0 前言

江西铜业集团公司永平铜矿属矽卡岩型露天铜硫矿山，选矿厂处理能力10000 t/d，硫精矿是主要副产品，年产标硫精矿(35 %)60 万t 左右.2004年，江铜集团与贵州瓮福化工集团共同筹资组建江铜-瓮福化工有限责任公司，充分利用硫精矿资源，延伸产业链、做大做强硫化工产业.永平铜矿所产硫精矿品位40 %左右，经过焙烧制酸后产生的硫酸烧渣按颜色可分为红渣和黑渣，按粒度可分为粗渣和细渣，其平均铁品位为54 %左右^[1]，而铁精矿要求含铁品位最低60 %，只能作为水泥厂的添加剂低价销售.为提高硫酸烧渣含铁品位，永平铜矿开展了一系列的工业试验研究工作，最终确定选高硫精矿直产铁精矿为优选方案.与原渣选铁方案比较，每年增加经济效益1325.26 万元/a，同时，减少项目投资2314.69 万元.

1 铁精矿制备工艺可行性研究

铁精矿制备主要有两条工艺方案：渣选铁工艺，即重选－磨矿－反浮选联合工艺流程处理硫酸渣，硫酸渣铁品位从54 %左右提高到62 %以上^[2]；硫精选工艺，即增加硫精选作业，预先脱除矿泥，硫精矿品位提高到48 %以上，焙烧制酸后，硫酸渣铁品位直接达到62 %以上^[3].

1.1 硫精选工艺方案可行性研究

从硫精矿多元素分析、矿物组成、镜相分析和焙烧试验4 个方面进行论证.

1.1.1 硫精矿性质

永平铜矿硫精矿主要成分为黄铁矿，分子式FeS₂，脉石矿物主要为二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝等，取含硫品位分别为38.30 %、40.70 %和48.60 %的3 种硫精矿，化验其含铁品位分别为35.7 %、37.35 %和46.4 %，说明硫精矿含硫和含铁品位存在线性关系，提高硫精矿品位可以相应提高含铁品位，见表 1.

1.1.2 硫精矿矿物组成

硫精矿主要金属矿物为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿等，主要脉石矿物为石英、方解石、云母、石榴子石、阳起石等，见表 2.

1.1.3 硫精矿脉石矿物镜相分析

硫精矿中脉石矿物的单体解离度为85 %，连生体主要与黄铁矿毗连连生，其次被黄铁矿包裹或半包裹连生，部分呈复杂连生^[4]，见表 3.硫精矿中脉石主要是机械夹杂进入的，通过浮选将脉石与黄铁矿分离，可以提高硫精矿品位.浮选使用黄药作为捕收剂，对硫化矿物适用性强、选别指标好，而且药剂成本较低，属于比较成熟的技术^[5].

1.1.4 硫精矿焙烧试验

硫精矿在温度600～800 ℃的铁锅中焙烧半小时左右，烧渣铁品位见表 4.硫精矿含硫品位与制酸烧渣中含铁品位存在线性对应关系，硫精矿品位提高，烧渣含铁也相应升高.硫精矿品位48.17 %，烧渣品位达到62.66 %；硫精矿品位49.52 %，烧渣品位可达到63.76 %，满足铁精矿品位要求.黄铁矿纯矿物品位为53.33 %，硫精矿品位提高到48 %以上是可行的^[6].

1.2 渣选铁工艺方案可行性研究

多元素分析显示硫酸渣杂质含量符合铁精矿产品国家标准. 铁物相分析显示硫酸渣主要成分以假象赤铁矿、赤褐铁矿和磁铁矿为主，可以用重选和浮选流程捕收. 粒度筛析化验结果说明硫酸渣-0.15+0.019 mm粒级含铁品位58 %以上，金属量占74.13 %，抛弃少量脉石矿物，即可成为合格铁精矿，所以渣选铁工艺也是完全可行的.见表 5、表 6、表 7.

2 两种工艺的工业试验比较

为综合比较渣选铁工艺和硫精选工艺方案实施难易程度和技术经济指标，分别开展了两种工艺方案的工业试验，最终确定硫精选工艺作为优选方案，进行工业化生产.

2.1 渣选铁工业试验 2.1.1 工艺流程简述

采用重选－磨矿－反浮选联合工艺流程(粗细分选、部分磨矿、重选-反浮选工艺，反浮选为一次粗选、三次精选，中矿集中返回浓密机脱水再反浮选)处理硫酸渣，见图 1.

2.1.2 试验结果

工业试验获得精矿产率为55.08 %、铁品位为62.11 %、铁回收率为63.06 %的选别指标.产品考查结果表明：最终精矿中硫、磷较低，铜为0.49 %，符合铁精矿质量国家标准.尾矿损失的铁矿物主要是微细粒级的赤、褐铁矿、假象赤铁矿和磁铁矿.

2.2 硫精选工业试验 2.2.1 试验流程及工艺参数

浮选流程为一粗一扫一精，使用准1 m 搅拌桶加药调浆，浮选设备选用11 台BF-0.37 浮选机(粗选6台，扫选2 台，精选3 台)，见图 2.近年来，一直在努力研究开发更有选择性的新型捕收剂，以提高复杂硫化矿石的浮选效率，但对于原矿品位较高和廉价的黄铁矿还是使用传统的硫化矿捕收剂丁基黄药较为合理.黄铁矿的可浮性随药剂浓度增加而增加，但也受电位强烈影响^[7]，因此，丁基黄药配制成浓度10 %的溶液添加，矿浆pH 值控制在6～7；2# 油作为起泡剂，原液添加. 试验原矿从1# 系统硫精矿矿浆溜槽截取，-0.074 mm 粒级含量75 %左右，矿浆浓度25%左右^[8-9].

2.2.2 试验结果

工业试验获得平均原矿硫品位41.28 %、硫精矿品位50.02 %、硫回收率93.29 %的指标. 对硫精选原、精、尾矿进行筛析化验，考查粒级产率、品位和回收率情况^[10-11]，见表 8.

从筛析化验结果可看出： 硫原矿中间粒级(-0.15+0.037 mm)回收率高，硫精矿品位提高幅度不大；硫原矿细粒级(-0.037 mm)回收率87.54 %，硫精矿品位提高13.92 %，说明浮选对细粒级硫矿物的分选效率高；硫精矿粗粒级品位提高较少，与硫矿物单体解离度低有关.由于减少了品位低、颗粒微细的脉石矿物，硫精矿平均粒度d₅₀从0.036 mm 提高到0.048 mm，品位由4.3 g/t 提高到4.9 g/t，明显提高了硫精矿的浓缩过滤效率^[12-13].

硫精矿品位提高到48 %以上后，经过制酸工序后的硫酸渣多元素分析结果见表 9.

从表 9 可看出，硫酸渣TFe 品位达到63.19 %，高于TFe≥60 %的铁精矿质量国家标准，杂质^[14]含量较低，含硫品位0.432 %，含磷0.023 %，SiO₂ 6.25 %，优于铁精矿质量国家标准(标准规定S≤0.50 %、P≤0.1%、SiO₂≤12 %).

3 结束语

(1) 实践证明，无论采用重选－磨矿－反浮选联合工艺流程从硫酸烧渣中选铁精矿，还是硫精矿精选工艺后硫酸烧渣直产铁精矿，都能产出合格的铁精矿产品. 高品位硫精矿烧渣可获得含铁品位63.19 %的铁精矿.

(2) 从矿石性质角度分析，硫酸渣性质复杂，主要成分以假象赤铁矿、赤褐铁矿和磁铁矿为主，微细颗粒的脉石矿物与铁矿密切共生，需要采用重选－磨矿－反浮选联合工艺流程，工艺控制难度较大，短时间内难以达产达标.硫精矿性质简单，脉石矿物单体解离度达85 %，主要是机械夹带进入的石英、方解石和其他硅酸盐矿物，黄铁矿本身吸附了大量选矿药剂，只需增设硫精选作业，空白精选即可获得48 %以上的高品位硫精矿，可以与浮选主流程改造紧密衔接，投产即可达产达标.

(3) 从经济效益角度分析，渣选铁工业试验获得铁品位为62.11 %、铁回收率为63.06 %的选别指标；硫精选工业试验获得硫精矿品位50.02 %，对应硫酸烧渣品位在63 %以上，硫回收率93.29 %，制酸工序铁没有烧损，因此，对应的铁回收率也为93.29 %.与原渣选铁方案比较，增加经济效益1325.26 万元/a，同时，减少项目投资2314.69 万元.

(4) 从安全环保角度分析，渣选铁方案需使用盐酸、氢氧化钠、十二胺等强酸、强碱、腐蚀性药剂，工业淀粉需用80 ℃以上热水搅拌溶解，反浮选作业矿浆温度需保持在30 ℃左右，低温季节需适当加热矿浆，因此，作业环境差、安全隐患多.同时，渣选尾矿沉降速度慢，浓缩过程中容易产生金属流失，影响外排水质达标. 硫精选方案仅增加5 台KYF-50 和4 台KYF-30 浮选机，工艺操作简单；同时，硫精矿品位提高后，平均粒度d50从0.036 mm 提高到0.048 mm，品位由4.3 g/t 提高到4.9 g/t，明显提高了硫精矿的浓缩过滤效率.