內(nèi)蒙古銀鉛鋅礦選礦試驗(yàn)研究

譚 欣，劉書杰，王中明，趙 杰

(1.北京科技大學(xué)土木與資源工程學(xué)院，北京 100083；2.礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 102628)

銀是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原材料和現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵支撐材料，廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)各個領(lǐng)域[1-2]。鉛、鋅是人類較早從鉛鋅礦石中提煉出來的金屬之一，廣泛應(yīng)用于電氣、機(jī)械、軍事、冶金、化學(xué)、輕工和醫(yī)藥業(yè)等領(lǐng)域[3]。硫化鉛鋅礦中鋅礦物所占比例通常較鉛礦物更大，而方鉛礦的可浮性較閃鋅礦的更好。因此，“抑多浮少”的浮選原理和它們的可浮性差異，決定了硫化鉛鋅礦浮選分離的主要原則為“抑鋅浮鉛”。礦石中伴生的金、銀大多富集在鉛精礦中，并在后續(xù)冶煉中得到回收。硫化鉛鋅礦浮選常用的工藝流程有鉛鋅依次優(yōu)先浮選、混合浮選再分離、等可浮分離、異步混合浮選及原生電位調(diào)控或電化學(xué)控制浮選工藝[4-5]。影響硫化鉛鋅礦浮選工藝流程選擇的最主要因素是有用礦物的嵌布特征，有價成分的種類、含量及價值。因此，硫化鉛鋅礦浮選工藝流程的確定要綜合礦石性質(zhì)、選礦指標(biāo)要求和浮選試驗(yàn)效果等因素。原生電位調(diào)控浮選工藝是利用硫化礦磨礦-浮選體系中固有電化學(xué)(氧化-還原)行為引起的電位變化，通過調(diào)節(jié)傳統(tǒng)浮選操作因素達(dá)到電位調(diào)控并改善浮選過程的工藝行為。該工藝具有流程簡單、藥劑用量少、分選指標(biāo)高、對不同類型鉛鋅硫化礦適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、環(huán)境污染少等特點(diǎn)。姚國成等[6]將原生電位調(diào)控浮選技術(shù)應(yīng)用在高原地區(qū)某硫化鉛鋅礦的選礦實(shí)踐中，鉛、鋅回收率分別提高了1.15個百分點(diǎn)和2.26個百分點(diǎn)。但由于工業(yè)上難以有效控制礦漿電位，因而目前工業(yè)應(yīng)用較少。姜美光等[7]對某鉛品位0.52%、鋅品位2.76%的低品位硫化鉛鋅礦石進(jìn)行了混合浮選和優(yōu)先浮選的對比試驗(yàn)，結(jié)果表明：采用混合浮選流程，無硫酸銅活化時，鋅回收率不高，而采用硫酸銅活化可提高鋅回收率但不利于鉛鋅分離；采用鉛、鋅順序優(yōu)先浮選流程可獲得鉛品位61.38%、含鋅1.99%、鉛回收率90.89%的鉛精礦和鋅品位57.68%、含鉛0.69%、鋅回收率90.49%的鋅精礦。內(nèi)蒙古某鉛鋅礦屬于鉛鋅銅鐵多金屬礦，含大量次生硫化礦物及部分氧化礦物，因礦石在開采、運(yùn)輸、磨礦過程中閃鋅礦被游離的Cu2+活化，使鉛、鋅浮選精礦互含嚴(yán)重，鉛、鋅精礦品位和回收率指標(biāo)均很低。以優(yōu)先浮選流程處理該礦石時，盡管以硫化鈉、硫酸鋅和亞硫酸鈉為組合抑制劑優(yōu)先選鉛，鉛精礦中鋅含量仍高達(dá)20%，而采用鉛鋅混浮再分離流程選鉛、鋅，最終獲得鉛品位為61.43%、含鋅7.07%、鉛回收率為88.80%的鉛精礦和鋅品位為46.08%、含鉛1.97%、鋅回收率為62.86%的鋅精礦，鉛、鋅回收率均提高40個百分點(diǎn)以上[8]。黃沙坪鉛鋅礦先后采用過部分混浮、全浮流程[9]，浮選指標(biāo)均不理想，而采用等可浮流程選鉛，然后對鉛等可浮尾礦進(jìn)行鋅浮選，既獲得了較好選礦指標(biāo)，又簡化了藥劑制度。凡口鉛鋅礦為復(fù)雜高鉛鋅鐵硫化礦石，有用礦物呈中細(xì)粒不均勻嵌布，分選困難[10]，經(jīng)過不斷地研究和完善，最終確立了易浮快浮+難選慢浮的流程思路，按礦物解離度、可浮性難易進(jìn)行鉛鋅快速浮選，得到高品質(zhì)的鉛精礦和鋅精礦，難分離的鉛鋅中礦合并細(xì)磨再選獲得鉛鋅混合精礦，鉛鋅尾礦浮選得硫精礦。本文針對內(nèi)蒙古某銀鉛鋅礦為試樣進(jìn)行浮選分離試驗(yàn)研究，該試樣中除主要含有自然銀、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦外，還伴生有藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、黝銅礦、硫銅銀礦、硫銻銅銀礦、硫砷銅銀礦以及少量的黃鐵礦、毒砂等硫化礦物。本文主要綜合回收銀、鉛和鋅，為礦山開發(fā)利用該類資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 試樣及研究方案

1.1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)原料為內(nèi)蒙古某含銀鉛鋅礦石。試樣中可回收的有價金屬主要為銀、銅、鉛、鋅，需回收的有價礦物主要為自然銀、黃銅礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、黝銅礦、硫銅銀礦、硫銻銅銀礦、硫砷銅銀礦、方鉛礦、閃鋅礦等。脈石礦物主要為石英、云母、長石，其次為石榴子石、磷灰石、菱鐵礦、菱錳礦、毒砂、黃鐵礦等。礦石中銀大多分布在黝銅礦、硫銅銀礦、硫銻銅銀礦、硫砷銅銀礦等銀的硫鹽礦物中，其次在方鉛礦和自然銀中。鉛主要以硫化物形式存在，占有率為95.54%。鋅主要以硫化物形式存在，占有率為95.15%。此外，礦石中還含有少量的銅，且主要以硫化銅形式存在，其中原生硫化銅中的銅占總銅的84.79%，次生硫化銅中銅占10.14%。試樣的主要元素化學(xué)分析見表1，銀、鉛、鋅、銅的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2～5。

表1 試樣的主要元素化學(xué)分析結(jié)果

注：Ag*、Au*單位為g/t。

表2 礦石中銀的化學(xué)物相分析結(jié)果

表3 礦石中鉛的化學(xué)物相分析結(jié)果

表4 礦石中鋅的化學(xué)物相分析結(jié)果

表5 礦石中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果

礦石中自然銀與黝銅礦共生關(guān)系最為密切，其次是與閃鋅礦、硫銅銀礦和方鉛礦緊密共生；硫銅銀礦常與方鉛礦、黃銅礦、硫銻銅銀礦、銀黝銅礦、硫砷銅銀礦以及閃鋅礦共生；硫銻銅銀礦常與方鉛礦、銀黝銅礦組成共生邊界較為復(fù)雜的礦物集合體，偶爾在硫銻銅銀礦邊部嵌布有白鉛礦。嵌布粒度主要分布在0.01～0.2 mm之間。

方鉛礦除呈中粗粒不規(guī)則狀獨(dú)立嵌布在脈石礦物中外，常與閃鋅礦、黃銅礦、黝銅礦、黃鐵礦、毒砂之間緊密共生，偶爾可見少部分細(xì)粒方鉛礦獨(dú)立嵌布在脈石礦物中。粒度多分布在0.03～0.4 mm之間，最大粒度可達(dá)15 mm。

礦石中閃鋅礦的嵌布粒度不均勻，中粗粒閃鋅礦較為常見且呈不規(guī)則狀嵌布在脈石礦物中；也常與方鉛礦、黃銅礦、黝銅礦緊密共生，常與中粗粒黝銅礦呈簡單的共邊結(jié)構(gòu)一同嵌布在脈石礦物中，偶爾可見細(xì)粒閃鋅礦與硫銻銅銀礦、銀黝銅礦等礦物共生；也常與毒砂共生，偶爾在中粗粒閃鋅礦中見有細(xì)粒的毒砂包裹體。粒度較粗，多數(shù)粒度分布在0.05 mm以上，最大粒度達(dá)20 mm以上。

礦石中黃銅礦主要與方鉛礦、閃鋅礦、黝銅礦及毒砂共生，極少與黃鐵礦共生，偶爾可見粗粒黃銅礦獨(dú)立嵌布在脈石礦物中。中粗粒黃銅礦常常包裹細(xì)粒的黝銅礦(含銀)、方鉛礦、銅藍(lán)以及脈石礦物與中等粒度、粗粒閃鋅礦及方鉛礦共生，部分呈不規(guī)則狀與細(xì)粒毒砂緊密共生。細(xì)粒黃銅礦以包裹體的形式嵌布在閃鋅礦中或呈不規(guī)則狀沿閃鋅礦與方鉛礦粒間嵌布。粒度主要分布在0.02～0.3 mm之間，最大粒度0.4 mm。

礦石中毒砂主要是呈自形、半自形晶獨(dú)立嵌布在脈石礦物中，其次是與閃鋅礦共生，少量與黃銅礦、方鉛礦共生。粒度主要分布在0.01～0.2 mm之間。

礦石中黃鐵礦主要是呈半自形晶獨(dú)立嵌布在脈石礦物中，與閃鋅礦、方鉛礦及黃銅礦間的共生關(guān)系簡單。粒度主要分布在0.02～0.2 mm之間。

1.2 試驗(yàn)方案

試樣為含有少量銅的鉛鋅硫化礦石，就銅、鉛、鋅硫化礦物而言，可供選擇的浮選分離方案主要有：①銅、鉛、鋅依次優(yōu)先浮選[11]；②銅鉛混浮再分離-鋅浮選[12-14]；③銅鉛鋅全混合浮選-銅與鉛鋅分離[15]。根據(jù)本研究試樣的性質(zhì)，對于這種銅含量較低而鉛鋅品位較高的硫化礦的分離，試驗(yàn)采用銅鉛混浮再分離-鋅浮選的分離工藝。

1.3 試驗(yàn)方法與設(shè)備

試驗(yàn)采用XMQ-240×90錐形球磨機(jī)進(jìn)行磨礦，采用XFD系列單槽浮選機(jī)和XFG系列掛槽浮選機(jī)進(jìn)行浮選，容積分別為1.5 L和0.75 L。試驗(yàn)用水為北京自來水，試驗(yàn)所用浮選藥劑石灰、水玻璃、硫酸鋅、亞硫酸鈉、硫酸銅、BK306、BK906、BK-201均為工業(yè)純，其中BK306、BK906和BK-201為北京礦冶研究總院研發(fā)，BK306為硫化銅礦物的選擇性捕收劑，BK906在弱堿性下對銅、鉛等硫化礦物有良好的選擇性捕收作用，而對黃鐵礦和毒砂的捕收力較弱。水玻璃、硫酸銅和BK906配成1%的溶液加入，油類藥品BK306和BK-201、固體調(diào)整劑石灰、硫酸鋅和亞硫酸鈉直接加入。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

在前期探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定采用BK306和BK906作為銅鉛混選的捕收劑，BK906作為鋅浮選的捕收劑，硫酸鋅和亞硫酸鈉組合作為鋅的抑制劑，石灰作為黃鐵礦和毒砂的浮選抑制劑，硫酸銅作為鋅的活化劑，采用銅鉛混浮再分離-鋅浮選的原則流程進(jìn)行鉛鋅分離試驗(yàn)，并進(jìn)行了一系列的條件試驗(yàn)。

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

銀、銅、鉛、鋅礦物單體解離是提高選礦指標(biāo)的基本條件，而磨礦的目的在于使它們充分單體解離，為此進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)，磨礦細(xì)度條件試樣流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可見，在磨礦細(xì)度(-74 μm)小于70%時，隨著磨礦細(xì)度的增加銅鉛粗精礦中銀、銅、鉛和鋅的回收率均緩慢提高，銀、銅、鉛和鋅品位基本不變；當(dāng)磨礦細(xì)度大于70%以后，銀、銅和鉛的回收率均變化不大，銀、銅和鉛品位呈下降趨勢，而鋅的回收率繼續(xù)提高，鋅品位變化不大。說明對于本礦石粗磨即可獲得較好的銅鉛浮選指標(biāo)。綜合考慮，銅鉛混合粗選磨礦細(xì)度以-74 μm占65%為宜。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

圖2 磨礦細(xì)度對銅鉛浮選指標(biāo)的影響

圖3 BK906對銅鉛浮選指標(biāo)的影響

2.2 銅鉛混合粗選條件試驗(yàn)

2.2.1 捕收劑用量試驗(yàn)

按照如圖1所示流程改變銅鉛混浮捕收劑BK906用量進(jìn)行對比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。從圖3可知，在捕收劑BK906用量小于60 g/t時，隨著BK906用量的增加銅鉛粗精礦中銅和鉛的回收率、鋅品位和回收率均逐漸提高，而銅、鉛品位則逐漸降低；當(dāng)BK906用量大于60 g/t以后，銅、鉛、鋅的回收率和鋅品位均變化不大，而銅、鉛品位繼續(xù)降低。綜合考慮，銅鉛混合粗選捕收劑BK906用量以60 g/t為宜。

2.2.2 抑制劑用量試驗(yàn)

按圖1流程，改變鋅抑制劑硫酸鋅和亞硫酸鈉用量進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。從圖4可知，與單獨(dú)使用硫酸鋅相比，以硫酸鋅與亞硫酸鈉2∶1組合(硫酸鋅用量為2 000 g/t，亞硫酸鈉用量為1 000 g/t)的抑鋅效果更佳，此時銅鉛粗精礦鉛品位為31.26%、回收率為92.59%，銅品位為0.95%、回收率為79.16%，鋅含量為7.74%、回收率僅為28.17%。

2.2.3 銅鉛粗精礦精選抑制劑試驗(yàn)

為降低銅鉛精礦中雜質(zhì)鋅含量，進(jìn)行了銅鉛粗精礦精選抑制劑組合(硫酸鋅:亞硫酸鈉=2∶1)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。從圖5可知，隨著硫酸鋅與亞硫酸鈉組合抑制劑用量的增加，銅鉛混合精礦鋅含量和回收率均顯著降低，銅、鉛品位逐漸提高，而銅、鉛的作業(yè)回收率下降幅度較小。綜合考慮，銅鉛粗精礦精選抑制劑用量以硫酸鋅1 300 g/t+亞硫酸鈉650 g/t(總用量1 950 g/t)為宜。

圖4 抑制劑用量對銅鉛浮選指標(biāo)的影響

圖5 抑制劑對銅鉛粗精礦精選指標(biāo)的影響

2.2.4 銅鉛粗精礦精選再磨細(xì)度試驗(yàn)

工藝礦物學(xué)研究表明，在粗選磨礦細(xì)度為-74 μm占65%的情況下，仍有21.62%的銅礦物與鋅礦物連生，6.23%的鉛礦物與鋅礦物連生，為了使其充分解離，開展了銅鉛粗精礦再磨精選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。從圖6可見，銅鉛粗精礦不磨(-38 μm占64%)直接精選時，經(jīng)過兩次精選所獲銅鉛混合精礦含鉛60%左右，但含鋅達(dá)8.06%，鋅作業(yè)回收率達(dá)54.57%；在銅鉛粗精礦再磨細(xì)度(-38 μm)小于90%時，隨著再磨細(xì)度的增加銅鉛混合精礦鋅含量和回收率、銅和鉛的回收率逐漸降低，而銅和鉛品位則逐漸提高；當(dāng)再磨細(xì)度大于90%以后，銅鉛混合精礦銅、鉛、鋅的品位和回收率均變化不大。綜合考慮，適宜的再磨細(xì)度為-38 μm占90%，此時，兩次精選所獲銅鉛混合精礦鉛品位為70.44%、作業(yè)回收率為88.56%，銅品位為1.39%，鋅含量為2.78%、作業(yè)回收率僅為14.63%。

圖6 再磨細(xì)度對銅鉛粗精礦精選指標(biāo)的影響

2.3 銅鉛浮選分離探討

銅鉛混合浮選粗精礦精選兩次后作為銅鉛浮選分離給礦。采用重鉻酸鉀進(jìn)行了“抑鉛浮銅”探索試驗(yàn)研究，未能實(shí)現(xiàn)銅鉛混合精礦的有效分離。其原因可能是：①銅礦物與方鉛礦相比，礦物含量較低(方鉛礦6.70%，含銅礦物0.56%)；②銅礦物只有在較細(xì)的磨礦條件下才能單體解離(磨礦細(xì)度為-74 μm占65%時，硫化銅礦物的單體解離度僅為53.80%，且主要與方鉛礦、閃鋅礦連生；磨礦細(xì)度為-74 μm占90%時，硫化銅礦物、方鉛礦的單體解離度分別為80.56%、95.36%)，大部分硫化銅礦物雖單體解離，但可能造成次生硫化銅礦物和方鉛礦過磨，且銅礦物產(chǎn)出的粒度多數(shù)小于0.03 mm，細(xì)粒級硫化銅礦物、方鉛礦的浮游性十分接近，其分離本身就比較困難。銅鉛分離有待于進(jìn)一步研究。

2.4 鋅粗選條件試驗(yàn)

2.4.1 硫酸銅用量試驗(yàn)

銅鉛混合浮選尾礦作為鋅浮選給礦(下同)。為了強(qiáng)化對經(jīng)過抑制的鋅礦物的捕收，采用硫酸銅作為活化劑，按照如圖7所示流程進(jìn)行了鋅粗選硫酸銅用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。由圖8中可知，硫酸銅對鋅浮選指標(biāo)影響較大，當(dāng)不添加硫酸銅時，鋅的作業(yè)回收率僅有76.32%；添加硫酸銅后鋅的作業(yè)回收率迅速提高，當(dāng)硫酸銅用量為100 g/t時，鋅的作業(yè)回收率達(dá)到91%以上。

圖7 鋅粗選試驗(yàn)流程

圖8 硫酸銅用量對鋅浮選指標(biāo)的影響

2.4.2 鋅粗選石灰用量試驗(yàn)

石灰對黃鐵礦等硫化鐵礦物以及毒砂等硫砷礦物具有較強(qiáng)的抑制作用，且具有價廉、易得和無毒等特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于選礦生產(chǎn)實(shí)踐。由于該礦石中含有一定量的黃鐵礦和毒砂，因此按圖7流程進(jìn)行了鋅粗選石灰用量試驗(yàn)，結(jié)果如圖9所示。從圖9可見，隨著石灰用量的增加鋅粗精礦中鋅的品位逐漸提高，鋅的回收率在石灰用量小于2 000 g/t時也逐漸增加，當(dāng)石灰用量大于2 000 g/t以后則迅速降低。因此，鋅粗選適宜的石灰用量為2 000 g/t。

圖9 石灰用量對鋅浮選指標(biāo)的影響

圖10 捕收劑BK906用量對鋅浮選指標(biāo)的影響

2.4.3 鋅粗選捕收劑用量試驗(yàn)

按照如圖7所示流程，進(jìn)行了鋅粗選捕收劑BK906用量試驗(yàn)，結(jié)果如圖10所示。從圖10中可見，BK906用量以100 g/t左右為宜。

2.4.4 鋅粗精礦精選再磨細(xì)度試驗(yàn)

由于鋅粗選段所獲鋅粗精礦的鋅品位僅為23%左右，加之礦石中含有的毒砂與黃鐵礦嵌布粒度較細(xì)，為提高鋅精礦品位，并降低鋅精礦中雜質(zhì)砷含量，對鋅粗精礦進(jìn)行了精選再磨細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果如圖11所示。從圖11可知，鋅粗精礦不磨(-45 μm占67%)直接精選時，經(jīng)過兩次精選所獲鋅精礦含鋅56%左右，但含砷達(dá)0.66%；鋅粗精礦再磨后有利于提高鋅品位和降低鋅精礦中雜質(zhì)砷含量。綜合考慮，鋅精選再磨細(xì)度以-45 μm占82%為宜。

2.4.5 鋅粗精礦精選石灰用量試驗(yàn)

為進(jìn)一步提高鋅精礦鋅品位和降低精礦中雜質(zhì)砷含量，進(jìn)行了鋅粗精礦精選石灰用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖12所示。由圖12中可見，添加適量石灰可

以得到更高品位的鋅精礦，并能降低鋅精礦中雜質(zhì)砷含量。綜合考慮，石灰用量以600 g/t為宜。

圖11 再磨細(xì)度對鋅粗精礦精選指標(biāo)的影響

圖12 石灰用量對鋅粗精礦精選指標(biāo)的影響

2.5 閉路試驗(yàn)

采用銅鉛混合浮選—鋅浮選的工藝流程，在磨礦細(xì)度為-74 μm占65%，銅鉛混浮一次粗選、兩次掃選、銅鉛粗精礦再磨(-38 μm占90%)后三次精選，鋅一次粗選、兩次掃選、鋅粗精礦再磨(-45 μm占82%)后三次精選的條件下進(jìn)行全流程閉路試驗(yàn)，獲得含鉛76.63%、含銀3 659.74 g/t、鉛回收率為91.50%、銀回收率為87.11%的鉛精礦，含鋅55.48%、含鋅282.84 g/t、鋅回收率為89.15%的鋅精礦(表2)。

表2 閉路試驗(yàn)研究結(jié)果

3 結(jié) 論

1) 試樣為含銀鉛鋅硫化礦石。需回收的目的礦物主要為自然銀、黃銅礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、黝銅礦、硫銅銀礦、硫銻銅銀礦、硫砷銅銀礦、方鉛礦、閃鋅礦等。脈石礦物主要為石英、云母、長石，其次為

石榴子石、磷灰石、菱鐵礦、菱錳礦、毒砂、黃鐵礦等。

2) 采用銅鉛混合浮選-鋅浮選的工藝實(shí)現(xiàn)了礦樣中銀、鉛、鋅的浮選綜合回收。閉路試驗(yàn)獲得鉛精礦含鉛76.63%、含銀3 659.74 g/t、鉛、銀回收率分別為96.44%、87.11%；鋅精礦含鋅55.48%、含銀282.84 g/t、鋅回收率為89.15%。

3) 本次試驗(yàn)沒有實(shí)現(xiàn)銅鉛混合精礦有效的浮選分離，有待于進(jìn)一步研究。

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