确定硫酸铜对该高砷锡矿中毒砂的活化效果，进行了硫酸铜用量条件试验，试验流程如图2所示，固定磨矿细度为-74μm占62.32%，毒砂的捕收剂为丁基黄药，以硫酸铜用量为变量，经过三次砷粗选后得到砷精矿，试验结果如图3所示。

图3 硫酸铜用量条件试验结果

由图3结果可看出，当硫酸铜用量增大时，砷精矿中As品位及回收率均逐步上升，在硫酸铜用量为200 g/t的条件下，砷精矿中的As品位及回收率达到了峰值，再增大用量时，砷回收率有一定的降低，所以，砷浮选过程硫酸铜最适用量为200 g/t。

2.3.2 砷浮选尾矿重选回收锡石

2.3.2.1 分级粒级对重选指标的影响

由表4结果可看出，在磨矿细度为-74μm占62.32%条件下对浮砷尾矿进行直接摇床重选，产出的重选锡精矿含Sn 15.80%，Sn回收率58.22%，锡精矿中Sn品位较低，同时含As较高，产品经济价值较低。在锡石重选过程中，由于不同种类、规格参数的重选设备对入选物料的粒径范围适应程度不同，多采用“砂泥分流”的原则处理方法进行粗细分选，达到提高分选效率的目的，而分级的粒级参数对后续分级设备的选型有着重要的指导意义［9］，所以对分级粒级进行了选择，主要通过湿式筛析的方法分为＋74μm、-74μm及＋74μm、74～39μm、-39μm（分级溢流部分）两种方案，方案对比流程如图4及图5所示，对比重选指标见表5。

图4 分级重选流程1

图5 分级重选流程2

由表5结果可看出，分成不同粒级方案的各粒级产品分别进行重选，相比表4结果，重选锡精矿产品含Sn明显有大幅提升，这是由于经分级后可大幅降低重选入选物料粗细混杂的现象，同时可知，当分为＋74μm、-74μm两个粒级时，锡精矿1＋锡精矿2含Sn 32.00%、As 5.33%，Sn回收率为56.26%，而将浮砷尾矿筛析分为＋74μm及74～39μm、-39μm三个粒级时，仅前两个粒级部分产出的锡精矿1＋锡精矿2含Sn 33.42%、As 4.49%，Sn回收率为54.96%，74～39μm部分摇床重选的作业回收率明显高于-74μm部分摇床重选的作业回收率，得到的分级溢流（-39μm）部分含Sn 0.72%，可作为下一步处理的原料，对比表5结果可看出，分成三个粒级不仅可以有效提高产品的回收率，还可以降低锡精矿中As品位，所以考虑将浮砷尾矿分为三个粒级。

表5 分级粒级对比试验结果 %

2.3.2.2 主选设备对分级溢流回收锡石的影响

由表5结果可看出，分成三个粒级的-39μm部分含Sn 0.72%，该部分物料由于颗粒粒径微细，且浓度较低，直接进入摇床中进行重选分选效果很差，结合生产经验，拟先将其浓密，浓密后的底流采用不同的重选设备进行预分选，达到抛除一部分微细粒泥质、提高入选品位的目的，处理分级溢流的主选设备条件试验流程如图6所示，所得结果见表6。

图6 分级溢流处理设备条件试验流程

由表6结果可看出，采用SLon离心机处理经浓密后的分级溢流，离心精矿含Sn 1.32%，Sn作业回收率达到82.36%，离心精矿可进入摇床重选作业中，离心尾矿含Sn 0.23%，达到抛除细粒的目的，处理效率明显优于螺旋溜槽效率，所以对分级溢流部分拟使用SLon离心机进行预处理。

表6 分级设备处理设备条件试验结果%

2.4 全流程试验及指标

根据已有的条件试验结果进行了脱硫浮选—浮选尾矿分级重选—分级溢流部分离心预处理—离心精矿摇床重选的全流程试验，试验流程如图7所示，全流程试验指标见表7。

图7 全流程试验流程

表7 全流程试验指标 %

由表7结果可知，全流程可产出锡精矿1、锡精矿2两个产品，其中锡精矿1含Sn 26.12%、As 4.28%，Sn回收率为11.30%，锡精矿2含Sn 39.97%、As 3.29%，Sn回收率为46.96%，总锡精矿含Sn 36.24%、As 3.56%，Sn回收率为58.26%、As回收率为0.97%，既有效回收了该锡矿中的锡元素，也实现了锡砷分离，最终的锡精矿可用于氧化还原焙烧处理达到进一步降低锡精矿中砷含量的目的［10］。

3 结 论

1.缅甸某高砷难处理锡矿原矿含Sn 1.60%、As 9.12%，经分析，原矿矿石中的锡主要以锡石矿物赋存，砷主要以毒砂、臭葱石等矿物赋存，且矿石中的锡石嵌布粒度不均匀，部分微细粒锡石与含砷矿物共生关系密切，不利于锡石重选及合格锡精矿的选矿产品产出。

2.在磨矿细度为-74μm占62.23%条件下，以硫酸铜为毒砂矿物的活化剂进行砷浮选，可脱除71.83%的砷，为后续锡石重选奠定了基础。

3.通过筛分分级—不同粒级产品进行单独处理的方式可大幅提高锡精矿的精矿品位，同时可以降低重选锡精矿中的As含量，同时分级溢流部分经浓密后进行离心机预处理，可有效抛除一部分锡含量低的微细粒细泥，减少了重选过程中的细泥恶化现场的发生，全流程试验产出的锡精矿含Sn 36.24%、As 3.56%，Sn回收率为58.26%、As回收率为0.97%，该锡精矿可通过氧化还原焙烧进一步降低砷含量。