某冶炼厂氧化洗净残渣提铋工艺试验研究

曾令明，耿志强，2，张红华，黄式庭，戴智飞

（1.江西铜业技术研究院有限公司，江西 南昌 330096；2.江西铜业集团有限公司，江西 南昌 330029）

1 引言

Bi金属是一种重要的稀有金属，具有无毒、不致癌的性质，是一种公认的绿色金属［1-3］。在选矿领域，Bi是一种典型的伴生元素，多在钨、锡、铅和铜等精矿中富集。精矿冶炼时Bi进入冶炼渣、阳极泥和烟尘里，可采用湿法浸出等工艺进行回收，但会产生废水等［4-5］。对于冶炼渣的处理，应探索研发更环保、低成本的新工艺。选矿工艺是一种非常重要的物料分离方法，主要用于处理有固定晶格的自然矿物，但也可将其应用在冶炼渣等二次资源处理领域。通常铋渣的回收主要是将铋与杂质砷、硫、锑、铜等进行分离，采用湿法浸出工艺是利用杂质本身的化学特性差异对杂质进行依次分离，而选矿工艺可以利用浮选药剂等方法改善或者利用物料各组成自身的物理、化学性质实现分离［4-10］。相比而言，选矿工艺具有绿色、经济的技术优势。

氧化洗净残渣是氧化砷滤饼处理工艺产生的固体危废物料［11-12］，其中含铋和铅等可回收的有价元素，残渣中铋的潜在金属回收量约61t/a，有效回收年产值近200万元。贵溪冶炼厂目前采用氯盐浸铋工艺提取铋，但该工艺存在会产生含高氯、钠盐的废水和铋的回收率低等问题。

本研究以贵溪冶炼厂氧化洗净残渣为研究对象，探索采用绿色选矿工艺处理该含铋渣，将残渣中有价元素铋和铅进行有效富集，获得合格的铅铋合金冶炼原料。新工艺可减少高氯盐废水和硫渣的产生，有良好的经济效益与环境效益。

2 残渣化学成分和粒级特性分析

为了分析氧化洗净残渣物料的特性，对氧化洗净残渣进行了化学多元素分析和筛析，结果分别见表1和表2。由结果分析可知：

表1 氧化洗净残渣化学成分分析结果

表2 氧化洗净残渣筛析结果

（1）氧化洗净残渣中大部分是硫、砷，合计含量88.63%，有价元素铋和铅是要回收的主要有用元素，其品位分别是3.03%和1.72%。另外，残渣中有1.38%的铜，经查明是以离子形式存在，可经固液分离去除。

（2）砷在各粒级呈不均匀分布，且大部分在粗粒级富集，而铋在粗粒级分布率低。残渣中+0.038mm粒级产率34.84%，砷的分布率达81.64%，铋的分布率仅3.44%，说明砷和铋在粗粒级的分布率不一致。可根据残渣中不同组分的粒度分布特性，采用分级工艺，将有害杂质砷脱除。

（3）分级粒度的选择，从砷和铋不同的粒级分布特性考虑，选择+0.038mm分级粒度。经分级，可得到产率为34.84%的粗砷砂，砷回收率81.64%，铋的回收率损失仅3.44%。

3 浮选工艺优化试验

氧化洗净残渣的主要杂质为单质硫，且具有较好的可浮性，结合物料粒度分布特征，提出分级脱砷-浮选脱硫的提铋新工艺。为实现铋与杂质砷、硫的有效分离，对分散剂种类和用量、捕收剂用量等参数进行了条件优化试验，并进行浮选工艺闭路试验，以考察新工艺的提铋效果。

3.1 浮选分散剂种类优化试验

为了减少浮选泡沫夹带，需对矿浆进行分散。为考察分散剂种类对浮选效果的影响，进行了分散剂种类条件优化试验，试验流程图见图1，试验结果见表3。

图1 氧化洗净残渣浮选分散剂种类优化试验流程图

表3 浮选脱硫分散剂种类优化试验结果

由结果分析可知：添加分散剂有利于减少铋在硫精矿中的夹带损失，添加分散剂回收率可由16.31%减少至6.5%左右。试验对比了分散剂A和B及其组合的浮选效果，发现组合分散剂的效果优于单一分散剂，可以将硫精矿中铋回收率降低至6%以下，因此试验确定采用组合分散剂CXS-1，其组成比例为A∶B=7∶6。

3.2 浮选分散剂用量优化条件试验

为考察分散剂CSX-1用量对脱硫浮选指标的影响，进行了浮选分散剂用量条件优化试验，试验流程图见图2，试验结果见表4。

图2 氧化洗净残渣浮选分散剂用量条件优化试验流程图

表4 浮选分散剂CXS-1用量条件优化试验结果

由结果分析可知：分散剂可使浆料充分分散，减少铋在硫精矿中的夹杂损失。随着浮选分散剂用量的增加，富铋渣中铋的回收率呈现先增加后减少的趋势，这说明分散剂过多也会导致铋在浮选精矿中夹杂损失。分散剂的CSX-1最优用量为13kg/t。

3.3 浮选工艺闭路试验

根据新工艺条件优化试验结果，进行了浮选工艺闭路试验。考察了两种中矿返回方式对浮选效果的影响。流程1为精选作业和扫选作业中矿集中返回粗选作业，流程2为扫选作业中矿返回粗选作业，而精选作业中矿进入尾矿中。闭路试验流程图见图3，试验结果见表5。

图3 氧化洗净残渣分级-浮选新工艺闭路试验流程图

表5 洗净残渣分级-浮选新工艺闭路试验结果

由结果分析可知：新工艺可有效回收铋，在给料铋品位3.35%左右的条件下，新工艺可获得铋品位约10%、铋回收率86%以上的富铋渣。两种中矿返回工艺流程都可以获得良好的指标，相比而言，流程1可以减少中矿返回对粗选作业浮选浓度的影响。

4 半工业试验

根据氧化洗净残渣分级-浮选新工艺小试研究结果，进行了半工业验证试验。半工业扩大试验先采用水力旋流器进行分级脱砷，然后采用浮选柱浮选脱硫，最后得到富铋渣，以验证新工艺工业应用的可行性。

4.1 旋流器分级脱砷

根据旋流器分级优化试验结果，水力旋流器分级参数为给矿压力0.2MPa，给料浓度15%，沉砂嘴尺寸10mm，分级指标见表6所示。

表6 氧化洗净残渣旋流器分级结果

由结果分析可知：氧化洗净残渣经过旋流器分级，可获得产率86.95%、铋回收率96.14%的溢流，沉砂中铋的损失仅3.86%。

4.2 浮选柱浮选脱硫

采用旋流-静态微泡浮选柱浮选脱硫，可有效浮选微细粒级的物料，提高浮选回收率。半工业扩大连续试验指标见表7，新工艺物料平衡表见表8。

表7 氧化洗净残渣浮选柱连续生产指标

表8 氧化洗净残渣提铋新工艺物料平衡表

由结果分析可知：采用浮选柱脱硫工艺可获得铋品位14.34%、铋回收率87.17%的富铋渣，铅的回收率92.06%，富铋渣中铋和铅的合计含量可以达到22.32%。为达到铅铋合金的冶炼要求，通过湿法冶金的工艺可将富铋渣中的砷和硫进一步脱除。相比原氯盐浸铋工艺，新工艺处理的残渣渣量减少了约88%，不产生高氯废水，主要的杂质硫也得到了回收。

由新工艺物料平衡结果可知：采用新工艺可脱除产率10.43%的粗砷砂、铋损失仅3.90%，最终可获得Bi品位为14.3%，Bi回收率83.02%的富铋渣。

5 结论

（1）氧化洗净残渣中主要杂质是硫、砷，占总含量的88.63%，有价元素铋和铅是要回收的主要有用元素，其品位分别是3.03%和1.72%。

（2）洗净残渣中杂质砷在粗粒级富集，铋在粗粒级分布率低，且杂质硫有良好的可浮性，可采用分级脱砷-浮选脱硫的提铋新工艺，实现铋与杂质的分离和富集。

（3）半工业试验结果表明新工艺可有效脱除砷和硫等杂质，获得铋品位14.34%、铋回收率83.02%的富铋渣。进一步处理可达到铅铋合金冶炼的要求。

（4）相比湿法浸出工艺，新工艺有绿色、经济的技术优势，可减少高氯盐废水和硫渣，可带来良好的经济效益与环境效益。