提高硫精矿质量实现硫铁双资源利用的研究

提高硫精矿质量实现硫铁双资源利用的研究
叶雪均;刘子帅
【摘要】提出了通过选矿技术提高硫精矿质量,可解决烧渣利用率低的问题,因此针对不同种类的黄铁矿进行了提高硫精矿质量的工艺研究.研究表明,不同种类的矿石经合理的选矿工艺都可获得高质量的硫精矿.铜硫矿石可获得硫精矿品位48.85％,含砷0.178％,硫回收率达89.86％;硫金矿石获得了硫精矿含硫48.41％,含砷
0.38％,硫作业回收率82.00％；多金属硫化矿闭路结果可获得硫精矿硫品位为48.94％,含砷为0.44％,回收率为55.30％的良好指标.可研分析表明,当硫精矿品位≥45％时,焙烧所得硫酸烧渣铁含量达60％以上,直接作为铁精粉利用,实现无烧渣排放,也实现了硫铁双资源的利用.%The paper put forword to improving sulfur concentrate quality through the processing technology , and solve the problem of the utilization rate of poor cinder. Different types of pyrites are studied to improve the quality of sulfur concentrate for flotation. It is found that for the different types of ore, if choose a reasonable flowsheet and pharmaceutical systems, we can get the surfure concentrate of high quality. Copper sulfur ore can obtain sulphur concentrate grade 48. 85% , 0. 178% arsenic, and sulfur recovery rate of 89.86% ; Sulfur gold ore get sulfur concentrate grade of S 48.41% , As 0. 38% , and sulfur operating recovery 82.0% ; Many metal sulfide ore concentrate can obtain the closed-circuit sulfur sulfur grade of 48. 94% , As 0. 44% , and recovery rate is 55. 30%. Feasibility analysis shows that when sulphur concentrate grade exceed 45% , roasting the sulfuric acid slag iron burn content of 60% a-
bove, and directly as iron essence pink use, achieving the possibility of not burn slag discharge and the double use of pyrite resources.
【期刊名称】《西安科技大学学报》
【年(卷),期】2013(033)001
【总页数】5页(P112-116)
【关键词】黄铁矿;浮选;硫酸烧渣;资源利用
【作者】叶雪均;刘子帅
【作者单位】江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州341000;江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州341000
【正文语种】中文
【中图分类】TD954
0 引言
目前，我国在硫精矿经销方面大多以含硫35%的标硫进行计价销售，致使矿山在硫铁矿选矿技术上追求高回收率、而忽略精矿质量，从而导致硫酸烧渣的利用率低或增加再利用的生产成本［1－5］。

相比之下，如果通过选矿技术直接提高硫精矿质量，使硫酸烧渣直接作为铁精粉利用，则不仅免去烧渣再选的工序，实现无烧渣排放，从根源上解决了烧渣回收利用率低的问题，而且还可实现硫铁矿真正意义上的双资源利用。

文中以此为技术思路介绍了从3种不同矿石中提高硫精矿质量的选矿工艺技术，并进行了双资源利用的可研分析。

图1 小型闭路试验流程图Fig.1 Flowchart of small closed-circuit test
1 提高硫精矿质量工艺研究
常见的硫铁矿主要有黄铁矿、白铁矿和磁黄铁矿，通常可以用浮选方法加以回收，其中磁黄铁矿还可用磁选法。

影响硫精矿质量的杂质一般有铅、锌、砷和氟等。

由于硫铁矿成矿条件比较宽松，因此它可以在多数硫化矿床中存在且含量不一，从而给浮选分离带来不同的难度和不同的工艺。

1.1 铜硫矿石
江西铜业某分公司选矿厂的铜硫系统生产能力为3000 t/d，矿石中有用矿物主要
为黄铜矿和黄铁矿，有害杂质为毒砂，脉石以硅酸盐为主，含少量碳酸盐。

现场采用铜硫混浮，混精再磨后用石灰法分离铜硫矿物，所得硫精矿含硫为38～42%.为解决矿山酸性废水排放的困扰；实现硫铁矿双资源利用。

公司要求利用矿山酸性废水进行硫精矿二次处理以提高硫精矿质量(含硫≥47%)。

考虑到高品位硫精矿对含
砷的严格要求(≤0.2%)，试验时还添加了降砷的抑制剂y－As［6－8］。

现场硫精矿试样的多元素化学分析结果见表1。

小型闭路试验工艺流程如图1所示。

表1 试样主要元素化学分析结果Tab.1 Main elements chemical analysis results of sample %注:*单位为g/t元素 Cu S As Au* Ag *含量0.22 41.86 0.22 0.38 60
图2 小型闭路试验流程图Fig.2 Flowchart of small closed-circuit test
试验用井下酸性水(pH=2±)调节矿浆pH值以活化黄铁矿，在有砷抑制剂的条件
下对现场硫精矿进行一次粗选2次精选2次扫选的二次处理，获得了高品质的硫
精矿。

闭路试验获得了硫精矿品位高达48.85%，含砷0.178%，硫回收率达
89.86%，试验达到了预期目标。

2.2 硫金矿石
安徽某黄金矿业公司选矿厂处理的矿石属高硫含砷难选金矿石。

金以包裹金为主占57%，粒间金和隙间金占43%。

且多以银金矿、金银矿存在；硫铁矿以磁黄铁矿、
黄铁矿为主；砷矿物主要为毒砂，且是金的主要载体矿物(毒砂含金24.63 g/t)。

现场采用优先浮选回收矿石中的单体金，然后用湿式弱磁分选出磁黄铁矿，磁选尾矿再浮选硫。

由于硫砷分离技术未解决不仅硫精矿品位低(30% ～32%)，含砷高(≥1%)，而且毒砂中的金不能回收。

为了提高硫精矿质量和金的回收率，以选金尾矿为研究对象，进行试验研究并取得了较好的结果。

试样的多元素化学分析结果见表2，闭路试验流程如图2所示。

试验结果见表3.
表2 化学多元素分析结果Tab.2 Elements chemical analysis results of sample %注:*单位为g/t.元素 S Au* As Fe SiO2 MgO CaO Al2O3含量31.70 1.49 1.78 38.90 4.75 4.29 7.21 0.75
试验结果可见，试样首先经磁选选出磁黄铁矿，磁尾以铜冶金过程产生的废硫酸活化黄铁矿，用y－As选择性抑制毒砂［3］，硫循环经一粗一精二扫选别，砷循环经过一精一扫选别，小型闭路试验获得了硫精矿含硫48.41%，含砷0.38%，硫作业回收率82.0%，对给矿回收率48.80%.
表3 型闭路试验结果Tab.3 Results of small closed-circuit test %产品产率品
位Au/(g·t－1)S As回收率Au S As磁精矿36.36 0.52 35.41 0.26 12.35 40.49 5.19硫精矿 32.05 1.97 48.41 0.38 37.47 48.8 6.68砷精矿 6.54 10.29 24.1 22.6 43.96 4.96 81.12尾矿 25.04 0.38 7.3 0.51 6.22 5.75 7.01给矿100.00
1.53 31.79 1.82 100.00 100.00 100.00
2.3 铜铅锌多金属硫化矿
广西华锡集团某子公司选矿厂处理的矿石为锡石多金属硫化矿石，矿石中矿物种类繁多，嵌布关系复杂，有用矿物占34.5%，脉石矿物约占65.5%；有用矿物主要
有锡石、黝锡矿、闪锌矿、脆硫锑铅矿、方铅矿、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、白铁矿、辉锑矿等，脉石矿物主要为石英、方解石等；选矿产品为锡、铅锑和锌精矿，而硫未能得到有效的回收利用，使其资源浪费并造成环境的污染。

为了回
收硫资源，通过对选矿厂的浮锌尾矿进行了提高硫精矿质量的试验研究。

选锌尾矿的主要元素含量见表4.
表4 化学多元素分析结果表Tab.4 Elements chemical analysis results of sample %元素 S As Fe Pb Zn MgO CaO Al2O3 SiO2含量33.75 4.67 40.82 0.078 0.34 0.12 3.35 1.25 8.47
试样属高砷硫化矿，可供回收利用的主要有价元素为硫和砷，其脉石主要是硅酸盐矿物、碳酸盐矿物。

通过先浮后磁的方案流程，试验硫砷混浮部分采用一粗一扫，硫砷分离采用一粗两精一扫的工艺流程，其中使用了砷的高效抑制剂y－As.小型
闭路试验结果表明，可获得硫精矿硫品位为48.94%，含砷为0.44%，回收率为55.30%的良好指标。

试验流程图如图3所示。

图3 小型闭路试验流程图Fig.3 Flowchart of small closed-circuit test
从以上研究可看出，针对不同类型的黄铁矿，通过选择合理的流程方案和药剂制度，并适当控制操作及浮选条件，即可获得高品质硫精矿。

按现有的选矿技术，很多矿山完全有能力而且很经济地提高硫精矿质量，从而在制酸时实现无烧渣排放，真正的实现硫铁双资源利用。

3 可研分析
3.1 理论分析
在硫精矿焙烧过程中，主要的化学反应为
硫铁矿烧渣中铁含量与硫铁矿品位有直接关系。

按照上式(1)，在硫铁矿完全焙烧、硫铁矿中杂质以石英为主的条件下，烧渣铁含量与硫铁矿硫含量存在以下关系［9－10］
式中 TFe为烧渣全铁质量分数，%；βs为硫铁矿硫品位×100.
显然，烧渣铁含量随着入炉硫铁矿的硫品位提高而提高。

如果采用ω(S)为35%的标矿，即βs=35，则烧渣中TFe=39.2%；若采用硫品位为45%的硫精矿，则烧渣中TFe=54.78%.由于浮选硫精矿中除主要杂质石英外，还有石灰石等可分解矿物会在焙烧中损失，故实际值要比计算值高1.2～3.5个百分点(与杂质含量有关)。

显然前者的烧渣是不能满足炼铁要求的，而后者烧渣铁含量可达60%以上，硫精矿焙烧后所得的烧渣直接作为铁精粉利用，可实现制酸无烧渣排放。

3.2 现场应用分析
据了解，国内很多矿山正逐步追求硫精矿质量，例如江西铜业公司和铜陵有色集团都要求旗下的子公司生产的硫精矿品位需在45%以上。

以冬瓜山铜矿为例，2010年其矿山所生产的硫精矿品位均达标(即βs≥45%)，入炉制酸所得的烧渣铁含量在60%以上，直接作为铁精粉利用，实现了制酸无烧渣排放，经济效益显著提高。

实践表明，提高硫精矿质量，硫酸烧渣可直接作为炼铁原料利用，真正实现了硫铁双资源的利用。

4 结论
1)根据含硫35%的标硫焙烧所得硫酸烧渣利用率低或增加再利用的生产成本，提出了通过选矿技术提高硫精矿质量，可从根源上解决烧渣利用率低的问题，因此针对不同种类的黄铁矿进行了提高硫精矿质量的工艺研究。

2)对3种不同种类矿石的研究表明，铜硫矿石可获得硫精矿品位48.85%，含砷0.178%，硫回收率达89.86%；硫金矿石获得了硫精矿含硫48.41%，含砷
0.38%，硫作业回收率82.00%，对给矿回收率48.80%；多金属硫化矿闭路结果可获得硫精矿硫品位为48.94%，含砷为0.44%，回收率为55.30%.可行性分析表明，硫精矿硫品位提高至45%以上时，焙烧后所得烧渣铁含量可达60%以上，满足炼铁要求，可直接作为铁精粉利用。

3)提高硫精矿质量，使硫酸烧渣直接作为铁精粉利用，不仅从根源上解决了烧渣回
收利用率低的问题，而且还可实现硫铁矿真正意义上的双资源利用。

此举不但能解决环境问题，还可缓解铁资源短缺问题，具有深刻的环保意义和巨大的经济效益。

参考文献 References
［1］李旭，陈吉春，张仲伟.硫铁矿烧渣再资源化利用评述［J］.化工科技市场，2004，27(11):45－49.LI Xu，CHEN Ji-chun，ZHANG Zhong-wei.Summary of methods on recycle treatment of pyrite Cinder［J］.Chemical Technology Market，2004，27(11):45 －49.
［2］高晔.硫铁矿烧渣资源综合利用的研究与实践［J］.硫酸工业，2008(5):23－28.GAO Ye.Research and practice of comprehensive utilization of pyrite cinder resource［J］.Acid Industry，2008(5):23 －28.
［3］许斌，庄剑鸣.硫酸烧渣综合利用新工艺［J］.中南工业大学学报，2000，31(3):215－218.XU Bin，ZHUANG Jian-ming.Sulfuric acid burn slag comprehensive utilization of new technology［J］.Journal of Central South University of Technology，2000，31(3):215 －218.
［4］胡细金.清洁生产与硫铁矿渣的综合利用［J］.长沙大学学报，2000，
14(2):15－17.HU Xi-jin.Cleaner production and comprehenstive utilization of pyrite slag［J］.Journal of Changsha University，2000，14(2):15－17. ［5］崔学奇，邱俊，吕宪俊.硫酸渣综合利用的研究现状与进展［J］.金属矿山，2004(z1):509－511.CUI Xue-qi，QUN Jun，LV Xian-jun.Current situation and progress of research on comprehensive utilization of pyrite cinder ［J］.Metal Mine，2004(z1):509 －511.
［6］叶雪均，王李鹏，严伟平.某含砷硫精矿二次处理试验研究［J］.有色金属:选矿部分，2011(2):27－29.YE Xue-jun，WANG Li-peng，YAN Wei-
ping.Experimental study on secondary processing of sulfur concentrate
containing arsenic［J］.Nonferrous Metals:Mineral Processing Section，2011(2):27 －29.
［7］叶雪均，刘子帅，江皇义.某铜锌硫化矿铜锌分离试验研究［J］.中国矿业，2012，21(7):66－69.YE Xue-jun，LIU Zi-shuai，JIANG Huang-
yi.Experimental study of copper-zinc separation on the Cu and Zn sulphide ores［J］.China Mining Magazine，2012，21(7):66 －69.
［8］叶雪均，刘子帅，王李鹏，等.某硫金矿硫砷分离试验研究［J］.有色金属科
学与工程，2010，1(2):43－45.YE Xue-jun，LIU Zi-shuai，WANG Li-
peng.The experimental research on the separation of sulur and arsenic in a sulphurgold ore［J］.Nonferrous Metals Science and Engineering，2010，
1(2):43 －45.
［9］纪罗军.硫铁矿烧渣资源的综合利用［J］.硫酸工业，2009(1):1－8.JI prehensive utilization of pyrite cinder［J］.Sulphuric Acid Industry，2009(1):1 －8.
［10］李国栋.硫精矿焙烧制备铁精矿的过程动力学研究［D］.江西:江西理工大学，2010.LI Guo-dong.Preparation of iron concentrate of sulfur concentrate roasting process kinetics［D］.Jiangxi:Jiangxi University of Science and Tcchnology，2010.。