某鉛鋅氧化礦選礦試驗研究

胡志剛，代淑娟，孟宇群，白麗梅

(1.遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院，遼寧 沈陽110032；2.河北理工大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,河北 唐山 063009；3.中國科學(xué)院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016)

某礦石是一種鉛鋅氧化礦，可供回收的金屬礦物主要的金屬硫化礦物為方鉛礦；氧化礦有白鉛礦、菱鋅礦、異極礦等。其他金屬礦物有閃鋅礦、藍銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、纖鐵礦及少量針鐵礦等。非金屬礦物有石英、斜綠泥石、碳酸鹽、矽線石、絹云母、堇青石、綠簾石、重晶石等。

該礦石中，方鉛礦為他形晶粒狀，呈交代殘余存在，邊緣分布有藍銅礦微量。其它金屬礦物含量較少，主要以膠狀結(jié)構(gòu)及蜂窩狀結(jié)構(gòu)存在。金屬礦物之間交代現(xiàn)象較為明顯。

該礦石含鉛10.87%，其中4.75%存在于硫化物中，6.12%(占全鉛含量的56.30%)存在于氧化物中。鋅含量為12.18%，有11.44%(占鋅含量的93.9%)的鋅存在于氧化物中，僅有0.74%以閃鋅礦存在于硫化物中。所以，本次試驗針對鉛礦物(包括氧化物與硫化物)及氧化狀態(tài)的鋅礦物進行選別試驗研究，選別流程依次優(yōu)先選別硫化鉛礦物、鉛氧化礦及鋅氧化礦。

針對該礦石的特點，并通過多種試驗方案對比，最終確定了原礦粗磨，搖床將重、粗粒級礦物與細級別分離，再分別入浮選。經(jīng)試驗研究，確定搖床精礦通過再磨、鉛礦物(硫化鉛、氧化鉛)通過一次粗選一次掃選三次精選、鋅的氧化礦物通過兩次粗選一次掃選三次精選的試驗流程；而搖床尾礦與精礦相比僅細度不同，根據(jù)實踐經(jīng)驗適當調(diào)整藥劑，采取類似流程。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦光譜分析

原礦光譜分析見表1。

1.2 原礦化學(xué)多項分析

原礦化學(xué)多項分析見表2。

1.3 原礦物相分析

原礦物相分析見表3。

從物相分析結(jié)果來看，該礦石有價成分鉛存在于硫化礦與氧化礦中，分別為4.75%和6.12%，試驗時分別考慮。硫化物中的鋅僅為0.74%，在氧化物中鋅含量為11.44%，即有93.92%的鋅以氧化狀態(tài)存在，故本次試驗以回收氧化狀態(tài)鋅為主。

1.4 原礦篩析

原礦篩析結(jié)果見表4。

表1 原礦光譜分析

表2 原礦化學(xué)多項分析

表3 原礦物相分析

表4 原礦全篩析結(jié)果表

1.5 礦石的物質(zhì)組成及其特點

礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造:礦石具有膠狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)、部分呈交代殘余結(jié)構(gòu)，脈狀結(jié)構(gòu)。

礦石中的金屬礦物種類較多，金屬硫化礦有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦等，金屬氧化礦主要有白鉛礦、菱鋅礦、異極礦、藍銅礦、纖鐵礦、針鐵礦等。非金屬礦物有石英、斜綠泥石、碳酸鹽、矽線石、絹云母、堇青石、綠簾石、重晶石等。

方鉛礦呈他形晶粒狀，呈交代殘余存在，沿解理及邊緣被藍銅礦所交代。閃鋅礦以他形晶粒狀，沿邊緣被針鐵礦、纖鐵礦及藍銅礦所交代，僅保留有殘晶。黃鐵礦以他形晶粒狀，具壓碎結(jié)構(gòu)，部分呈脈狀結(jié)構(gòu)，沿解理及裂隙被纖鐵礦及針鐵礦交代，并有少量方鉛礦沿裂隙充填。少量藍銅礦為硫化銅氧化產(chǎn)物，分布于方鉛礦邊緣，顯脈狀結(jié)構(gòu)。纖鐵礦和針鐵礦多呈膠狀結(jié)構(gòu)交代磁黃鐵礦、黃鐵礦。

石英、斜綠泥石和碳酸鹽礦物為主要的脈石礦物。石英以他形晶粒狀及粒狀集合體，呈填隙物存在。斜綠泥石以鱗片變晶結(jié)構(gòu)多呈隱晶質(zhì)存在，并被鐵染呈褐色。碳酸鹽以他形晶粒狀集合體，呈脈狀沿裂隙分布。其他脈石礦物含量較少，其中矽線石以纖維變晶結(jié)構(gòu)、放射狀變晶結(jié)構(gòu)存在，顆粒細小。絹云母以鱗片變晶結(jié)構(gòu)，方向性分布，多被鐵染呈褐色。堇青石以他形晶，粒狀、卵狀，定向分布呈殘縷構(gòu)造。綠簾石呈他形晶粒狀及粒狀集合體。重晶石為他形晶粒狀，并具壓碎結(jié)構(gòu)，有褐鐵礦沿壓碎的裂隙分布。

2 選礦試驗

該礦石屬于氧化鉛鋅礦，礦石膠狀結(jié)構(gòu)及蜂窩狀結(jié)構(gòu)存在，硬度較低，細粒級含量較高，若原礦經(jīng)磨礦直接入浮選，其中細粒級礦極易形成泥化，增加能耗且不利于選別，現(xiàn)針對該礦石特點，首先將該礦石粗磨，使其-200目達到53.8%，經(jīng)搖床試驗，將搖床尾礦直接入浮選，不僅節(jié)約能耗，而且避免過磨形成礦泥影響精礦指標。而粗粒級搖床精礦再經(jīng)過磨礦進入浮選。

2.1 搖床試驗

將原礦樣品及磨礦細度-200目53.8%的礦樣分別入搖床，做對比試驗。試驗結(jié)果見表5。

表5 搖床試驗結(jié)果

從表5中的試驗數(shù)據(jù)可以看出，礦泥中含有大量的細粒級鉛鋅礦，尾礦不能拋棄處理。從試驗現(xiàn)象可以看出，磨礦至-200目53.8%時，粗細粒級分帶明顯，中礦細粒級與尾礦粒度較細，有價成分與脈石礦物基本解離。經(jīng)搖床重選后，鉛鋅在粗級別中品位由10.65%和12.50%降至10.23%和11.64%，在細級別中品位升至11.33%和13.87%。但鉛鋅在粗、細級別中均未實現(xiàn)有效富集，搖床主要起到了分級的作用。細級別中-325目含量為89.3%，直接入浮選。而搖床精礦需磨礦再入浮選。

2.2 搖床粗粒級浮選試驗

搖床精礦需經(jīng)過磨礦入浮選。試驗考察磨礦細度、硫化鉛捕收劑、鉛氧化礦硫化鈉用量、氧化鋅礦物硫化鈉用量等主要選別條件。

磨礦細度試驗。金屬礦物與脈石礦物是否充分解離，是影響浮選指標的重要因素，而且磨礦細度決定了各礦物之間的單體解離程度。適宜的磨礦細度，可脫除更多的脈石礦物，并使金屬礦物充分富集，還要保證金屬礦物不因過細而泥化消耗能源且影響金屬礦物的回收率，因此，合理的磨礦細度至關(guān)重要。磨礦細度試驗采用乙基黃藥和丁銨黑藥各100 g/t，2#油20 g/t，經(jīng)一次粗選。試驗結(jié)果見表6。

從表6中的試驗結(jié)果可以看出，當磨礦細度達到72.3%時，選別指標較好，確定對搖床精礦磨礦至-200目72.30%進行其他條件試驗。

表6 磨礦細度試驗結(jié)果

硫化礦捕收劑用量試驗。在金屬硫化礦的浮選工藝中，常用的捕收劑是黃藥和黑藥，其極性基(親固基)中含有與硫化礦表面產(chǎn)生化學(xué)吸附的二價硫原子，因此，可以很好的實現(xiàn)硫化礦與脈石的分離。通過調(diào)整捕收劑用量，使礦石中的硫化鉛有效分離。試驗結(jié)果見表7。

表7 捕收劑用量試驗結(jié)果

從表7中的試驗結(jié)果可以看出，隨著捕收劑的增加，精礦品位逐漸下降，回收率逐漸提高，精礦中夾雜的礦泥對精礦影響隨著捕收劑用量的增加而增大。綜合品位及回收率指標，選擇乙黃藥100g/t、丁胺黑藥100 g/t為宜。

鉛氧化礦浮選硫化鈉用量試驗。搖床精礦經(jīng)乙黃藥和丁胺黑藥各100 g/t，2#油20 g/t條件下一次粗選，乙黃藥和丁胺黑藥各60g/t條件下一次掃選選別硫化鉛，對選硫化鉛尾礦進行氧化鉛的選別。浮選氧化鉛礦物時，硫化鈉的用量至關(guān)重要。采用丁基黃藥120 g/t、2#油10 g/t進行硫化鈉用量試驗，試驗結(jié)果見表8。

表8 硫化鈉用量試驗結(jié)果

從表8中的試驗結(jié)果可以看出，當硫化鈉用量為1500 g/t時，選別指標好于其它用量，因此確定硫化鈉用量為1500 g/t。掃選硫化鈉用量為500g/t，丁基黃藥用量60 g/t。

鋅氧化礦浮選硫化鈉用量試驗。對選別硫化鉛、氧化鉛后的尾礦進行選氧化鋅試驗。試驗采用二次粗選流程，二次粗選條件相同，均為：碳酸鈉1000 g/t、水玻璃800 g/t、十二胺100 g/t、2#油10 g/t。在此條件下，考查硫化鈉用量對鋅氧化礦浮選效果的影響，試驗結(jié)果見表9。

從表9中的試驗結(jié)果可以看出，硫化鈉用量對鋅的氧化礦選別影響非常明顯，硫化鈉過低，鋅的氧化礦很難從礦泥中分離出來。硫化鈉用量過高，精礦指標也不理想。根據(jù)試驗結(jié)果，確定硫化鈉一次粗選用量為8kg/t，二次粗選用量為4kg/t，選別指標和試驗現(xiàn)象較為理想。

表9 硫化鈉用量試驗結(jié)果

綜合流程試驗。綜合流程試驗采用原礦粗磨、搖床重選、搖床精礦進行再磨后經(jīng)一次粗選一次掃選三次精選選別硫化鉛礦物、一次粗選一次掃選三次精選選別氧化鉛礦物、兩次粗選一次掃選三次精選選別氧化鋅礦物試驗流程。搖床尾礦采用與搖床精礦浮選類似流程直接進行浮選。試驗結(jié)果見表10，精礦全分析見表11。

由表10可以看出，試驗獲得了鉛的硫化礦精礦產(chǎn)率為7.65%、鉛品位為61.00%、鉛回收率為43.82%；鉛的氧化礦精礦產(chǎn)率10.15%、鉛品位51.41%、鉛回收率49.00%；鋅的氧化礦精礦產(chǎn)率為23.22 %、鋅品位為45.77%、鋅回收率為85.02%較好的選別指標。

表10 閉路試驗結(jié)果

表11 精礦化學(xué)多項分析

由表11可以看出，鉛鋅精礦質(zhì)量較高，硫化鉛精礦質(zhì)量達到Y(jié)S/T319-1997三級品標準，氧化鉛精礦質(zhì)量達到Y(jié)S/T319-1997四級品標準，鋅精礦質(zhì)量達到Y(jié)S/T320-1997三級品標準[3]。

3 結(jié) 語

(1) 試驗礦石為多金屬氧化礦，還有部分硫化狀態(tài)的鉛，有價成分有硫化鉛以及氧化的鉛鋅礦,可綜合回收的元素有鉛、鋅。該礦石屬于難選的氧化鉛鋅礦。

(2) 礦石中的金屬礦物主要有方鉛礦(PbS)，氧化礦有碳酸鉛、碳酸鋅、硅酸鋅等。其它金屬礦物有閃鋅礦、藍銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、纖鐵礦、針鐵礦等少許；非金屬礦物有石英、斜綠泥石、碳酸鹽、矽線石、絹云母、堇青石、綠簾石、重晶石等。

(3) 經(jīng)試驗流程及條件考察，最終確定了原礦粗磨，利用搖床將重礦物合并粗粒級礦物與礦泥分離，再分別入浮選，分別選出硫化鉛、鉛的氧化礦、鋅的氧化礦。通過多個條件試驗，最終確定搖床精礦再磨-鉛礦物(硫化鉛、鉛的氧化礦)通過一次粗選一次掃選三次精選-鋅的氧化礦通過兩次粗選一次掃選三次精選的試驗流程。使鉛和鋅得到較理想的富集。

[1] 魏德洲.固體物料分選學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008，10.

[2] 朱建光.浮選藥劑[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1993，4.

[3] 礦產(chǎn)資源綜合利用手冊編輯委員會. 礦產(chǎn)資源綜合利用手冊[M].北京：科學(xué)出版社，2000.