改进和完善小铁山铜铅锌多金属矿选矿工艺流程提高选矿工艺指标.docx

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改进和完善小铁山铜铅锌多金属矿选矿工艺流程提高选矿工艺指标

 

改进和完善小铁山铜铅锌多金属矿选矿工艺流程

一、试验研究的目的及意义

白银有色集团股份有限公司小铁山多金属矿是我国大型多金属矿山之一,矿石中含有铜、铅、锌、金、银、硫等有价元素,具有非常可观的开采利用价值。

小铁山多金属矿是一个具有典型代表性的细粒堪布的难选多金属矿,矿石性质复杂多变,有用矿物(铜矿物、铅矿物、锌矿物以及黄铁矿等)之间嵌布关系密切,多以细粒嵌布或包裹体形态存在,分离困难。

自投产以来,该矿一直采用全混合—脱硫—亚硫酸、硫化钠法分离铜与铅锌的浮选工艺进行生产,西北矿冶研究院一直对该矿的矿石性质和选矿工艺进行跟踪研究,尤其是从1998年开始,西北矿冶研究院加大了对小铁山矿的科研开发力度,在对该矿矿石性质进行跟踪研究的基础上,不断对选矿工艺流程进行改进和完善,使得该矿石的选矿工艺指标得到了大幅提高,铜回收率由1998年的34%提高到目前的65%,铅回收率由1998年的75%提高到目前的82%,锌回收率由1998年的87%提高到目前的89%,金总回收率由1998年的64%提高到目前的82%,银总回收率由1998年的64%提高到目前的84%。

近年来,随着矿山开采进入深部,矿石性质发生了较大变化,特别是采矿生产进入八中段后矿石性质变化更加明显,主要表现为:

①主金属品位升高、氧化率明显降低,可浮性更好,嵌布粒度相对更细,造成铜与铅锌分离更加困难;②闪锌矿分为两期生成,可浮性差异较大;③金银矿物与黄铁矿的关系更为密切。

在生产上表现为铜精矿中铅锌含量升高,尾矿和硫精矿中的铅、锌、金、银损失升高,铅锌金银回收率下降。

如何降低产品互含、减少硫精矿和尾矿中的金属损失,提高金属回收率,需及时采取必要的技术措施改进和完善目前多金属选矿工艺流程,稳定和增强选矿工艺流程对矿石变化的适应性,并且研究更为适应目前矿石性质的新工艺流程,为提高选矿生产指标以及下一步选厂工艺流程改造提供可靠的技术依据,在技术经济上都具有十分重大的意义。

二、技术研究路线和内容以及结论

(一)技术研究路线

技术线路:

物质组成研究——试验室探索性试验——新型高效、环保浮选药剂的研制——选矿工艺流程研究——现场小型验证试验——工业试验。

(二)技术研究内容

1、原矿物质组成研究

(1)矿石的化学成分

矿石多元素分析

矿石多元素分析结果见表1。

多元素分析结果(%)表1

元素

Cu

Pb

Zn

Fe

S

As

CaO

含量

0.92

3.18

5.11

16.74

20.69

0.08

3.67

元素

MgO

SiO2

Al2O3

Cd

Au*

Ag*

含量

1.44

35.97

8.06

0.03

1.53

79.70

注:

金银单位为克/吨

矿石物相分析

矿石物相分析结果分别见表2、3、4。

铜物相分析结果(%)表2

相别

硫化物中铜

次生硫化物中铜

氧化物中铜

其它铜

总铜

含量

0.76

0.14

0.015

0.005

0.92

占有率

82.70

15.23

1.52

0.55

100.0

铅物相分析结果(%)表3

相别

硫化物中铅

氧化物中铅

硫酸盐中铅

其它铅

总铅

含量

2.98

0.12

0.05

0.03

3.18

占有率

93.71

3.77

1.57

0.95

100.00

锌物相分析结果(%)表4

相别

硫化物中锌

氧化物中锌

其它锌

总锌

含量

4.74

0.27

0.10

1

占有率

92.76

5.28

1.96

100.00

(2)矿石的矿物成分

矿物组成

通过综合鉴定,确定该矿石中的矿物种类约80多种,详见表5。

此次工作还发现了汞质金银矿、汞银矿等矿物。

矿石矿物组成表5

类别

主要矿物

次要矿物

少量或微量矿物

自然矿物

银金矿、自然铋、自然银、自然金、金银矿、汞质金银矿、汞银矿

原生金属硫(碲)化矿物

黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、黄铜矿、锑黝铜矿

砷黝铜矿、毒砂、胶黄铁矿、磁黄铁矿、白铁矿、辉钼矿、辉铜矿、硫锑铜银矿、纤锌矿

银锑黝铜矿、银砷黝铜矿、铋车轮矿、车轮矿、古巴矿、辉银矿、辉铜银矿、硫铋铅矿、脆硫锑铜矿、硒硫铋铅矿、本硫铅银矿、螺状硫银矿、马硫铜银矿、辉铅铋矿、铅辉铋矿、辉铋矿、硫铜银矿、针碲银矿、碲银矿

原生金属氧化矿物

磁铁矿、金红石、钛铁矿

板钛矿、锐钛矿、赤铁矿、异极矿

次生金属硫化矿物

铜蓝、斑铜矿、辉铜矿、兰辉铜矿

螺状硫银矿、辉银矿

次生金属氧化矿物及盐类矿物

黄钾铁矾、水铁矾、铅矾、石膏

赤铁矿、纤铁矿、氯铅矿、氯铜矿、胆矾、彩钼铅矿、氯氧铋铅矿、角银矿、水铁矿、针铁矿、菱锌矿

脉石矿物

石英、绿泥石、绢云母、重晶石

方解石、白云石、斜长石、高岭石

电气石、锆石、含稀土锆石、磷灰石、矾铅矿、石榴子石、镁菱铁矿

矿物含量

矿物含量测定以3-0mm选矿试验综合样为准,压制砂光片在显微镜下逐粒测量,统计结果见表6

矿石主要矿物组成定量(%)表6

矿物名称

含量

矿物名称

含量

黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿

30.0

毒砂

0.2

闪锌矿

6.7

磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿等

1.6

方铅矿

3.2

自然金银矿物

黄铜矿

2.0

石英

25.0

白铅矿、铅矾

0.7

绿泥石、绢云母

20.0

黝铜矿、铜蓝、斑铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿

0.4

重晶石、方解石及其它脉石矿物

10.0

菱锌矿

0.2

合计

100.0

(3)矿石的结构构造

矿石结构

矿石结构以半自形-它形粒状结构、固溶体分离结构、交代残余结构、交代溶蚀结构、压碎结构、填间结构为主,其次为次文象-蠕虫状结构、反应边结构、环带结构等。

矿石的构造

矿石构造主要以块状构造、浸染状构造为主,其次为条带状构造、(网)脉状构造、揉皱构造、斑杂状构造、角砾状构造等。

(4)矿石中金属矿物的嵌布特征

主要金属矿物

⑴黄铁矿、白铁矿(FeS2):

包括胶黄铁矿、磁黄铁矿一起,约占矿石中矿物总量的30%。

分布广泛,为本矿石中主要铁的硫化物。

黄铁矿主要呈半自形-它形结晶粒状结构,其次为半自形-自形晶结构,晶体粒径大小混杂,一般在0.02~0.2mm之间。

沿其粒间或压碎裂隙中常充填有方铅矿、黄铜矿、闪锌矿、黝铜矿、银金矿及脉石矿物,并常见到溶蚀现象,使部分黄铁矿成滚圆状,边界参差不齐。

⑵闪锌矿(ZnS):

闪锌矿为本矿石中主要金属矿物,也是最主要的锌矿物,含量约占矿物总量的6.7%,在矿石中分布广泛,本次研究发现,闪锌矿分两期生成,部分闪锌矿含铁较高。

闪锌矿主要呈它形粒状集合体产出,局部富集成大片,与方铅矿、黄铜矿、黄铁矿关系密切。

闪锌矿粒状集合体内部常有粒度不等、且以微细粒为主的方铅矿、黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿、银金矿及脉石包裹体,边界清楚。

也常能见到闪锌矿呈圆粒状、不规则状包含于黄铁矿、黄铜矿中,边界清楚。

但有部分不规则,尤其是黄铜矿中的部分闪锌矿粒度很小,而且呈极不规则的枝杈状。

沿闪锌矿颗粒集合体边部、裂隙、粒间有时可以见到脉状、不规则状菱锌矿嵌布,但是量很少。

⑶方铅矿(PbS):

方铅矿是本矿石中主要金属硫化物之一,含量约占矿石总矿物量的3.2%。

主要呈它形粒状集合体产出,局部富集。

与闪锌矿、黄铁矿关系密切。

其粒状集合体内一般比较干净,但是也能见到黄铜矿、闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、黝铜矿及脉石细粒包裹体。

细粒方铅矿却常被黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿等矿物所包裹。

此外,方铅矿集合体边缘及裂隙中常见被铅的氧化矿物白铅矿、铅矾交待。

⑷黄铜矿(CuFeS2):

黄铜矿是本矿石中主要铜的硫化物,含量约占矿石矿物总量的2.0%。

分布不均匀,局部富集成大片。

主要呈它形粒状集合体充填在黄铁矿、闪锌矿粒间。

黄铜矿细粒集合体内常包裹有方铅矿、闪锌矿、锑砷黝铜矿,与这些矿物紧密连生,同时也常被这些矿物交代,使其边界成较为复杂的不规则状。

沿黄铜矿颗粒集合体布或裂隙常见铜蓝、蓝辉铜矿、斑铜矿交代形成反应边结构或网脉状结构。

部分黄铜矿细小乳滴包含于闪锌矿内,形成固溶体分离结构。

2微量矿物

⑴辉铋矿(Bi2S3):

反射色为兰灰色,具非均性,反射率40%左右,呈纤维状、叶片状,与黄铜矿、方铅矿、自然铋共生。

有的含少量铅,电子探针结果见表7。

铋矿物电子探针分析结果(%)表7

矿物名称

Cu

S

Pb

Bi

Se

O

Ag

Cl

自然铋

0.475

2.374

95.333

0.015

98.197

氯氧铋铅矿

1.005

8.345

29.820

49.831

1.163

5.240

1.938

3.896

101.238

铋车轮矿

9.403

15.439

32.938

40.603

1.008

99.391

含铅辉铋矿

1.796

14.897

6.738

73.887

1.138

1.087

0.436

99.979

⑵自然铋(Bi):

自然铋的反射率比自然金略低,反射色黄白色,微带粉红色调,非均性及多色性不明显,无明显内反射。

常呈不规则粒状,主要赋存于方铅矿、黄铜矿中,周围常被兰灰色的辉铋矿包围。

电子探针结果见表7。

⑶铋车轮矿(PbCu[S,Se]3):

反射色呈灰白微带淡蓝色,双反射及非均性清楚,呈亮褐灰-兰白色,反射率45%左右,和方铅矿、黄铜矿及铋的复硫盐类矿物共生在一起。

电子探针结果见表7。

⑷氯氧铋铅矿(PbBiO2Cl):

呈不规则粒状集合体,为自然铋、辉铋矿蚀变的次生矿物,与黄铜矿、铋的复硫盐伴生在一起7。

电子探针结果见表7。

(5)金银赋存状态研究

根据金、银系列矿物的四分法命名标准,通过显微镜下系统鉴定及电子探针定量分析,确定该矿石中金主要为独立的金银互化矿物,即银金矿、金银矿、自然金及自然银,普遍含一定量的汞,见表8。

本次工作所发现的矿物有汞银矿、汞质金银矿。

根据各金矿物出现的几率,大致认为银金矿约占45%,金银矿约占45%,其它约占10%。

自然金-银矿物电子探针分析结果(%)表8

样号

Au

Ag

Hg

矿物名称

小铁山-3⑴

82.505

17.834

1.108

101.447

自然金

小铁山-3⑷

39.410

53.839

6.576

99.824

汞质金银矿

小铁山-3⑵

14.970

63.520

23.659

102.148

汞银矿

小铁山-9

46.766

48.475

8.563

103.804

汞质金银矿

小铁山-1

69.810

29.763

99.573

银金矿

原矿物质组成研究结论:

⑴通过对小铁山多金属矿床矿石详细的物质组成研究,进一步丰富了该矿床的矿物种类,此次工作中共发现了汞质金银矿、汞银矿两种矿物。

⑵铜铅锌氧化率明显降低,可浮性较好,分离难度增大,嵌布粒度更为密切;闪锌矿分为两期生成,其中一部分含铁低,浮游性较好,另一部分含铁高,浮游性差。

⑶金银赋存状态研究表明:

金以粒间金和裂隙金为主,其次为包裹金;与金属硫化矿物嵌布较为密切。

银的矿物形式较为复杂,除少量的自然银或金银互化物外,主要以银、铜、铅的硫化矿物或复硫盐矿物存在,或以类质同像存在于黝铜矿等矿物中。

金矿物的粒度一般较细,以微细粒为主;银矿物的粒度则主要集中在0.3~0.01mm之间,以粗、中、细粒为主,微粒及巨粒很少。

2、选矿小型试验研究

本课题选矿小型试验研究首先对原有工艺流程条件进行了优化,并在此基础上进行了闭路试验,其工艺流程及条件见图1,试验结果见表9。

 

药剂单位用量:

克/吨(下同)

图1现场生产流程工艺条件优化闭路试验流程及条件

在现场流程考查和现场工艺流程研究的基础上,总结了自1998年以来我院针对小铁山矿进行的多次技术攻关成果以及本次工艺矿物学研究结论,确定本次技术攻关主要解决以下问题:

①硫精矿和尾矿中含锌偏高;②铜与铅锌分离效果不佳,铜精矿中铅、锌含量较高,铅锌混合精矿中含铜过高;③硫精矿和尾矿中金银损失较大;④粗选作业和脱硫作业丁基黄药用量较大,对后续铜与铅锌分离作业的影响较大等问题,使选矿指标得以提高。

这方面的研究主要包括:

①原则工艺流程的改进,寻求降低硫精矿和尾矿中铅锌金银含量的措施;②完善亚硫酸---硫化钠法分离工艺,提高铜与铅锌的分离效果,降低精矿产品互含,从而达到提高选矿技术指标的目的。

为了达到以上目的,根据该矿石铜和铅的可浮性较好,部分锌矿物可浮性较差,由于铜铅可浮性较好,这导致铜和铅分离难度增大;而锌的可浮性变差,一方面造成尾矿和硫精矿中锌含量偏高,另一方面生产中要提高回收率,势必要增大药剂用量,而药剂用量的增加,也增大了分离作业难度,使铜精矿中铅锌含量偏高并降低了混合精矿品位。

针对该矿石性质特点,在进行现场考查和现场生产工艺方案试验研究的基础上,结合以往的研究成果,通过大量的探索试验最终确定了如下两个工艺流程作为现场实施方案。

其一是在不改变现场原则工艺流程,对原有全混合浮选流程进行完善,即原矿磨至75%-200目,采用丁基黄药作为捕收剂,2#油作为起泡剂,进行铜铅锌硫混合浮选。

主要技术措施是在二段混合粗选和脱硫扫选加入少量硫酸铜,强化锌矿物的可浮性,达到降低尾矿和硫精矿中金属损失的目的,同时较少黄药用量,降低分离难度,硫酸铜添加点的选择以尽量减小对后续分离作业的影响为佳;在铜与铅锌分离阶段,由于现场亚硫酸浓度过低且不稳定,在加入硫化钠和亚硫酸的基础上,采用辅助新型调整剂T8和T12,在对铜矿物活化的同时,强化对铅锌矿物的抑制,提高分离效果,达到降低互含、提高指标的目的,这是该方案提高指标的核心。

该工艺流程方案简称A方案,其闭路试验工艺流程及条件见图2,闭路试验结果见表9。

图2A方案闭路试验工艺流程及条件

其二是针对现场生产流程粗选作业和脱硫作业丁基黄药用量较大,对后续铜与铅锌分离作业产生的不利影响较大,根据原矿性质研究结果,大部分铜矿物嵌布粒度相对较粗,锌矿物可浮性差异较大的特点,在原矿细磨的条件下,首先采用对铜矿物选择性较好的捕收剂酯-112和少量丁基黄药混用,进行以选铜为主的混合浮选,所得粗精矿再磨后采用亚硫酸—硫化钠法配合A方案相同的药剂制度进行铜与铅锌分离得到铜粗精矿;选铜尾矿加入硫酸铜作为活化剂,以JBN-100作为捕收剂进行铅锌硫混合浮选,所得粗精矿经再磨后和铜与部分铅锌分离尾矿合并进行铅锌与硫的分离,得到铅锌混合粗精矿与硫精矿,铅锌混合精矿将变为泡沫产品。

该工艺流程特点是:

①在选铜作业采用选择性捕收剂,以选铜为主,部分可浮性较好的铅锌自然上浮,铅锌上浮量小,有利于分离作业;②在选铅锌阶段采用强捕收有利于提高铅、锌、金和银的回收率;③铅锌混合精矿以泡沫产品产出,易于提高精矿品位。

但该流程操在现场实施时,必须对原有流程进行改造。

该工艺流程方案简称B方案,其闭路试验工艺流程及条件见图3,闭路试验结果见表9。

 

图3B方案闭路试验工艺流程及条件

小型试验闭路试验结果表9

方案

产品

名称

产率

(%)

品位(%)

回收率(%)

Cu

Pb

Zn

S

Au*

Ag*

Cu

Pb

Zn

S

Au

Ag

现场

工艺

方案

铜精矿

3.14

21.01

7.89

9.63

35.23

17.40

890.20

71.66

7.77

5.95

5.39

35.45

35.18

铅锌混和精矿

16.69

1.31

16.68

25.94

33.91

4.12

228.00

23.75

87.31

85.26

27.57

44.61

47.90

硫精矿

12.98

0.17

0.69

1.78

42.66

0.97

43.50

2.40

2.81

4.55

26.98

8.17

7.11

尾矿

67.19

0.03

0.10

0.32

12.24

0.27

11.60

2.19

2.11

4.24

40.06

11.77

9.81

原矿

100.00

0.92

3.19

5.08

20.53

1.54

79.45

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

A方案

(全混合流程)

铜精矿

3.20

21.85

5.48

6.92

35.16

17.33

878.10

76.97

5.58

4.35

5.39

36.45

35.10

铅锌混和精矿

17.55

0.98

16.17

26.43

34.59

4.02

232.00

18.93

90.34

91.06

28.73

46.38

50.86

硫精矿

10.38

0.16

0.57

1.19

40.50

0.99

41.90

1.83

1.88

2.43

19.89

6.76

5.43

尾矿

68.87

0.03

0.10

0.16

14.11

0.23

10.00

2.27

2.20

2.16

45.99

10.41

8.61

原矿

100.00

0.91

3.14

5.09

21.13

1.52

80.05

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

B方案

(部分混合浮选流程)

铜精矿

3.24

20.99

4.87

4.94

34.64

15.61

844.60

74.23

4.95

3.13

5.52

33.02

34.28

铅锌混和精矿

17.45

1.08

16.65

27.32

35.46

4.46

247.00

20.57

91.11

93.32

30.43

50.82

53.99

硫精矿

18.36

0.16

0.42

0.59

41.62

0.85

29.40

3.21

2.42

2.12

37.58

10.19

6.76

尾矿

60.95

0.03

0.08

0.12

8.83

0.15

6.50

1.99

1.52

1.43

26.47

5.97

4.97

原矿

100.00

0.92

3.19

5.11

20.33

1.53

79.83

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

100.00

注“*”金、银含量单位为:

克/吨

选矿小型试验的主要结论如下:

(1)针对本次矿石性质特点,结合我院对小铁山矿石以往的研究成果,在现场流程考查及现场工艺流程试验的基础上,针对精矿产品互含偏高和硫精矿及尾矿锌金属损失较大的问题,我们制定了各有优点的两套技术攻关方案。

即A方案和B方案。

A方案是在不改变现场原则工艺流程的基础上,通过在混合粗选和脱硫粗选选择在适宜的点添加少量硫酸铜的技术措施,达到降低硫精矿和尾矿中的金属损失,在铜与铅锌分离作业通过添加新型选矿药剂T8和T12强化分离效果,降低互含,达到提高金属回收率的目的。

该工艺特点是:

不改变现场流程,只需补加部分其它药剂种类就可实施;B方案在原矿细磨的条件下,首先采用对铜矿物选择性较好的新型捕收起泡剂酯-112,进行以选铜为主的混合浮选,所得粗精矿再磨后进行铜与铅锌分离得到铜粗精矿;选铜尾矿采用对铅、锌、金、银有较好捕收能力的新型捕收剂JBN-100进行铅锌硫混合浮选,所得粗精矿经再磨后和铜与铅锌分离尾矿合并进行铅锌与硫的分离,得到铅锌精矿与硫精矿,将铅锌混合精矿变为以泡沫产品的形式产出。

该工艺流程在以选铜为主的混合浮选作业采用了选择性较好的新型捕收起泡剂酯-112,大幅减少了黄药用量,为减少了铜与铅锌分离的难度;在铅锌硫混合浮选作业采用的新型捕收剂JBN-100对铅锌金银具有较好的捕收能力,尤其是对金银捕收能力更好;另外,该工艺二段磨矿和三段磨矿量相对减少,使得磨矿流程更加合理,而且铅锌混合精矿以泡沫产品的形式产出,精矿品位易于控制。

(2)两套新工艺方案闭路试验均取得了较好指标,A方案闭路试验指标:

铜精矿铜品位21.85%,含铅5.48%,含锌6.92%,铜回收率76.69%;铅锌混合精矿铅品位16.17%,锌品为26.43%,含铜0.98%,铅+锌回收率为181.40%;硫精矿中含铜0.16%,含铅0.57%,含锌1.19%;尾矿中含铜0.03%,含铅0.10%,含锌0.16%;B方案铜精矿铜品位20.99%,含铅4.87%,含锌4.94%,铜回收率74.23%;铅锌混合精矿铅品位16.65%,锌品为27.32%,含铜1.04%,铅+锌回收率为184.43%;硫精矿中含铜0.16%,含铅0.42%,含锌0.59%;尾矿中含铜0.03%,含铅0.08%,含锌0.12%。

B方案各项试验指标均远超了项目任务书要求的各项指标。

(3)本次技术攻关,研发的铜与铅锌分离的新药剂T8和T12有效地强化了分离效果,降低了铜精矿中的铅、锌含量;B方案针对铜矿物的捕收起泡剂酯-112,有效降低了部分混合粗选精矿中的铅锌含量,为后续分离作业打下了良好基础;铅锌硫混浮作业中采用的JBN-100,强化了对铅、锌、金、银的捕收效果,大大提高了金属回收率。

(4)本次技术攻关采用的两套技术方案均取得了较高指标,其中B方案相对于A方案效果更好,B方案工艺流程和配置更加合理,新药剂作用更加明显,但需对流程进行大量改造工作。

由于A方案不需对现场进行大的改动,通过改进和完善药剂制度使得指标得到提高,根据白银有色金属公司工作安排,首先在现有基础上进行了A方案工业试验,B方案工艺流程作为小铁山多金属选矿系统技改工艺方案。

3、工业试验

根据白银有色集团股份有限公司工作规划要求,在现有工艺流程基础上,2007年1月至2月西北矿冶研究院和白银有色集团股份有限公司选矿公司首先进行A方案工艺流程工业试验,取得了较好指标,试验结果列于表10。

在此基础上,白银有色集团股份有限公司提出了按B方案工艺流程对小铁山多金属矿选矿系统进行全面技术改造,该项工作目前已经展开,正在进行改造项目的设计工作,改造项目有望在2010年底完成,届时,B方案工艺流程将在生产中全面应用,其工艺指标将会在现有基础上进一步提高。

工业试验技术指标:

工业试验指标表10

产品名称

产率

(%)

品位(%)

回收率(%)

Cu

Pb

Zn

S

Cu

Pb

Zn

S

工业试验前指标

铜精矿

2.97

17.41

10.24

8.71

32.22

62.20

10.10

5.15

5.29

铅锌精矿

15.92

1.57

15.36

27.53

30.66

30.04

81.17

87.25

26.95

硫精矿

13.37

0.28

0.80

1.23

39.87

4.50

3.55

3.28

29.45

尾矿

67.74

0.04

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