大西沟铁矿选矿厂尾矿综合利用试验研究

张 强 李有仓 赵彦锋 冯开旺

（陕西大西沟矿业有限公司）

随着我国工业化进程的不断推进，金属矿山选厂数目增加、规模扩大，尾矿的堆积量不断上升，矿产资源开发活动所带来的环境压力也越来越大［1］。自2020年起，应急管理部等有关部门印发《防范化解尾矿库安全风险工作方案》，全国尾矿库数量原则上只减不增。尾矿库建设审批难度进一步加大，且投资运行费用较高，加强尾矿的综合利用与资源化成为矿业可持续发展的基础，也成为企业缓解资源、环境及安全等多重压力的必由之路［2］。当前，矿山企业加快推进尾矿减量化、资源化利用显得尤为重要［3］。

大西沟铁矿属海相沉积型菱铁矿矿床，矿床的金属矿物主要有菱铁矿、磁铁矿、黄铁矿，其次为黄铜矿、磁黄铁矿等，非金属矿物主要是重晶石、石英、铁白云石，其次为方解石、绢云母等［4］，铁矿石呈“贫、细、杂”的难分选特征。由于受开发利用技术水平、生产设备等制约，部分有价矿物未得到很好的利用而进入尾矿库。经过30 多年的生产，该选矿厂尾矿库尾矿堆存量达2 900 万t，故对尾矿资源进行综合利用研究，提取尾矿中的目的矿物，最大限度地利用尾矿资源，既有利于企业绿色低碳可持续发展，又可促进循环经济对资源安全的支撑保障［5］。

1 原矿性质

2022 年底，大西沟铁矿委托地质队对尾矿资源进行了勘探评估，共施工钻孔30个，完成钻探进尺共计1 359.4 m，采集各类样品900余件。试样为多个钻孔不同深度的勘探取样，样品混匀缩分后进行取样分析。对尾矿砂综合样进行化学多元素、铁物相及粒度筛析，结果见表1～表3。

注：Au、Ag 含量单位为g/t。

由表1、表2可知，矿样中可供选矿回收的主要元素是铁，铁品位14.57%；Cu、S、K2O 和BaSO4的含量分别为0.067%，3.06%，2.86%，7.72%，均可作为综合回收的对象；铁主要赋存在碳酸盐中，分布率为52.98%，非金属矿物组分主要为SiO2，次为Al2O3和K2O。

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由表3 可知，矿样中+0.074 mm 粒级产率为82.38%，粒级金属分布率较高；微细粒-0.025 mm 粒级含量占7.14%，粒级金属分布率较低。

2 试验研究

2.1 方案确定

前期对大西沟尾矿样分别拟定了“先富集选铁后浮铜硫”与“先浮铜硫后富集选铁”2 条技术路线。在试验中发现，对矿样先进行强磁选时，矿样中部分含铜、含硫矿物跟随铁进入强磁精矿中，对后期铁精矿品质有影响，且铜、硫等有价元素流失较多。因此，确定采用“先浮铜硫后富集选铁”的工艺技术路线。

2.2 铜硫浮选试验

在铜硫浮选阶段分别开展优先浮铜和铜硫混合浮选流程试验，结果表明，优先浮铜流程对铜精矿品位提升及铜回收效果更好，后续选择优先浮铜试验流程。

在不同磨矿细度下进行铜硫浮选试验，考查不同磨矿细度对浮选指标的影响。试验工艺流程见图1，试验结果见表4。

由表4 可知，当磨矿细度为-0.074 mm80%时，可获得铜品位20.25%、铜回收率60.44%的铜精矿，硫品位35.33%，硫回收率68.99%的硫精矿，指标较好。

2.3 浮尾磁选试验

对磨矿细度-0.074 mm80%时浮选闭路的尾矿样进行磁选试验，试验固定弱磁选磁场强度为126 mT，进行强磁选磁场强度试验。磁选试验工艺流程见图2，试验结果见表5。

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由表5 可知，在粗选磁场强度为1 300 mT，精选磁场强度为1 100 mT 时，可获得全铁品位26.20%、铁回收率72.20%的铁精矿，试验结果最佳。

2.4 强磁尾矿综合回收试验

浮选—强磁选的尾矿中BaSO4含量12.70%，K2O含量3.74%，故考虑对重晶石、云母进行综合回收，试验工艺流程见图3，试验结果见表6。

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由表6可知，采用强磁尾矿综合回收闭路试验工艺流程，获得了BaSO4品位95.41%、回收率70.59%的重晶石精矿，K2O品位5.22%、回收率77.22%云母精矿。

3 浮—磁—浮全流程闭路试验

在上述条件试验的基础上，进行浮—磁—浮全流程闭路试验，试验流程及药剂制度见图4，试验结果见表7。

由表7可知，采用浮—磁—浮全流程闭路试验工艺流程，可获得铜品位20.25%、铜回收率60.44%的铜精矿，硫品位35.33%、硫回收率68.99%的硫精矿，全铁品位26.19%、全铁回收率67.54%的铁精矿，BaSO4品位95.44%、BaSO4回收率65.26%的重晶石精矿，K2O品位5.22%、K2O回收率56.72%的云母精矿。

4 结 论

（1）通过对大西沟铁矿尾矿进行矿石性质研究，查明了目的元素铁及伴生元素的矿物组成，制定了先浮铜硫，浮选尾矿强磁选铁，磁选尾矿浮选重晶石和云母的综合回收方案，最大限度地提高了资源的综合利用率。

（2）采用浮—磁—浮全流程闭路试验工艺流程，获得了铜、硫、重晶石及云母4种合格的精矿产品，并对铁进行了富集，可用作磁化焙烧原料。该试验尾矿利用率达78.61%，可为大西沟尾矿资源的开发利用提供可靠的技术依据。

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