高原環(huán)境對方鉛礦閃鋅礦原生電位浮選的影響

夏忠勇 宋永勝 李文娟 陳 勇

(北京有色金屬研究總院)

電位調控浮選是今后浮選技術的發(fā)展方向之一，其中的原生電位浮選(Origin Potential Flotation，OPF)工藝自提出后在國內多家礦山獲得了很好的應用效果，顯示出了電位調控浮選技術的巨大價值［1-2］。

我國西部高原地區(qū)鉛鋅礦資源儲量大，但大多地處偏遠，缺水缺電，生態(tài)脆弱。目前這些鉛鋅礦資源大都采用傳統(tǒng)浮選工藝處理，生產成本高，對環(huán)境污染重，伴生有益元素綜合回收程度低。OPF工藝具有選擇性好、回收率高、成本低、對環(huán)境污染小、工藝簡單等優(yōu)點，很適合在高原地區(qū)推廣應用。

高原地區(qū)空氣稀薄，氧含量低，而氧作為硫化礦物表面氧化－還原反應不可缺少的一部分，對電化學調控浮選意義重大。因此，研究高海拔條件下鉛鋅硫化礦物的浮選電化學行為，對OPF技術在高原地區(qū)的推廣和應用具有重要作用。

本研究考察高原環(huán)境中方鉛礦、閃鋅礦單礦物在不同pH下分別以瑪瑙球和鋼球為磨礦介質時的原生礦漿電位、可浮性以及兩種單礦物的人工混合礦在適宜pH下分別以瑪瑙球和鋼球為磨礦介質時的原生電位浮選分離效果，并與平原地區(qū)進行對比，為OPF工藝在高原地區(qū)鉛鋅礦山的應用提供理論依據。

1 試樣和藥劑

將取自青海錫鐵山鉛鋅礦的方鉛礦、閃鋅礦樣品破碎至－0.5 mm，手選除雜后作為單礦物試樣。經化學分析，方鉛礦、閃鋅礦單礦物試樣的純度分別為94.9%，95.5%，其中閃鋅礦含鐵11.3%，為鐵閃鋅礦。

人工混合礦試樣由兩種單礦物試樣按1∶1的質量比配成。

試驗所用藥劑包括緩沖溶液用試劑 NaAC、 HAC、Na2HPO4、KH2PO4、NaHCO3、NaOH、KCl，捕收劑乙硫氮［3］，起泡劑丁基醚醇。除丁基醚醇為工業(yè)級外，其余藥劑均為分析純。

試驗用水為用一次蒸餾水預先配制的pH緩沖溶液。緩沖溶液的配方如表1所示。

表1 緩沖溶液配方

2 試驗方法

在高原地區(qū)的試驗地點是海拔3 100 m的錫鐵山鉛鋅礦，在平原地區(qū)的試驗地點是海拔61 m的北京有色金屬研究總院。

每次試驗稱取單礦物試樣或人工混合礦試樣4 g，與12 mL某種緩沖溶液一起裝入80 mm×100 mm瓷磨罐，加入280 g瑪瑙球或650 g鋼球(20、15、10 mm 3種球，質量比為4∶3∶2)，于XMQ－240×90錐形球磨機上磨至試樣細度為－200目占80%，迅速倒出礦漿，用梅特勒電位－pH計配L501 ORP電極測其原生電位(均換算成標準氫電位)。測完電位后用相同的緩沖溶液將礦漿沖入40 mL掛槽式浮選機，加捕收劑乙硫氮10－4mol/L攪拌3 min，加起泡劑丁基醚醇10 mg/L攪拌1 min，浮選4 min。浮選完畢后將產品過濾、烘干、稱質量、化驗(單礦物試驗不化驗)，計算礦物回收率(單礦物試驗)或金屬回收率(人工混合礦試驗)。

3 單礦物試驗

3.1 瑪瑙球磨礦單礦物試驗

圖1、圖2分別為瑪瑙球磨礦時，方鉛礦的原生礦漿電位和回收率隨pH的變化。

由圖1、圖2可知，用瑪瑙球磨礦時，無論是在高原地區(qū)還是在平原地區(qū)，方鉛礦的原生礦漿電位均隨著pH的提高而不斷下降，而方鉛礦的回收率均一直保持在高位，受pH的影響都很小。此外還可以看出，瑪瑙球磨礦條件下，方鉛礦在高原地區(qū)的原生礦漿電位始終低于在平原地區(qū)的礦漿電位，在高原地區(qū)的回收率則始終高于在平原地區(qū)的回收率。

圖1 瑪瑙球磨礦時方鉛礦原生礦漿電位隨pH的變化

圖2 瑪瑙球磨礦時方鉛礦回收率隨pH的變化

圖3、圖4分別為瑪瑙球磨礦時，閃鋅礦的原生礦漿電位和回收率隨pH的變化。

由圖3、圖4可知，用瑪瑙球磨礦時，無論是在高原地區(qū)還是在平原地區(qū)，閃鋅礦的原生礦漿電位和回收率都隨著pH的提高而不斷下降，其中閃鋅礦的回收率在pH達到6.66后分別降到了13%和22%以下。此外還可以看出，瑪瑙球磨礦條件下，閃鋅礦在高原地區(qū)的原生礦漿電位和回收率都始終比在平原地區(qū)時低。

圖3 瑪瑙球磨礦時閃鋅礦原生礦漿電位隨pH的變化

圖4 瑪瑙球磨礦時閃鋅礦回收率隨pH的變化

對比圖2和圖4可知，用瑪瑙球磨礦時，在pH=12.98條件下，方鉛礦和閃鋅礦的可浮性差異最顯著，而高原環(huán)境可使兩者的可浮性差異進一步加大——平原環(huán)境中方鉛礦的回收率為91.39%，閃鋅礦的回收率為6.32%，兩者相差85.07個百分點，而高原環(huán)境中方鉛礦的回收率為95.63%，閃鋅礦的回收率為3.66%，兩者差距增大到91.97個百分點。因此，用瑪瑙球磨礦時，控制pH為12.98可使方鉛礦和閃鋅礦實現(xiàn)良好的原生電位浮選分離，且高原環(huán)境中兩者的分離效果將更好。

3.2 鋼球磨礦單礦物試驗

用鋼球磨礦時，鋼球會與其他物體摩擦產生鐵屑、Fe2+，從而影響礦漿的原生電位和浮選效果［4］。在堿性條件下，產生的鐵離子將形成親水的鐵的氫氧化物，也會對浮選造成影響。

圖5、圖6分別為鋼球磨礦時，方鉛礦的原生礦漿電位和回收率隨pH的變化。

由圖5、圖6可知，用鋼球磨礦時，無論是在高原地區(qū)還是在平原地區(qū)，方鉛礦的原生礦漿電位和回收率都隨著pH的提高而先上升后下降，其中原生礦漿電位都在pH=6.66時達到最高值，回收率則都在pH=11.20時回收率達到最高值。此外還可以看出，鋼球磨礦條件下，方鉛礦在高原地區(qū)的原生礦漿電位始終低于在平原地區(qū)的礦漿電位，在高原地區(qū)的回收率則始終高于在平原地區(qū)的回收率。

圖5 鋼球磨礦時方鉛礦原生礦漿電位隨pH的變化

圖6 鋼球磨礦時方鉛礦回收率隨pH的變化

圖7、圖8分別為鋼球磨礦時，閃鋅礦的原生礦漿電位和回收率隨pH的變化。

圖7 鋼球磨礦時閃鋅礦礦漿電位隨pH的變化

圖8 鋼球磨礦時閃鋅礦回收率隨pH的變化

由圖7、圖8可知，用鋼球磨礦時，無論是在高原地區(qū)還是在平原地區(qū)，隨著pH的提高，閃鋅礦的原生礦漿電位都先上升后下降，并都在pH=6.66時達到最高值，而閃鋅礦的回收率則在起初就分別只有40.73%和30.21%的基礎上總體呈不斷下降趨勢，并都分別在pH=6.66和pH=12.98時降到次低值和最低值。此外還可以看出，鋼球磨礦條件下，除pH=4.46時閃鋅礦在高原環(huán)境中的回收率比在平原環(huán)境中的高外，pH為其他值時閃鋅礦在高原環(huán)境中的原生礦漿電位和回收率都比在平原環(huán)境中的低。

對比圖6和圖8可知，用鋼球磨礦時，在pH= 11.20條件下，方鉛礦和閃鋅礦在平原環(huán)境中的回收率差距可達74.05個百分點(前者為90.42%，后者為16.37%)，而高原環(huán)境可使兩者的差距進一步增大到84.07個百分點(前者為95.27%，后者為11.20%)。因此，用鋼球磨礦時，控制pH為11.20可使方鉛礦和閃鋅礦實現(xiàn)良好的原生電位浮選分離，且高原環(huán)境中兩者的分離效果將更好。

另外，將鋼球磨礦的單礦物試驗結果與瑪瑙球磨礦的單礦物試驗結果進行比較可知，無論是在高原地區(qū)還是在平原地區(qū)，鋼球磨礦時由于鐵離子會干擾原生礦漿電位，因而方鉛礦、閃鋅礦原生電位浮選分離的效果都比瑪瑙球磨礦時差。

4 人工混合礦原生電位浮選分離試驗

根據對單礦物試驗結果的分析，在乙硫氮用量為10－4mol/L、丁基醚醇用量為10 mg/L、瑪瑙球磨礦時pH=12.98、鋼球磨礦時pH=11.20的條件下對方鉛礦和閃鋅礦的人工混合礦試樣進行原生電位浮選分離，試驗結果如表2所示。

由表2可以看出:在同樣的pH條件下，高原地區(qū)的原生礦漿電位都比平原地區(qū)的低，相應地，分離效果都明顯比平原地區(qū)的好;在同樣的海拔條件下，鋼球磨礦時由于鐵離子的干擾，分離效果都明顯比瑪瑙球磨礦時的差。這很好地驗證了對單礦物試驗結果的分析結論。

以上試驗結果表明，在高原地區(qū)分選鉛鋅礦石時，可以充分利用原生電位浮選技術優(yōu)先浮出方鉛礦，然后用硫酸銅活化可浮性較差的閃鋅礦使其得到回收。

5 結論

(1)無論是在高原地區(qū)還是在平原地區(qū)，方鉛礦和閃鋅礦的原生礦漿電位在用瑪瑙球磨礦時均隨著pH的提高而不斷下降，在用鋼球磨礦時則均隨著pH的提高先上升后下降。

(2)無論是用瑪瑙球作為磨礦介質還是用鋼球作為磨礦介質，不同pH下方鉛礦和閃鋅礦在高原環(huán)境中的原生礦漿電位都始終低于在平原環(huán)境中的原生礦漿電位。

(3)無論是在高原地區(qū)還是在平原地區(qū)，方鉛礦的回收率在用瑪瑙球磨礦時受pH的影響都很小且一直保持在高位，在用鋼球磨礦時則都隨著pH的提高先上升后下降，而閃鋅礦的回收率在用瑪瑙球和鋼球磨礦時都隨著pH的提高呈不斷下降趨勢。

(4)無論是用瑪瑙球作為磨礦介質還是用鋼球作為磨礦介質，不同pH下方鉛礦在高原環(huán)境中的回收率都始終高于在平原環(huán)境中的回收率，閃鋅礦的回收率則恰好相反。

(5)以上規(guī)律表明，通過控制礦漿pH可以有效實現(xiàn)方鉛礦和閃鋅礦的原生電位浮選分離，并且用瑪瑙球作為磨礦介質的分離效果要優(yōu)于用鋼球作為磨礦介質時的分離效果，而高原環(huán)境將使分離效果比平原環(huán)境中更佳。方鉛礦和閃鋅礦人工混合礦樣的原生電位浮選分離試驗證實了這一點。

［1］ 覃文慶，姚國成，顧幗華，等.硫化礦物的浮選電化學與浮選行為［J］.中國有色金屬學報，2011，21(10):2673-2676.

［2］ 顧幗華，胡岳華，徐 競，等.方鉛礦原生電位浮選及應用［J］.礦冶工程，2002，22(4):30-32.

［3］ 顧幗華.硫化礦在磨礦—浮選礦漿中的氧化－還原反應與原生電位浮選［D］.長沙:中南大學，1998.

［4］ 李文娟，宋永勝，姚國成.鉛鋅鐵硫化礦磨礦過程中的礦漿電位［J］.有色金屬，2009，61(4):106-107.