李 素 葛英勇 周博文 方 纪 曾小辉

（1.武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070；2.宜丰万国矿业有限公司，江西宜春336300）

随着矿业开发的不断发展，固体废弃物的堆存越来越多，不仅占用土地，对环境产生很大污染，也造成了资源的浪费［1］。铜脱硫尾矿是矿石经磨细—浮选后产生的固体废弃物，粒径较小［2］。一方面，铜脱硫尾矿作为有代表性的工业大宗固体废弃物，其利用徘徊在较低水平［3］，多堆积在河谷、山谷等相对低凹地带，形成尾矿库，在风化、淋溶等作用下，尾矿容易释放其中的重金属元素，对环境造成潜在生态危害［4］，还会引发滑坡、泥石流等地质灾害，破坏性极大［5］。另一方面，铜脱硫尾矿中含有高硫伴生矿物等，在气温较高时易造成自燃，产生大量二氧化硫气体，严重污染大气［1］。因此，在建设资源节约型、环境友好型绿色矿山的今天，开展铜尾矿资源化二次利用研究，对发展循环经济具有重要的经济和环境意义［6］。铜脱硫尾矿再选一般采用重选、磁选和浮选联合选别流程，可选出铜尾矿中的金、银、铜、铁、硫等，可以减少尾矿排放，提升尾矿利用价值［7-11］。本文采用磁选—浮选联合选矿流程对铜脱硫尾矿进行资源化处理，对铜脱硫尾矿进行铁的富集和硫的脱除，得到可用于建筑工程的水泥辅料产品。

1 试验原料和试验方法

1.1 试验原料

试验原料为江西某铜脱硫尾矿，试样主要化学成分分析结果见表1。

由表1可知，试样铁品位为16.648%，硫品位为2.44%，铁含量低而硫含量较高。铁主要来自于赤铁矿、菱铁矿和磁黄铁矿；硫主要来自于硫铁矿。

1.2 试验方法

试样铁含量较低而硫含量过高，拟先采用高梯度磁选工艺提高铁品位，得到的磁性产品浓缩后再经过浮选脱硫处理，降低硫含量，达到提铁降硫的效果。采用图1所示高梯度磁选—浮选联合工艺进行试验。

2 试验结果与讨论

2.1 磁选条件试验

采用高梯度磁选工艺对试样中的铁进行富集，磁介质为直径4 mm的钢棒，考察背景磁感应强度、矿浆流速和脉动冲次大小对磁选效果的影响。

2.1.1 背景磁感应强度试验

固定矿浆流速为0.14 L/s、脉动冲次为450次/min，考察背景磁感应强度对磁选效果的影响，结果见图2。

由图2可知，随着背景磁感应强度的增大，磁性产品铁品位逐渐降低，回收率逐渐增大。综合考虑，确定背景磁感应强度为0.760 T。

2.1.2 矿浆流速试验

固定背景磁感应强度为0.760 T、脉动冲次为450次/min，考察矿浆流速对磁选效果的影响，结果见图3。

由图3可知：随着矿浆流速的增大，磁性产品铁品位先提高后降低，铁回收率先逐渐减小后增大。综合考虑，确定矿浆流速为0.14 L/s。

2.1.3 脉动冲次试验

固定背景磁感应强度为0.760 T、矿浆流速为0.14 L/s，考察脉动冲次对磁选效果的影响，结果见图4。

由图4可知：随着脉动冲次的逐渐增大，磁性产品铁品位先提高后降低；当脉动冲次大于450次/min后，磁性产品铁品位和铁回收率都下降。综合考虑，确定脉动冲次为450次/min。此时得到的磁性产品铁品位为23.69%，硫品位为2.79%，铁回收率为59.15%，硫品位过高，还需通过浮选降低硫含量。

2.2 浮选条件试验

磁性产品硫含量过高，资源化利用价值较低，采用反浮选工艺降低硫品位。

2.2.1 FS用量试验

磁性产品中的硫（通常以磁黄铁矿和黄铁矿形式存在）很容易被氧化，在其表面形成一层亲水性的薄膜，抑制硫的上浮，所以在脱硫浮选时需要先活化。采用新型试剂FS为活化剂，固定捕收剂异丁基黄药用量为200 g/t、起泡剂2#油用量为30 g/t进行试验，结果见表2。

由表2可知：随着FS用量的增加，水泥辅料硫品位逐渐降低，FS用量大于1 000 g/t时，水泥辅料硫品位随FS用量增加降幅趋缓；高硫尾矿硫的回收率随着FS的用量增大逐渐升高。综合考虑，确定新型活化剂FS用量为1 000 g/t。

2.2.2 捕收剂种类试验

固定新型活化剂FS用量为1 000 g/t，起泡剂2#油用量为30 g/t，分别选取异丁基黄药、丁基黄药和戊黄药3种黄药类药剂为捕收剂，用量均为200 g/t，试验结果见表3。

由表3可知，以异丁基黄药为捕收剂时，水泥辅料硫的品位和回收率最低，分别为1.01%和32.00%，铁的品位和回收率相差不大，即异丁基黄药的脱硫效果最好。因此，以异丁基黄药作为脱硫捕收剂。

2.2.3 异丁基黄药用量试验

固定活化剂FS用量为1 000 g/t，起泡剂2#油用量为30 g/t，探索异丁基黄药用量对浮选效果的影响，试验结果见表4。

由表4可知，随着异丁基黄药用量的增大，水泥辅料硫品位逐渐减小，高硫尾矿硫回收率逐渐增大，当异丁基黄药用量达到200 g/t后，水泥辅料硫品位降幅趋缓，高硫尾矿硫回收率上升幅度趋缓。综合考虑，确定异丁基黄药用量为200 g/t。

2.3 磁选—浮选全流程试验

在最佳试验条件下，对试样进行磁选—浮选全流程试验，数质量流程如图5所示。

由图5可知，采用磁选—浮选全流程处理试样，可获得硫含量1.01%、铁品位达到23.15%的水泥辅料产品，硫品位21.17%、硫回收率31.84%的高硫尾矿。

3 结论

江西某铜脱硫尾矿铁品位为16.648%，硫品位为2.44%，铁含量低而硫含量较高。以直径为4 mm的钢网为磁介质，在背景磁感应强度为0.760 T，矿浆流速为0.14 L/s，脉动冲次为450次/min时强磁选，可获得铁品位为23.69%、铁回收率为59.15%的磁性产品。磁性产品以FS为活化剂，异丁基黄药用量为捕收剂进行脱硫浮选，可获得硫含量1.01%、铁品位达到23.15%的水泥辅料产品，硫品位21.17%、硫回收率31.84%的高硫尾矿，脱硫效果良好。水泥辅料产品可满足水泥工业要求，实现了尾矿的资源化利用，同时可减少37.90%的尾矿排放量，减轻了尾矿坝压力，降低了对环境的影响。