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錫精礦中砷含量超過1%時,冶煉廠不僅會大幅壓低收購價,而且多數冶煉廠直接拒收
砷在錫精礦中以毒砂(砷黃鐵礦)形態存在,比重與錫石接近,單靠重選無法有效分離
浮選將毒砂從錫精礦中分離出來,重選對浮選產品做二次把關,兩段聯合實現深度除砷
某錫礦通過聯合流程將精礦砷從1.2%降至0.28%,精礦售價提升近20%
錫精礦含砷高,是比含鐵高更棘手的問題。
冶煉廠對錫精礦中砷含量的要求極為嚴格。國標一級品要求砷含量低于0.3%,二級品低于0.5%。砷含量超過0.5%的精礦,多數冶煉廠直接拒收。為什么?砷在冶煉過程中會進入粗錫,導致產品脆性增加、導電性能惡化,后續精煉脫砷的成本極高。而且砷在冶煉煙氣中以三氧化二砷形態揮發,毒性很強,煙氣處理系統稍有疏忽就會造成環保事故。
所以冶煉廠的態度很明確:砷超標的錫精礦,要么不買,要么低價買來和其他低砷精礦搭配使用。但搭配使用也存在一個限度,超過1%的砷基本沒有冶煉廠愿意碰。
云南某錫選廠曾經遇到過這種情況。一批錫精礦錫品位46%,化驗出來砷含量1.2%。聯系了幾家冶煉廠,要么說收不了,要么給出的計價系數只到標準品的六成。廠里算了算賬,如果按這個價格賣,這批精礦的銷售收入比正常情況少了將近三成。更麻煩的是,這批精礦已經在倉庫里堆了兩個月,資金積壓不說,中間還因為砷含量高險些被環保部門列為危險廢物管理。
錫精礦中的砷主要來自礦石中的毒砂。毒砂(FeAsS)是一種硫砷化物礦物,在重選過程中與錫石一同富集進入精礦。毒砂的比重為5.9到6.2,錫石的比重為6.8到7.1,兩者的比重差約為0.6到0.9個單位。這個差距在搖床上雖然能形成一定程度的分帶,但分帶邊界模糊,很難一次性切割干凈。這也是為什么單靠重選很難將砷降到0.5%以下的原因。
對于錫精礦降砷,需要一套不依賴于比重差異的分離手段。浮選利用礦物表面化學性質的差異,能夠有效區分錫石和毒砂,再配合重選對浮選效果做二次保障。浮選加重選的聯合工藝是目前解決錫精礦高砷問題的主要技術路線。

弄清楚毒砂在重選過程中的行為,才能理解為什么需要浮選介入。
在搖床上,礦物顆粒按照比重和粒度的綜合效應進行分帶。重礦物集中在床面的精礦帶區域,輕礦物分布在尾礦帶。毒砂的比重為5.9到6.2,雖然比錫石的6.8到7.1低,但遠高于石英(2.65)和長石(2.6)。這使得毒砂在搖床上的運動軌跡介于錫石和脈石之間,處于精礦帶的外側邊緣。
由于搖床的分帶是一個漸變過程而不是突變的,精礦帶和次精礦帶之間存在一個過渡區。如果切割線卡得太緊(只取精礦帶中心部分),錫回收率會下降。如果切割線放得稍寬(包括部分過渡區),毒砂就不可避免地混入精礦。
還有一種情況是毒砂與錫石形成連生體。在磨礦細度不夠的情況下,部分錫石與毒砂尚未完全解離。這種連生體的比重介于純錫石和純毒砂之間,在搖床上會落在精礦帶和次精礦帶之間,既不容易被完全排除,也不容易進入純精礦區域。
毒砂的可浮性與錫石差異明顯。毒砂的表面具有硫化礦物特征,在特定的藥劑制度下可以被選擇性捕收。而錫石是氧化物礦物,表面性質穩定,在毒砂浮選的條件下基本不上浮。這一差異為浮選除砷提供了物理基礎。
浮選除砷的思路是反浮選,即抑制錫石、浮選毒砂。這與正浮選(浮錫石)的思路相反。
具體操作上,礦漿先調節pH值到6.5到7.5的弱酸性或中性范圍。在這個pH區間內,毒砂的表面活性最佳,對捕收劑的吸附能力最強。常用的毒砂捕收劑包括丁基黃藥或乙基黃藥,用量控制在每噸礦石50到150克。起泡劑通常使用2號油或松醇油,用量20到50克/噸。
關鍵在于錫石的抑制。由于目的是浮選毒砂而不是錫石,需要確保錫石不上浮。錫石在弱酸性條件下天然親水,正常情況下不容易被黃藥類捕收劑捕收。但如果礦漿中存在大量重金屬離子(如鉛、銅等離子),錫石表面可能被活化,出現少量上浮。這種活化效應是浮選除砷過程中需要重點防范的。
為防止錫石被意外浮起,可以適當增加礦漿中的鈣離子濃度(添加石灰乳調節pH時附帶引入鈣離子),鈣離子在錫石表面的吸附會增強其親水性。浮選泡沫產品的產率通常控制在3%到8%,包含毒砂以及少量被機械夾帶的錫石。底流產品為降砷后的錫精礦。
浮選作業一般采用一次粗選加一次掃選的配置。粗選回收大部分毒砂,掃選回收粗選尾礦中殘留的毒砂。浮選段的設計目標不是追求最高毒砂回收率,而是在盡量多除去毒砂的同時,控制錫在泡沫產品中的損失。如果泡沫產品中錫含量過高,需要檢查是否存在錫石被活化或機械夾帶嚴重的情況。

浮選段脫除了大部分毒砂,但浮選底流產品中仍然可能含有少量殘留的毒砂,尤其是那些表面氧化或被礦泥污染的毒砂顆粒,浮選的捕集效果有限。此外,浮選作業的波動也可能導致偶爾出現毒砂脫除不徹底的情況。
重選段的目的是對浮選底流做二次把關。經過浮選脫砷后的礦漿進入搖床精選,將殘留的少量毒砂進一步分離。這個時候的搖床給礦中,毒砂含量已經大幅降低,在床面上的分帶更加清晰,切割線的操作裕度更大,對錫回收率的影響也顯著減小。
重選段的設備選擇以搖床為主,也可以根據給礦粒度搭配螺旋溜槽預富集。對于細粒級含量較高的物料,可以考慮使用離心選礦機進行強化回收。這個工段的設計目標與浮選段不同,重選段更注重保障錫的回收率,而非深度除砷。
重選的另一個作用是回收浮選泡沫產品中可能夾帶的錫石。浮選泡沫中的毒砂精礦經過搖床重選,可以將夾帶的錫石分離出來,作為中礦返回浮選給礦或直接作為錫精礦的補充。這一環節確保了錫的總回收率不因除砷而大幅下降。
某省錫礦選廠,原精礦錫品位45.6%,砷含量1.2%。該礦的砷主要以毒砂形式存在,粒度在0.05到0.3毫米之間,少部分與錫石形成連生體。該廠原有的流程只有搖床重選,精礦砷含量在0.8%到1.5%之間波動,無法穩定達標。
該廠改造為浮選除砷加重選把關的聯合流程。改造內容包括:在搖床精礦脫水之后增加調漿攪拌槽、浮選機(粗選加掃選)、浮選藥劑自動添加系統,浮選底流進入原有的搖床進行二次精選。
浮選段主要參數:礦漿pH值維持在7.0,丁基黃藥用量80克/噸,2號油用量35克/噸,浮選時間8分鐘。搖床段采用原有設備,調整了床面橫向坡度和沖水量以適應降砷后的物料。
連續運行60天的平均數據:
| 指標 | 改造前(單重選) | 改造后(浮選+重選) |
|---|---|---|
| 錫精礦錫品位 | 45.6% | 47.2% |
| 錫精礦砷含量 | 0.8%-1.5% | 0.22%-0.35% |
| 砷含量達標率(<0.5%) | 32% | 97% |
| 錫回收率(精礦段) | 基準值 | 98.5% |
| 錫在砷產品中的損失 | — | 0.8% |
砷含量從波動的0.8%到1.5%收窄并穩定在0.22%到0.35%之間,達標率從32%躍升至97%。值得關注的是錫回收率幾乎沒有損失,浮選泡沫產品中的錫含量通過搖床回收后,整體錫在砷產品中的損失僅為0.8個百分點。
該廠在改造后做了精礦銷售對比。同樣的錫品位(約47%),砷含量從1%以上降到0.3%以下后,精礦從沒有冶煉廠愿意出價到被納入正常采購序列。以當期錫價測算,每噸精礦的銷售收入增加了約1.8萬元,增值幅度約18%。按年產出錫精礦1500噸計算,年增收益約2700萬元,而浮選段的設備改造成本不到200萬元。
聯合工藝的效果雖然有明確數據支撐,但在實際運行中有幾個操作細節會顯著影響指標。
磨礦細度和解離度。 如果毒砂與錫石的連生體比例較高,浮選段的脫砷效率會大打折扣。建議對精礦樣品做鏡下觀察,確認毒砂的單體解離度。解離度低于70%時,需要考慮增加細磨或調整磨礦分級參數,否則浮選泡沫產品中會夾帶較多錫石連生體,造成錫損失。
礦漿電位控制。 毒砂的浮選行為對礦漿電位敏感。礦漿電位過高時,毒砂表面氧化嚴重,捕收劑吸附量下降。常見的做法是控制礦漿電位在+150到+250毫伏(相對于標準氫電極)范圍內。如果沒有在線電位監測條件,可以通過觀察礦漿顏色和泡沫狀態做經驗判斷。
浮選藥劑的配比調整。 毒砂的可浮性在礦石氧化程度不同時差異明顯。新鮮礦樣中毒砂表面新鮮,黃藥用量可以適當降低。氧化程度較高的礦樣中,毒砂表面被氧化鐵薄膜覆蓋,需要適量增加捕收劑用量或添加活化劑(如硫酸銅)。建議在流程運行初期每周做一次小浮選試驗,根據給礦性質變化適時調整藥劑制度。
搖床參數的配合。 浮選段脫除大部分毒砂后,進入搖床的物料中重礦物含量降低、礦物組成發生明顯變化。原有的床面坡度、沖水角度、沖程沖次需要重新調整。建議在改造完成后做搖床參數的正交試驗,找到與脫砷后物料匹配的最佳操作參數。
砷含量從1%降到0.3%,從選礦角度看只是一個指標的變化。但從市場角度看,是精礦從滯銷品變成了正常商品,從被壓價變成了按質論價。
聯合工藝的價值正是在于通過浮選和重選兩個手段的協同,實現了砷的選擇性脫除。浮選負責主體分離,利用化學性質的差異將絕大部分毒砂與錫石分開。重選負責二次把關,利用比重差異彌補浮選的局限性。兩者結合的除砷效果和處理成本,是目前錫精礦降砷的主流方案中綜合表現較好的。
如果你的錫精礦砷含量在0.5%到1.5%之間,目前采用的是單一重選流程,建議先做一次精礦的礦物學分析。確認砷的賦存礦物形態、毒砂的單體解離度、以及砷在不同粒級中的分布規律。把這些數據和現有流程的藥劑制度、設備配置情況整理后發過來,十天之內可以出具降砷工藝適配性評估和浮選加重選的聯合改造方案,幫你算清楚從超標到達標之間的效益賬。