贊比亞某多金屬礦綜合回收試驗(yàn)研究

龔恩民，周曉文，葉昌平

(1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000；2.江西理工大學(xué)工程研究院，江西 贛州 341000；3.江西永興礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 南昌 330015)

贊比亞是世界上主要的鉛和銅金屬礦成礦區(qū)之一，礦帶中諸礦床的規(guī)模巨大，再加上鉛和銅品位高，因此，在世界上這類礦床是獨(dú)—無(wú)二的。本研究試樣是典型的贊比亞多金屬礦，原礦含銅0.54%、含鉛6.50%、含鋅0.37%、含銀50.00g/t，銅、鉛、銀品位較高，是難得的有色金屬富礦床，有很高的回收利用價(jià)值。為了合理開(kāi)發(fā)利用該資源，確定選礦工藝流程和藥劑制度，本研究對(duì)該多金屬礦石進(jìn)行了礦石性質(zhì)研究和選礦工藝流程試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦物組成

礦石礦物較為復(fù)雜，礦物種類繁多，金屬礦物鉛礦物有方鉛礦、鉛礬、白鉛礦、鉛黃、黃銅礦、砷黝銅礦、斑銅礦、自然銅、孔雀石、銅藍(lán)、輝銅礦、閃鋅礦等。其他金屬礦物有黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等。

非金屬礦物有石英、方解石、重晶石、白云母、黑云母、絹云母、綠泥石等。

根據(jù)光譜分析結(jié)果，對(duì)礦石進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%

注： *號(hào)單位為g/t。

1.2 礦物嵌布特征

1.2.1 方鉛礦

1)呈不規(guī)則團(tuán)塊狀、浸染狀、星點(diǎn)狀，沿片理充填，包裹脈石(圖1)。

2)方鉛礦與黃銅礦、黝銅礦呈微細(xì)浸染狀分布于脈石中(圖2、圖3)。

3)方鉛礦與閃鋅礦、黃銅礦、黝銅礦呈互邊結(jié)構(gòu)，呈不規(guī)則或規(guī)則毗鄰連生。

4)方鉛礦被黃銅礦環(huán)繞，黃銅礦又被斑銅礦環(huán)繞。

5)方鉛礦呈網(wǎng)狀交叉黃鐵礦。

1.2.2 斑銅礦

斑銅礦常于黃銅礦連生，有的分布在黃銅礦邊緣呈鑲邊。有的斑銅礦被方鉛礦包裹。

1.2.3 黃銅礦

1)黃銅礦呈網(wǎng)狀、線狀，不規(guī)則微脈狀，浸染狀充填于脈石裂紋、粒間、片理中，分布不均勻。呈條帶狀或局部呈稠密浸染狀于砷黝銅礦、斑銅礦連生；見(jiàn)有的黃銅礦、黝銅礦、方鉛礦三者呈復(fù)雜連生(圖4)。

2)黃銅礦與方鉛礦呈不規(guī)則細(xì)粒浸染狀、薄膜狀分布于脈石粒間和粒中。有的黃銅礦大小0.06mm被石英包裹(圖2、圖1)。

圖1 方鉛礦包裹菱鐵礦菱形自形晶，另黃銅礦方鉛礦微粒分布于脈石裂紋中。反光×40

圖2 黃銅礦、黝銅礦、方鉛礦分布于脈石粒間，呈浸染狀。反光×40

圖3 方鉛礦呈微細(xì)不規(guī)則浸染狀；塵埃石粒石狀分布于脈石中。反光×40

圖4 黃銅礦、砷黝銅礦和方鉛礦復(fù)雜連生互相包裹。反光×40

1.2.4 閃鋅礦

1)分布不均勻在局部呈不規(guī)則狀、沿脈石粒間、片理充填；呈不規(guī)則浸染狀、薄膜狀分布于脈石中，它與黃銅礦、方鉛礦、黝銅礦呈不規(guī)則、規(guī)則毗鄰連生，呈互邊結(jié)構(gòu)(圖5、圖6)。

2)少數(shù)呈互相包裹；閃鋅礦中包裹有細(xì)粒黃銅礦和方鉛礦，含量不多(圖7)。

1.2.5 黃鐵礦

黃鐵礦含量少，局部分布。被方鉛礦交代呈顯微文象狀。有的包裹微細(xì)黃銅礦。有的還被方鉛礦交叉呈網(wǎng)狀(圖8)。

圖5 黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦呈互邊結(jié)構(gòu)，規(guī)則毗鄰鑲嵌。反光×40

圖6 方鉛礦包裹圓形閃鋅礦、黃銅礦。反光×40

圖7 方鉛礦、閃鋅礦連生，閃鋅礦包裹方鉛礦、斑銅礦、黃銅礦。反光×80

圖8 方鉛礦交代黃鐵礦呈顯微文象狀分布于黃鐵礦中。反光×80

1.2.6 脈石礦物

脈石礦物多呈集合體產(chǎn)出呈脈狀、帶狀分布。

1)重晶石呈它形-半自形板狀粒徑0.2～0.8mm呈脈狀沿片理充填。

2)石英呈粒狀(0.2～0.60mm)鑲嵌，少數(shù)呈硅質(zhì)(0.01～0.03mm)。

3)黑云母、白云母片狀定向排列，片徑0.07～0.35mm。

2 選礦工藝試驗(yàn)研究

考慮礦石性質(zhì)的復(fù)雜性，礦石物質(zhì)組成較復(fù)雜，礦物種類繁多，尤其是銅礦物就有七種之多，但主要以黃銅礦和砷黝銅礦為主；鉛金屬礦物有方鉛礦、鉛礬、白鉛礦、鉛黃等；鋅礦物為閃鋅礦；其它金屬礦物有黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦。從礦物嵌布特征看，主要金屬礦物嵌布較復(fù)雜，嵌布粒度屬細(xì)-中粒范圍，黃銅礦嵌布特征更為復(fù)雜，嵌布粒度更微細(xì)，有的被包裹連生，解離較困難，尤其是銅礦物的單體解理度較差，全樣只有53.18%，+0.076mm粒級(jí)也只有81.66%，而-0.045mm只達(dá)94.28%。未達(dá)到完全解離，對(duì)選礦十分不利。

目前，銅鉛鋅多金屬礦的選礦主要有優(yōu)先浮選流程、混合浮選流程、混合-優(yōu)先浮選流程等，采用何種流程一般根據(jù)礦石性質(zhì)確定[1-3]。綜合本研究試樣礦石性質(zhì)特點(diǎn)，提出銅、鉛、鋅依次優(yōu)先浮選選礦工藝流程方案進(jìn)行本次研究的主要內(nèi)容。

2.1 選銅試驗(yàn)及結(jié)果

銅和鉛的回收常采用優(yōu)先浮選，由于銅、鉛礦物可浮性相近，優(yōu)先浮選可預(yù)先將銅礦物分離出來(lái)，為回收鉛礦物提供有利條件。在浮選銅的捕收劑尤為重要，為此，采用丁黃藥、LP-01、Z-200等多種捕收劑進(jìn)行了試驗(yàn)，依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，各種捕收劑對(duì)本研究試樣銅礦物都有一定的捕收能力，其中丁黃藥捕收能力最強(qiáng)，但選擇性較差，獲得的銅粗精礦中鉛鋅含量較高，而Z-200選擇性較好，但捕收能力太弱，獲得的銅粗精礦中銅的品位較高，但回收率不足，而江西理工大學(xué)研制的銅捕收劑LP-01，選礦指標(biāo)為銅品位4.87%，銅回收率69.54%，表現(xiàn)出較強(qiáng)的捕收能力和選擇性，因此，確定銅優(yōu)先浮選捕收劑為L(zhǎng)P-01進(jìn)行選礦試驗(yàn)。采用LP-01做銅捕收劑，發(fā)揮了該藥劑選擇性好的特性，所獲得的銅精礦中鉛、鋅含量較低。但從試驗(yàn)結(jié)果看，采用一次粗選統(tǒng)一加藥獲得的銅精礦回收率較低。

在銅捕收劑種類條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)銅捕收劑LP-01用量進(jìn)行了試驗(yàn)，并根據(jù)捕收劑用量條件試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)捕收劑LP-01的加藥方式進(jìn)行了改進(jìn)，銅粗選采取二次粗選分批加藥的方式，粗選Ⅱ藥劑用量為粗選Ⅰ藥劑用量一半，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖9，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖10。從圖10可以看出，隨捕收劑用量的增加，銅的回收率也隨之增加，但超過(guò)30g/t以后，回收率增加幅度已很小，且銅粗精礦鉛、鋅含量增大，因此，LP-01用量不宜太大，選擇30g/t為宜。從浮選現(xiàn)象看需采用分部給藥方法能夠發(fā)揮捕收劑LP-01的作用，同時(shí)將銅粗選浮選時(shí)間定為3分鐘，進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。后續(xù)試驗(yàn)對(duì)銅精選條件進(jìn)行了探索，采用Na2SO3和ZnSO4組合抑制劑，銅粗精礦中的鉛和鋅可得到有效抑制，在其用量為各400g/t時(shí)，可得到鉛鋅含量較低的銅精礦，并且銅精礦中銅品位可到達(dá)19.45%，回收率達(dá)到50.07%。

圖9 條件試驗(yàn)原則流程

2.2 選鉛試驗(yàn)及結(jié)果

在確定浮選選銅條件后，對(duì)鉛的浮選條件進(jìn)行了條件試驗(yàn)。目前，鉛礦物的浮選回收一般采用乙硫氮做捕收劑，其難點(diǎn)在于鉛、鋅分離時(shí)鋅礦物的抑制劑，本研究對(duì)鋅抑制劑種類進(jìn)行了條件試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果看，本研究試樣中鋅礦物由于含量較低，在鉛鋅分離時(shí)比較容易抑制，單一采用ZnSO4即可達(dá)到較好的抑制效果，在此基礎(chǔ)上對(duì)其用量進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖9，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖11。從圖11中試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著ZnSO4用量的增大，獲得鉛粗精礦中鋅的含量逐漸降低，但當(dāng)其用量達(dá)到400g/t后，獲得的鉛精礦中鉛的品位和回收率開(kāi)始下降，說(shuō)明此時(shí)ZnSO4用量已過(guò)量，因此選取ZnSO4用量400g/t做為后續(xù)試驗(yàn)條件。

圖10 銅捕收劑LP-01用量條件試驗(yàn)結(jié)果

圖11 選鉛抑制劑ZnSO4用量條件試驗(yàn)結(jié)果

在鉛粗選獲得較好的試驗(yàn)指標(biāo)后，對(duì)其精選進(jìn)行了條件試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果看，在精選過(guò)程中加入適量的ZnSO4可以很好的控制鉛精礦中的鋅含量，采用兩次精選即可或的鉛品位65.05%、鉛回收率71.24%的鉛精礦。

2.3 選鋅試驗(yàn)及結(jié)果

在浮選選鉛條件確定后，對(duì)浮選回收鋅礦物條件進(jìn)行了試驗(yàn)，由于本研究試樣原礦中鋅含量較低，僅有0.37%，因此，本研究擬將試樣中的鋅礦物伴生回收，不做為主回收元素。根據(jù)研究及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于鋅礦物的回收率，本試驗(yàn)直接采用丁黃藥做捕收劑，硫酸銅做活化劑[4-5]，并對(duì)其用量進(jìn)行了試驗(yàn)，從試驗(yàn)結(jié)果看，本研究試樣中的鋅礦物得到了較好的綜合回收，在丁黃藥用量為50g/t、硫酸銅用量500g/t時(shí)，經(jīng)一粗一精流程選別，獲得鋅精礦中鋅品位為17.41%，鋅回收率為59.57%。

2.4 閉路試驗(yàn)研究

在銅鉛鋅依次優(yōu)先浮選方案條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了該方案的閉路流程試驗(yàn)，其試驗(yàn)條件和流程如圖12所示，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。從試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，選鉛的主要問(wèn)題是銅精礦中鉛品位難以降低，其原因是在閉路循環(huán)過(guò)程中銅粗精礦量增加，需要加大抑制劑才能有效抑制方鉛礦，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中在選銅環(huán)節(jié)要注意鉛抑制劑的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

表2 閉路試驗(yàn)結(jié)果/%

注： 銅精礦含銀1010g/t，鉛精礦含銀300g/t，銀總回收率82.34%。

圖12 閉路試驗(yàn)流程圖

3 結(jié)論

1)贊比亞某多金屬礦石富含Cu、Pb、Ag等多種有價(jià)金屬，尤其是銅、鉛、銀品位較高，具有很高的回收利用價(jià)值。

2)礦石中礦物組成較為復(fù)雜，礦石中主要金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、銀砷黝銅礦，非金屬礦物有石英、重晶石、方解石、白云母、黑云母等。有用礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜，尤其是銅礦物和鉛礦物的嵌布粒度粗細(xì)不均勻，細(xì)粒含量較大，選礦分離難度大。

3)本研究采用銅鉛鋅依次優(yōu)先浮選工藝流程，在原礦含銅0.54%、含鉛6.50%、含鋅0.37%的情況下，獲得了含銅19.50%、含銀1010.00g/t、銅回收率60.49%的銅精礦；含鉛62.75%、含銀300.00g/t、鉛回收率87.99%的鉛精礦；含鋅15.72%、鋅回收率66.54%的鋅精礦，銀在銅、鉛精礦中的總回收率達(dá)到82.34%。試驗(yàn)獲得了較好的指標(biāo)，可為實(shí)際生產(chǎn)提供依據(jù)。

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