高硫鉛鋅礦選礦新工藝研究及應(yīng)用

安久長

【摘要】面對世界工業(yè)發(fā)展對鉛鋅金屬更加巨大的需求以及日益萎縮的鋅礦產(chǎn)量，對當(dāng)前我國的鉛鋅礦采選技術(shù)提出了更高的要求。只有進(jìn)一步的提升采礦效率，提升鉛鋅礦物產(chǎn)量和質(zhì)量，才能夠進(jìn)一步應(yīng)對工業(yè)發(fā)展的需求。本文介紹了高硫鉛鋅礦礦床中主要的礦物質(zhì)，并對這些礦物質(zhì)的浮選行為影響因素進(jìn)行了研究，提出了相關(guān)的工藝改進(jìn)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】高硫鉛鋅礦；浮選；抑制劑；精礦

鉛鋅金屬是當(dāng)前工業(yè)發(fā)展過程中不可替代的重金屬，隨著工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，我國對于鉛鋅礦物的需求不斷在增加。中國作為世界上鋅礦資源最為豐富的國家之一，同時(shí)也是鉛鋅精礦生產(chǎn)國，其鉛鋅工業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系到世界的鉛鋅工業(yè)發(fā)展。但日益萎縮的鋅礦產(chǎn)量面對世界工業(yè)發(fā)展更加巨大的需求，對當(dāng)前我國的鉛鋅礦采選技術(shù)提出了更高的要求。只有進(jìn)一步的提升采礦效率，提升鉛鋅礦物產(chǎn)量和質(zhì)量，才能夠進(jìn)一步應(yīng)對工業(yè)發(fā)展的需求。

一、硫化鉛鋅礦床的主要礦物

鉛鋅金屬因其類似的外電子結(jié)構(gòu)和強(qiáng)烈的親硫性，單一鉛或單一鋅礦床極少，常見于綜合性礦床之中，特別是大型、特大型礦床。我國鉛鋅礦物資源分布廣泛，經(jīng)過近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，采礦技術(shù)、采礦規(guī)模以及礦物生產(chǎn)都取得了很大的進(jìn)步，生產(chǎn)產(chǎn)能具有相對集中的特點(diǎn)，全國范圍內(nèi)現(xiàn)已經(jīng)形成了五個(gè)較大的鉛鋅生產(chǎn)基地。我國硫化礦礦床類型相對齊全，但由于成礦環(huán)境十分復(fù)雜，繼而使得礦床普遍存在較多的伴生成分，礦床所含的鉛鋅礦物含量也具有鉛低鋅高的特點(diǎn)。硫化礦床是我國鉛鋅礦物采選的主要礦床，主要鉛鋅礦物包括有原生方鉛礦和閃鋅礦以及鐵閃鋅礦。

方鉛礦具有較強(qiáng)的金屬光澤，常與閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦等共伴生，其可浮性良好，許多研究表明，方鉛礦表面元素六點(diǎn)含量是決定方鉛礦無捕收劑情況下的浮選情況。如果利用捕收劑誘導(dǎo)浮選，則會(huì)根據(jù)捕收劑的不同選擇產(chǎn)生不同的化學(xué)產(chǎn)物，在方鉛礦的浮選過程中，往往會(huì)選擇重鉻酸鉀為抑制劑，用以在銅鉛混合精礦分離時(shí)讓銅先被浮選，在對銅鉛混合精礦的分離生產(chǎn)中具有良好的分離效果。

含鐵量大于10%稱為鐵閃鋅礦，其可浮性往往取決于礦物中鐵的含量，研究表明含鐵量與閃鋅礦的可浮性有一定的關(guān)系，一般含鐵量越高，可浮性越低，但即便是純閃鋅礦，其可浮性也不高，因此定義閃鋅礦為難浮選的礦物。而在閃鋅礦水溶液中加入硫酸銅后，其表面經(jīng)過一系列的氧化行為，形成表面的硫酸銅，具有進(jìn)一步活化閃鋅礦的效用，并且有效的提升了閃鋅礦的可浮性。硫酸鋅是最常用的閃鋅礦抑制劑。

二、硫化礦物浮選行為研究

對于硫化礦物浮選行為研究主要包含了對浮選藥劑、礦漿PH值以及礦漿電位三個(gè)指標(biāo)的研究，主要的研究對象為福建金東礦業(yè)股份有限公司丁家山鉛鋅礦的方鉛礦和閃鋅礦，并采取了單礦物浮選試驗(yàn)。

1. 浮選藥劑對鉛鋅硫礦物的基本浮選行為影響

不同的浮選藥劑會(huì)產(chǎn)生不同的浮選現(xiàn)象，本文主要對不同的捕收劑和抑制劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和研究。

捕收劑選用了丁黃藥和乙硫氮兩種，按照不同的組分進(jìn)行了考察。礦漿PH值為7.0的情況下，捕收劑按照一定的速度進(jìn)行增加。單獨(dú)使用乙硫氮作為捕收劑，方鉛礦和閃鋅礦的浮選回收率都隨著捕收劑的用量增多出現(xiàn)增加的趨勢，當(dāng)藥量達(dá)到飽和的時(shí)候，趨于平穩(wěn)。單獨(dú)使用丁黃藥時(shí)，方鉛礦和閃鋅礦的礦物浮選回收率趨勢與單獨(dú)使用乙硫氮一樣，但二者的飽和計(jì)量有所不同。當(dāng)使用丁黃藥和乙硫氮1：1組分含量的捕收劑時(shí)，浮選回收率趨勢相同。相比較而言，在方鉛礦和閃鋅礦的浮選過程中，采用乙硫氮單獨(dú)捕收劑，在同樣的藥劑濃度和用量的時(shí)候，方鉛礦和閃鋅礦的最高浮選回收率最大。也就是說，乙硫氮捕收劑的選擇性較好，可用于鉛鋅硫硫化礦優(yōu)先浮選。

本節(jié)研究因?qū)嶋H生產(chǎn)和課題研究的需求，分別選取了巰基乙酸鈉、二甲基二硫代氨基甲酸鈉、腐植酸鈉三種有機(jī)抑制劑，在礦漿PH值7.0，捕收劑為單獨(dú)乙硫氮的情況下，對比三種抑制劑對方鉛礦和閃鋅礦的浮選影響。

研究表明，單獨(dú)使用三種抑制劑，兩種礦物都隨著抑制劑用量而出現(xiàn)了回收率降低的現(xiàn)象，也就是說，三種抑制劑在一定的條件下都可以被應(yīng)用之鉛鋅分離，但分量的使用不同，會(huì)產(chǎn)生抑制主要產(chǎn)物的可浮性。實(shí)際上，三種抑制劑的能力最高的為腐植酸鈉，雖低微二甲基二硫代氨基甲酸鈉。

2. 礦漿pH對鉛鋅硫礦物的浮選行為的影響

研究選用了石灰作為浮選礦漿pH調(diào)整劑，在固定捕收劑為乙硫氮的條件下，考察了不同礦漿PH值對方鉛礦、閃鋅礦可浮性的影響。研究表明，當(dāng)?shù)V漿PH=8的堿性礦漿中，對于方鉛礦和閃鋅礦的浮選都存在一定的抑制作用，但閃鋅礦的抑制作用要明顯的高于對方鉛礦的抑制，隨著礦漿PH值的不斷升高，抑制作用越來越強(qiáng)，但對于方鉛礦而言，PH=12.5作為一個(gè)臨界點(diǎn)，臨界點(diǎn)之前其抑制作用雖然有加強(qiáng)的趨勢，但趨于平穩(wěn)，臨界點(diǎn)之后，抑制作用急劇加強(qiáng)，回收率到達(dá)最低點(diǎn)。而對于閃鋅礦而言，其抑制作用相對均勻。當(dāng)PH=13時(shí)，此時(shí)的礦漿對方鉛礦以及閃鋅礦都有極強(qiáng)的抑制回收作用，即在高堿條件下，梓硫基本沒有可浮性。

三、高硫鉛鋅礦選礦工藝以及應(yīng)用

1. 高硫鉛鋅礦特性

福建金東礦業(yè)股份有限公司丁家山鉛鋅礦為多金屬硫化鉛鋅礦，對其礦石的回收的主要元素為鉛鋅，以及共伴生的金屬銀。通過對丁家山鉛鋅礦的原石取樣分析，其礦石中鋅的賦存狀態(tài)十分簡單，大部分集中在閃鋅礦產(chǎn)中，并以硫化鋅的相型存在。礦石中的鉛賦存狀態(tài)與鋅相似，大多數(shù)都以硫化鉛的形式產(chǎn)出。

丁家山鉛鋅礦鉛鋅浮選過程相對復(fù)雜，原石鉛鋅礦難選的原因來自以下幾個(gè)方面：

首先是礦石中的硫含量過高，原礦中硫元素的賦存狀態(tài)為十分容易浮選的黃鐵礦，采用常規(guī)的浮選方法，很難獲得鋅精礦和鉛精礦。

其次，原礦中黃鐵礦與閃鋅礦、方鉛礦的關(guān)系甚為密切，大多方鉛礦、閃鋅礦上包含有細(xì)小顆粒的黃鐵礦，硫化礦物間與脈石礦物關(guān)系特別密切，嵌布關(guān)系復(fù)雜，溶蝕交代現(xiàn)象嚴(yán)重。傳統(tǒng)球磨細(xì)磨后仍然含有部分方鉛礦連生體尚未單體解離，再加上黃鐵礦含量大，細(xì)粒的黃鐵礦與細(xì)粒方鉛礦、細(xì)粒鉛鋅鐵礦物連生體的浮游性相近，致使鉛回收率很難達(dá)到從物相分析得出的理論回收率。

2. 高硫化礦鉛鋅分離一般工藝流程

對于高硫化礦床上硫化鉛鋅礦的鉛鋅分離處理流程原則有三種最為主流的方式，其一就是優(yōu)先浮選原則流程，其二則是混合浮選原則，其三則是等可浮選原則。相對而言，第一種浮選原則優(yōu)于其他兩種浮選原則，符合選礦實(shí)踐中“浮易抑難”以及“浮少抑多”原則，因此被廣泛用于我國大多數(shù)的硫化鉛鋅礦選礦生產(chǎn)中。其一般性流程為：礦石——磨礦——加入浮選藥劑——浮選硫化鉛礦物——浮鉛尾礦活選——硫化鋅礦物。

3. 對浮選工藝流程的改造設(shè)計(jì)

基于丁家山鉛鋅礦難浮選的原因，結(jié)合對硫化礦物浮選行為研究，根據(jù)丁家山鉛鋅礦浮選生產(chǎn)需求，現(xiàn)提出了對浮選工藝流程的改造設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要原則和理念是利用礦石中礦物的可浮性關(guān)系，盡可能的讓大部分的“易選快浮”的單體方鉛礦和閃鋅礦產(chǎn)出大部分精礦，而“難選滿浮”的則進(jìn)行強(qiáng)化處理，浮選尾礦后產(chǎn)生黃鐵礦精礦和尾礦。針對該礦難選的原因結(jié)合丁家山鉛鋅礦現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際情況本次工藝設(shè)計(jì)著重于以下兩點(diǎn)：一方面是為了進(jìn)一步尋找新型抑制劑，部分替代石灰以減少石灰用量，在不影響前選礦指標(biāo)的前提下力求由“高堿細(xì)磨”工藝向“低堿細(xì)磨工藝”轉(zhuǎn)變，另一方面則是在試驗(yàn)過程中采用優(yōu)先浮選流程，通過詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究查明鉛浮選中方鉛礦解離度，引進(jìn)先進(jìn)的磨礦設(shè)備改進(jìn)和完善浮選工藝流程。其工藝選礦步驟如下所示：

原礦進(jìn)行鉛粗選（可選用階段磨礦方式對原礦進(jìn)行磨礦，采用乙硫氮作為捕捉劑，鉛粗選石灰用量條件調(diào)整礦漿PH值，利用留基乙酸鈉作為抑制劑）————鉛精選——粗浮選鋅（鋅浮選給礦為浮鉛尾礦，在抑制劑的作用下，鋅的品味和活性有所降低，因此需要加入的硫酸銅進(jìn)行活化，采用優(yōu)先浮選的流程，得到鋅粗精礦）——選硫（硫浮選給礦為選鋅尾礦）——鉛鋅礦高精選——尾礦精選。

該工藝流程對比丁家山鉛鋅礦傳統(tǒng)高堿優(yōu)先浮選工藝流程不同點(diǎn)主要在于以下幾點(diǎn)：

首先是在浮選工藝結(jié)構(gòu)和流程是進(jìn)一步優(yōu)化，改進(jìn)優(yōu)化后的浮選工藝將選鋅和選鉛形成兩個(gè)獨(dú)立的回爐，增加了掃選次數(shù)，繼而提升了鉛鋅精礦形成的浮選回收率。同時(shí)，當(dāng)形成了粗精鋅礦和粗精鉛礦的浮選后，剩下的尾礦將再次進(jìn)入到各自循環(huán)中再次浮選。

其次是在設(shè)備精細(xì)度上的提升，傳統(tǒng)的浮選再磨設(shè)備對于原石的再磨處理精度沒有改進(jìn)后的高，改進(jìn)工藝引用了抄襲攪拌磨處理，提升了方鉛礦的解離度。

最后是在相關(guān)藥劑的選擇上的優(yōu)化，對于抑制劑、捕捉劑的選用也更加科學(xué)，用量也更符合對最高浮選回收率的要求。

結(jié)語

作為我國重要的鉛鋅金屬生產(chǎn)基地，丁家山鉛鋅礦具有礦石儲量大，品位高等優(yōu)點(diǎn)，但原礦因其特有的高硫難選細(xì)粒浸染的特性，而使得選礦困難。本文則通過對硫化鉛鋅礦的浮選行為的研究，對其浮選工藝做出了相關(guān)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，以期進(jìn)一步提升選礦精度和選礦效率。

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