山东某氰渣综合回收铁试验研究

董鸿良,黄恩铭,宋宝旭*,孙晓妍,周永星,郭思瑶,马芳源

(1.山东烟台鑫泰黄金矿业有限责任公司; 2.辽宁科技大学矿业工程学院)

引 言

氰化浸出提金过程中产生的氰渣是一种含有多种有价元素的固体废弃物,潜在利用价值非常大。作为全球最大的黄金生产国,中国每年约有2 000万t氰渣产生,部分氰渣中铁品位甚至远超一些贫铁矿的铁品位[1-3]。面对不断枯竭的矿石资源,对氰渣进行理论研究并实现其中有价元素的综合利用,具有十分重要的意义。

不同地区的氰渣成分不同,主要成分为Au、Ag、Cu、Fe、Pb、Zn、S等有价元素。大部分氰渣中Fe、S、Si等元素含量较高,而其他金属元素含量因地域不同而有所差异[4-12]。氰渣中Fe元素主要赋存于赤铁矿、黄铁矿及磁铁矿中。山东省是中国主要金矿开发省,如何实现富铁氰渣中铁资源的综合利用成为新的研究方向。

为了提高金精矿的浸出效果,使金能够充分与浸出药剂接触,氰渣粒度通常较细[13-15]。黄海辉等[16]对某氰渣进行工艺矿物学研究,分析了氰渣的粒度分布特征,发现粒度为20～74 μm占33.20 %,粒度为-20 μm占64.17 %,充分研磨会造成氰渣中其他金属矿物过磨,泥化现象严重,导致有价元素回收困难。本文以山东某黄金选冶厂氰渣为研究对象,采用弱磁粗选-强磁粗选-摇床精选联合工艺流程,从多角度对氰渣中铁矿物回收的可能性进行分析。

1 试样与方法

1.1 化学分析及物相分析

试样为山东某黄金选冶厂的氰渣,通过混匀、缩分获取代表性样品,对该试样进行化学成分及铁物相分析,结果分别见表1、表2。由表1、表2可知:氰渣中主要有价元素为铁,铁品位为20.29 %,具有回收利用价值。磁铁矿占13.25 %,铁品位为2.83 %;褐铁矿占23.12 %,铁品位为4.93 %;硅酸铁占63.63 %,铁品位为13.57 %。由此可见,该氰渣中铁矿物主要以硅酸铁形式存在,这易导致后期铁矿物回收过程中硅含量较高,影响铁精矿的铁品位。

表1 试样化学成分分析结果Table 1 Analysis results of chemical composition of test samples

表2 铁物相分析结果Table 2 Analysis results of physical phase of iron

1.2 粒度组成及EDS分析

为了进一步了解氰渣的粒度分布特征及铁矿物的相关信息,采用筛析、EDS能谱测定和AMICS矿物特征自动定量分析系统等对该氰渣进行分析,结果分别见表3、图1。

图1 铁矿物嵌布特征Fig.1 Dissemination characteristics of iron minerals

表3 氰渣粒度分布特征分析结果Table 3 Analysis results of cyanide tailings particle size distribution characteristics

由表3可知:氰渣嵌布粒度微细,粒度主要集中在-0.043 mm,占76.80 %。大部分铁矿物集中在0.020～0.043 mm,铁占有率为36.19 %,这有利于铁矿物的后续富集。值得注意的是,磁铁矿和褐铁矿EDS能谱测定结果显示,氰渣中磁铁矿理论含铁70.23 %,是其中经济价值最高的铁矿物,而褐铁矿理论含铁仅54.13 %,会对铁品位造成不利影响。铁矿物整体解离情况较好,但是部分磁铁矿和褐铁矿嵌布关系密切(见图1)。

1.3 试验方法

根据上述试样性质可知,氰渣整体粒度偏细,铁品位为20.29 %,铁矿物主要以磁铁矿和褐铁矿形式存在,均具有一定磁性。考虑到脉石矿物主要为石英等非磁性矿物,初步拟定了以磁选为主的试验方法,分别采用实验室用永磁筒式磁选机、电磁夹板式强磁机进行了弱磁粗选试验和强磁粗选试验,重点考察磁场强度、给矿量等条件对铁矿物回收指标的影响。此外,由于褐铁矿理论含铁仅54.13 %,为了尽可能获得高品位铁精矿,对强磁精矿进行了摇床精选试验。

2 结果与讨论

2.1 弱磁粗选试验

弱磁粗选试验采用实验室用永磁筒式磁选机,在矿浆浓度为30 %的条件下,考察了磁场强度对铁矿物回收指标的影响。试验采用一次粗选试验流程,试验结果见图2。

图2 磁场强度对铁矿物回收指标的影响Fig.2 Influence of magnetic field intensity on iron mineral recovery indicators

由图2可知:随着磁场强度从150 mT增加至600 mT,弱磁精矿铁回收率由31.23 %逐步增加至42.56 %。但当磁场强度超过450 mT时,弱磁精矿铁品位由62.61 %急剧降到53.88 %。这表明部分褐铁矿及被铁污染的脉石矿物会在磁场强度大于450 mT后进入弱磁精矿中,导致铁品位下降。因此,弱磁粗选适宜的磁场强度为450 mT,此时弱磁精矿铁品位为62.61 %,铁回收率为42.67 %。

2.2 强磁粗选试验

2.2.1 磁场强度

采用电磁夹板式强磁机,在给矿量为400 g/min,矿浆浓度为35 %的条件下,对弱磁尾矿进行了强磁粗选试验,考察磁场强度对铁矿物回收指标的影响。试验采用一次粗选试验流程,试验结果见图3。

图3 磁场强度对铁矿物回收指标的影响Fig.3 Influence of magnetic field intensity on iron mineral recovery indicators

由图3可知:随着磁场强度增加,强磁精矿铁回收率由9.61 %升高至14.15 %。当磁场强度超过900 mT后,强磁精矿铁回收率变化不大,但铁品位下降明显。综合考虑,最终确定强磁粗选适宜的磁场强度为900 mT。

2.2.2 给矿量

采用电磁夹板式强磁机,在矿浆浓度为35 %,磁场强度为900 mT的条件下,对弱磁尾矿进行了强磁粗选试验,考察给矿量对铁矿物回收指标的影响。试验采用一次粗选试验流程,试验结果见图4。

图4 给矿量对铁矿物回收指标的影响Fig.4 Influence of feed amount on iron mineral recovery indicators

由图4可知:随着给矿量增加,强磁精矿铁回收率由11.76 %降低至5.47 %,铁品位由32.36 %增加至47.98 %。主要是由于给矿量过大时,微细粒褐铁矿难以吸附在磁性介质表面,从而易流失到尾矿中,导致铁回收率下降。因此,应适当控制给矿量来保证铁回收率。综合考虑,确定强磁粗选给矿量为400 g/min。

2.2.3 粒度组成

对强磁精矿进行筛析试验,以确定其粒度分布特征,结果见表4。

表4 强磁精矿粒度分布特征分析结果Table 4 Analysis results of strongly magnetic concentrates particle size distribution characteristics

由表4可知:强磁精矿随着粒度降低,铁品位呈现先升高后降低的趋势。大部分铁矿物集中在0.020～0.043 mm。因此,可以采用适宜的重选方法进行回收。鉴于强磁精矿铁品位仅为30 %左右,无法达到合格褐铁矿精矿铁品位大于50 %的要求,因此进行了强磁精矿摇床精选试验。

2.3 摇床精选试验

采用实验室小型摇床,对强磁精矿进行了摇床精选试验,结果见表5。

表5 摇床精选试验结果Table 5 Results of table cleaning test

由表5可知:经过摇床分选后,可获得铁品位为49.36 %、铁回收率为3.99 %的摇床精矿及铁品位为28.32 %、铁回收率为1.35 %的摇床中矿。同时,摇床分选后,尾矿铁品位降低为25.94 %。

2.4 全流程综合试验指标

在上述试验基础上,最终确定了2种不同配矿方式的数质量流程,见图5、图6。

图5 弱磁精矿、摇床中矿、摇床精矿合一配矿方式数质量流程Fig.5 Quantity and quality process flow chart for the blending of weak magnetic concentrate,table middling and table concentrate

图6 弱磁精矿、摇床精矿合一配矿方式数质量流程Fig.6 Quantity and quality process flow chart for the blending of weak magnetic concentrate and table concentrate

由图5可知:若将铁品位为20.46 %的氰渣经过弱磁粗选-强磁粗选-摇床精选联合工艺流程产生的弱磁精矿、摇床中矿、摇床精矿合一,可获得铁品位为59.27 %、铁回收率为48.01 %的铁精矿。而由图6可知:若将上述联合工艺流程产生的弱磁精矿、摇床精矿合一,可获得铁品位61.21 %、铁回收率46.66 %的铁精矿。综上所述,该工艺实现了氰渣中铁资源的综合利用。

3 结 论

1)该氰渣中铁品位为20.29 %,铁矿物主要以磁铁矿、褐铁矿及硅酸铁形式存在。大部分铁矿物分布在0.020～0.043 mm,铁占有率为36.19 %。

2)单因素条件试验确定了弱磁粗选的磁场强度为450 mT,强磁精选的给矿量为400 g/min、磁场强度为900 mT,经过摇床精选强磁精矿可获得可利用的铁精矿。

3)该氰渣采用弱磁粗选-强磁粗选-摇床精选联合工艺流程,若将弱磁精矿、摇床中矿、摇床精矿合一,可获得铁品位为59.27 %、铁回收率为48.01 %的铁精矿;若将弱磁精矿、摇床精矿合一,可获得铁品位为61.21 %、铁回收率为46.66 %的铁精矿。