異步快速浮選流程分選某難選銅鉛鋅多金屬礦

肖 駿，嚴(yán)宇揚(yáng)，陳代雄，董艷紅

(1.湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100;2.復(fù)雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙 410100;3.長(zhǎng)沙市雅禮中學(xué)，湖南長(zhǎng)沙 410015)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)已成為全球最大的銅、鉛、鋅金屬消費(fèi)國(guó)，約占全球各金屬消費(fèi)量的三分之一以上，并呈持續(xù)上升的趨勢(shì)［1］。然而，我國(guó)現(xiàn)有的銅、鉛、鋅礦資源儲(chǔ)備已遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)的需求，尤其是我國(guó)的銅金屬消費(fèi)缺口巨大，其銅資源的自給率僅30%左右，我國(guó)礦產(chǎn)資源稟賦差，貧、細(xì)、雜的特點(diǎn)尤為突出［2］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)單一型銅礦產(chǎn)僅為27%，其余73%為共伴生鉛、鋅、黃鐵礦、金銀等稀有金屬和稀散金屬的復(fù)雜難選礦［3］。我國(guó)銅礦石平均品位0.87%，含銅1%以上的礦石僅占總礦石儲(chǔ)量的36%，遠(yuǎn)低于世界平均水平［4］。因此，隨著礦產(chǎn)資源消費(fèi)量的急劇增加，難選銅鉛鋅多金屬礦已成為我國(guó)銅鉛鋅金屬資源的重要來(lái)源之一［5］。

當(dāng)前復(fù)雜銅鉛鋅多金屬礦的浮選工藝主要為混合浮選、部分混合優(yōu)先浮選和優(yōu)先浮選［6］三種流程以及由該三種工藝衍生出的其它流程，如等可浮浮選、異步快速浮選、分支串流浮選［7］流程等。針對(duì)青海祁連山某復(fù)雜難選銅鉛鋅多金屬礦銅鉛鋅礦物嵌布粒度極細(xì)、共生關(guān)系密切、大部分有用礦物的粒度范圍為－0.02 mm、常規(guī)磨礦難以解離的特性，在大量的條件試驗(yàn)和對(duì)比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用高效環(huán)保的選礦藥劑，利用優(yōu)先解離的方鉛礦快速上浮的特點(diǎn)，確定了銅優(yōu)先浮選－鉛異步快速浮選－鉛鋅硫混浮－鉛鋅硫分離的工藝流程，得到了銅精礦、高品位鉛精礦、鉛鋅混合精礦、硫精礦四個(gè)產(chǎn)品，最大限度地避免了部分因微細(xì)粒連生、包裹態(tài)的鉛鋅礦物無(wú)法通過(guò)細(xì)磨實(shí)現(xiàn)單體解離造成高品位、低互含的鉛、鋅精礦產(chǎn)品正常產(chǎn)出的癥結(jié)，并獲得了良好的選礦指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 多元素分析及礦物組成

原礦多元素化學(xué)分析見表1，主要礦物組成見表2。

表1 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果 %

表2 原礦主要礦物組成 %

1.2 主要元素的賦存狀態(tài)

對(duì)原礦進(jìn)行銅、鉛、鋅物相分析，得出主要金屬元素的賦存狀態(tài)見表3。

表3 原礦銅、鉛、鋅物相分析結(jié)果 %

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 銅優(yōu)先浮選捕收劑種類對(duì)比試驗(yàn)

由于本礦石各目的礦物可浮性相近，在確定了優(yōu)先浮銅的工藝流程后，選取對(duì)銅有特效的捕收劑是浮選分離目的礦物的關(guān)鍵，銅優(yōu)先浮選捕收劑種類對(duì)比試驗(yàn)采用兩段粗選作業(yè)，試驗(yàn)流程如圖1所示。銅優(yōu)先浮選捕收劑種類條件對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖1 捕收劑種類條件試驗(yàn)流程

在相同流程和用量的條件下，對(duì)比丁基銨黑藥、乙黃藥、酯－105、BP四種選擇性較好的捕收劑對(duì)該礦石中銅礦物的選擇性。由圖2可以看出，在使用BP作為捕收劑時(shí)，對(duì)該礦中的銅礦物選擇性捕收能力最好。

圖2 捕收劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果

2.2 鉛鋅異步快速浮選

2.2.1 鉛鋅常規(guī)浮選工藝流程對(duì)比

銅浮選流程采用兩次粗選、四次精選及兩段掃選作業(yè)，銅優(yōu)先浮選閉路試驗(yàn)可得到一個(gè)含 Cu 20.19%、Pb 7.64%、Zn 5.95%的銅精礦產(chǎn)品，其中銅精礦中Cu回收率76.55%，Pb回收率6.20%，Zn回收率4.42%，銅浮選閉路尾礦含Pb 2.66%、Zn 3.04%，為鉛鋅浮選的給礦。鉛鋅浮選流程主要有優(yōu)先浮選單一產(chǎn)品方案及混合浮選混合精礦產(chǎn)品方案兩種，優(yōu)先浮選工藝精礦產(chǎn)品價(jià)值高，金屬互含低，而混合精礦產(chǎn)品金屬總回收率高。在鉛鋅浮選工藝確定的過(guò)程中，優(yōu)先考慮單一精礦產(chǎn)出的工藝流程。銅優(yōu)先浮選－銅尾礦浮鉛－鉛尾礦活化浮選鋅的全流程閉路試驗(yàn)流程為銅浮選兩粗四精兩掃，銅浮選尾礦加入CaO及硫酸鋅為鋅硫礦物的抑制劑，以乙硫氮為鉛捕收劑，鉛循環(huán)為一粗兩精兩掃，鉛作業(yè)尾礦先添加適量的石灰作為黃鐵礦的抑制劑，再加入硫酸銅作為閃鋅礦的活化劑，鋅循環(huán)一粗兩精兩掃，全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 銅優(yōu)先浮選－銅尾礦浮鉛－鉛尾礦活化浮選鋅的全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

由表4可看出，采用單一精礦產(chǎn)品的流程，可得到銅精礦、鉛精礦及鋅精礦三個(gè)產(chǎn)品。鉛精礦含Pb 77.41%、Zn 4.41%，鉛精礦中鉛回收率64.56%，鋅精礦含Pb 8.48%、Zn 46.20%，鋅精礦中Zn回收率76.64%，其中損失在鋅精礦的鉛金屬回收率為15.39%，通過(guò)對(duì)該部分鋅精礦進(jìn)行光鏡檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)損失在鋅精礦的鉛主要為小于0.02 mm的方鉛礦－閃鋅礦連生體，同時(shí)對(duì)單一精礦浮選流程中鉛中1和鉛掃1混合所得的中礦進(jìn)行再磨，再磨細(xì)度為－0.039 mm占94%，再磨后的中礦進(jìn)行單體解離度檢測(cè)，檢測(cè)分析結(jié)果見表5。

表5 鉛浮選中礦再磨后單體解離度分析

由表5可看出，即使是再磨細(xì)度達(dá)到了－0.039 mm 94%，有近1/3分布于0.039 mm～0.023 mm之間，該粒級(jí)部分的單體解離度不高，致使再磨后的總中礦的總解離度為80.3%，所以細(xì)磨作業(yè)并不能有效實(shí)現(xiàn)細(xì)粒方鉛礦－閃鋅礦的單體解離。

2.2.2 鉛異步快速浮選流程的確定及鉛快速浮選動(dòng)力學(xué)研究

由表4、表5可看出，該礦中鉛鋅礦物無(wú)法徹底分離的癥結(jié)在于微細(xì)粒交代的鉛－鋅連生體通過(guò)常規(guī)細(xì)磨方式無(wú)法解離，而進(jìn)一步提高再磨細(xì)度對(duì)設(shè)備選擇及能耗上提出了更高的要求，為了既保證金屬回收率，又獲得高價(jià)值的精礦產(chǎn)品，需在鉛－鋅浮選流程上考慮新的工藝流程。根據(jù)鉛鋅礦物固有的礦石性質(zhì)，可讓已解離的、可浮性極好的方鉛礦“易選快浮”，即異步快速浮選:優(yōu)先上浮的鉛精礦作為一個(gè)高品位的鉛精礦產(chǎn)品，而快浮后的尾礦進(jìn)行強(qiáng)化回收得到一個(gè)鉛鋅混合精礦。異步快速浮選的關(guān)鍵在于高品位方鉛礦快速浮選時(shí)間的確定即浮選動(dòng)力學(xué)研究，鉛異步快速浮選動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)流程如圖3所示，所得結(jié)果見表6。

由表6可看出，采用如圖3所示的流程可實(shí)現(xiàn)部分優(yōu)先解離的方鉛礦“易浮快浮”，可看出在浮選時(shí)間為1 min時(shí)，鉛精礦中含Pb仍可達(dá)到65.11%，再延長(zhǎng)浮選時(shí)間時(shí)，鉛精礦品位急劇下降，所以鉛異步快速浮選的時(shí)間定為1 min，K1、K2、K3總精礦Pb品位68.62%，總精礦Pb回收率為32.41%，損失在總精礦的Zn回收率為1.25%。

圖3 鉛異步快速浮選動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)流程

表6 鉛異步快速浮選動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果 %

2.3 銅優(yōu)先浮選－鉛鋅異步快速浮選全流程閉路試驗(yàn)

在對(duì)比了鉛鋅單一精礦產(chǎn)品方案及鉛鋅混合精礦產(chǎn)品方案結(jié)果后，根據(jù)原礦工藝礦物學(xué)分析的結(jié)果，并在鉛浮選動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了銅優(yōu)先浮選－鉛鋅異步快速浮選－快浮尾礦鉛鋅硫混?。旄【V鉛鋅與硫分離全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖4所示，所得結(jié)果見表7。

由表7可看出，采用如圖4所示的工藝流程可獲得銅精礦、鉛精礦、鉛鋅精礦以及硫精礦四個(gè)產(chǎn)品，其中銅精礦含 Cu 23.28%、Pb 7.13%、Zn 4.25%，Cu回收率為76.22%;鉛精礦含Cu 0.71%、Pb 74.53%、Zn 5.65%，Pb回收率為32.03%，Zn回收率為 2.12%;鉛鋅混合精礦含 Cu 0.63%、Pb 17.59%、Zn 33.74%，Pb回收率為47.87%，Zn回收率為80.20%;硫精礦含 S 37.56%，S回收率為31.83%。該結(jié)果中鉛精礦及鉛鋅精礦鉛總回收率達(dá)到了80%左右，Zn的回收率高出單一精礦產(chǎn)品Zn的回收率，鉛精礦含鉛74%，達(dá)到國(guó)家一級(jí)鉛精礦質(zhì)量產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，鉛鋅混合精礦Pb+Zn＞50%，達(dá)到了國(guó)家二級(jí)鉛鋅精礦產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，相比于單一產(chǎn)品方案及混合精礦產(chǎn)品方案，采用銅優(yōu)先浮選－鉛異步快速浮選流程可有效提高該礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

圖4 銅優(yōu)先浮選－鉛鋅異步快速浮選全閉路試驗(yàn)流程

表7 銅優(yōu)先浮選－鉛鋅異步快速浮選全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

3 結(jié)論

1.青海祁連山某銅鉛鋅礦石屬?gòu)?fù)雜難選多金屬硫化礦，礦石種類多、嵌布粒度細(xì)，主要可回收目的礦物的嵌布粒度較細(xì)，選礦難度較大。

2.采用對(duì)硫化銅具有特效選擇性的BP作為銅捕收劑，可有效回收該礦石中的銅礦物，降低銅精礦的其它金屬互含，實(shí)現(xiàn)銅－鉛、銅－鋅高效、清潔分離。

3.采用異步快速浮選流程處理銅浮選尾礦是結(jié)合了該礦中鉛鋅礦物的存在形式及嵌布特性而確定的，該流程結(jié)合了傳統(tǒng)的優(yōu)浮及混浮的優(yōu)勢(shì)，獲得高品位鉛精礦、鉛鋅混合精礦產(chǎn)品，相比于單一精礦產(chǎn)品方案及混合精礦產(chǎn)品方案具有回收率高、精礦產(chǎn)品價(jià)值高的優(yōu)點(diǎn)，為企業(yè)創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益。

4.銅優(yōu)先浮選－鉛鋅異步快速浮選流程全流程閉路試驗(yàn)指標(biāo)如下:(1)銅精礦含Cu 23.28%、Pb 7.13%、Zn 4.25%，Cu回收率為76.22%;(2)鉛精礦含Cu 0.71%、Pb 74.53%、Zn 5.65%，Pb回收率為32.03%，Zn回收率為2.12%;(3)鉛鋅混合精礦含Cu 0.63%、Pb 17.59%、Zn 33.74%，Pb回收率為47.87%，Zn回收率為80.20%;鉛精礦和鉛鋅混合精礦總鉛回收率達(dá)到了79.90%;(4)硫精礦含S 37.56%，S回收率為31.85%。

［1］ 鄒健.中國(guó)金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)現(xiàn)狀及面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)［J］.中國(guó)礦業(yè)，2008，(增刊):4 －6.

［2］ 馬忠臣.提高鉛鋅礦中伴生銅回收率的工藝研究及工業(yè)應(yīng)用［J］.有色金屬(選礦部分)，2012，(2):9－12.

［3］ 艾光華，周源.細(xì)粒嵌布銅鉛鋅礦石的浮選新工藝試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2004，(10):36－40.

［4］ 路永森.銅鉛混合精礦分離的研究現(xiàn)狀與進(jìn)展［J］.世界有色金屬，2011，(3):44 －47.

［5］ 羅仙平，王淀佐，孫體昌，等.某銅鉛鋅多金屬硫化礦電位調(diào)控浮選試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2006，(6):30－35.

［6］ 陳代雄，田松鶴.復(fù)雜銅鉛鋅硫化礦浮選新工藝試驗(yàn)研究［J］.有色金屬(選礦部分)，2003，(2):1 －5.

［7］ 黃建芬.某復(fù)雜銅鉛鋅多金屬礦選礦試驗(yàn)［J］.金屬礦山，2012，(11):76 －80.