姚家?guī)X復(fù)雜銅鉛鋅多金屬礦選礦試驗(yàn)研究*

王周和，江 峰

（1.銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司 技術(shù)中心，安徽 銅陵 244000；2.湖南有色金屬研究院，湖南 長(zhǎng)沙 410000）

1 引言

銅、鉛、鋅是國(guó)民生產(chǎn)必不可少的三種重要金屬，廣泛應(yīng)用于電池、合金、電氣、國(guó)防等領(lǐng)域。中國(guó)目前是全球最大的銅、鉛、鋅消費(fèi)大國(guó)，且隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)仍呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢(shì)［1-3］。雖然中國(guó)的銅、鉛、鋅資源儲(chǔ)量均處于世界前列，但主要以伴生硫化礦石為主，且嵌布粒度細(xì)，給分離帶來(lái)了極大的難度［4］，目前主要采用浮選方法進(jìn)行綜合回收［5-9］，但通常存在精礦品質(zhì)不高的問(wèn)題。姚家?guī)X銅鉛鋅礦礦產(chǎn)資源豐富，銅、鉛、鋅、金、銀等金屬儲(chǔ)量大，具有巨大的開(kāi)采利用價(jià)值。但該礦礦石性質(zhì)復(fù)雜、多變，屬?gòu)?fù)雜難選銅鉛鋅多金屬硫化礦［10］。因此制定合理的選礦工藝對(duì)其進(jìn)行綜合回收，具有重要意義。

2 試驗(yàn)材料

2.1 試料性質(zhì)

試料采自安徽銅陵姚家?guī)X，為銅鉛鋅伴生硫化礦。試料多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、菱鐵礦和黃銅礦等；脈石礦物主要為方解石、石英、白云石等。銅、鉛、鋅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2、表3、表4。光學(xué)顯微鏡分析結(jié)果見(jiàn)圖1。

表1 原礦多元素分析結(jié)果 %

表2 銅物相分析結(jié)果 %

表3 鉛物相分析結(jié)果 %

表4 鋅物相分析結(jié)果 %

圖1 原礦光學(xué)顯微鏡分析結(jié)果

由表1、表2、表3和表4可知，該礦樣中的有價(jià)金屬主要為銅、鉛、鋅，其含量分別為0.61%、0.45%和1.80%，金、銀作為綜合回收對(duì)象。其中銅主要以硫化銅形式存在，占93.34%，其余以氧化銅形式存在；有80.00%的鉛以硫化鉛形式存在，另有10.00%和5.00%的鉛分別以氧化鉛和硫酸鉛形式存在；硫化鋅占鋅總量的92.73%。圖1所示的光學(xué)顯微鏡分析結(jié)果表明，黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦嵌布關(guān)系復(fù)雜，有的甚至相互包裹，且嵌布粒度較細(xì)。

2.2 試驗(yàn)試劑及設(shè)備

試驗(yàn)主要試劑有石灰、亞硫酸鈉、硫酸鋅、CMC、硫酸銅、硫酸、Z-200、25號(hào)黑藥、乙硫氮、丁銨黑藥、丁黃藥、MIBC、SN。

試驗(yàn)設(shè)備有XFD型3.0、0.75、0.5L浮選機(jī)、XMQ-67型240×90錐形球磨機(jī)、DC-5C型真空過(guò)濾機(jī)、以及MBE電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱等。

3 試驗(yàn)結(jié)果

銅鉛混合硫化礦常采用優(yōu)先浮選和混浮分離兩種原則流程。首先對(duì)該礦進(jìn)行兩種浮選流程的對(duì)比試驗(yàn)，隨后考察磨礦細(xì)度、捕收劑種類(lèi)及用量、抑制劑用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響，確定最優(yōu)條件。在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上最終進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小型閉路試驗(yàn)。

3.1 原則流程對(duì)比試驗(yàn)

為確定該復(fù)雜硫化礦的最佳浮選原則流程，進(jìn)行了銅鉛優(yōu)先浮選和銅鉛混浮—分離兩種流程的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)工藝流程及藥劑制度見(jiàn)圖2、圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，銅鉛優(yōu)先浮選流程獲得的銅精礦中鉛、鋅含量較混浮—分離流程更低，且銅回收率更高；同時(shí)由于原礦銅含量高于鉛含量，不利于銅鉛混合精礦后續(xù)的抑鉛浮銅作業(yè)。因此，確定對(duì)該礦采用優(yōu)先浮選流程。

圖2 銅鉛優(yōu)先浮選工藝流程

圖3 銅鉛混浮—分離工藝流程

表5 浮選方案試驗(yàn)結(jié)果%

3.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

為確定該礦浮選的最佳磨礦細(xì)度，進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)。試驗(yàn)采用的工藝流程及藥劑制度見(jiàn)圖4，磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知，隨著磨礦細(xì)度的提高，銅、鉛、鋅品位均波動(dòng)不大，銅、鋅回收率逐漸升高，鉛回收率先升高后降低。當(dāng)磨礦細(xì)度為-74μm、70%時(shí)，銅、鋅回收率上升幅度趨于平穩(wěn)，而鉛回收率達(dá)到最大值，因此該礦的最佳磨礦細(xì)度為-74μm占70%。

圖4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)工藝流程

圖5 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

圖6 亞硫酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

3.3 亞硫酸鈉用量試驗(yàn)

亞硫酸鈉對(duì)方鉛礦和閃鋅礦均具有一定抑制效果，同時(shí)對(duì)黃銅礦浮選沒(méi)有影響［11］。因此，試驗(yàn)將其作為銅浮選作業(yè)中鉛的選擇性抑制劑，并對(duì)其進(jìn)行了用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)采用一段銅粗選流程，磨礦細(xì)度為-74μm占70%；石灰用量為1000g/t；硫酸鋅用量為1000g/t；Z-200用量為20g/t；浮選時(shí)間為3min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可知，隨著亞硫酸鈉用量的增大，銅粗精礦中銅的品位逐漸上升，鉛的損失率逐漸降低，銅的回收率先升高后下降，當(dāng)亞硫酸鈉用量為500g/t時(shí)，銅回收率到達(dá)最高點(diǎn)。綜合考慮，確定亞硫酸鈉用量為500g/t。

3.4 鉛浮選捕收劑種類(lèi)及用量試驗(yàn)

該礦鉛低硫高，給鉛浮選作業(yè)帶來(lái)了較大困難，因此需篩選出適宜的鉛浮選捕收劑及其用量。本文進(jìn)行了乙硫氮、25號(hào)黑藥、丁銨黑藥三種鉛常用捕收劑的對(duì)比試驗(yàn)研究，試驗(yàn)對(duì)銅浮選尾礦進(jìn)行一段鉛粗選作業(yè)，硫酸鋅作為鋅抑制劑，用量為1000g/t；捕收劑用量為10g/t；捕收劑為乙硫氮和丁銨黑藥時(shí)，石灰用量為1000g/t，捕收劑為25號(hào)黑藥時(shí)，石灰用量為0g/t；浮選時(shí)間為2min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7、圖8。

由圖7可知，三種捕收劑獲得的鉛粗精礦鉛作業(yè)回收率相近，其中25號(hào)黑藥作捕收劑時(shí)鉛品位明顯高于其他兩種捕收劑，因此鉛浮選捕收劑選用25號(hào)黑藥。由圖8可知，隨著25號(hào)黑藥用量的增大，鉛粗精礦品位先升高后下降，鉛回收率急劇上升后趨于平緩，當(dāng)用量為15g/t時(shí)，鉛粗精礦含Pb 14.06%，鉛作業(yè)回收率為63.81%，繼續(xù)增大用量后鉛作業(yè)回收率升高不明顯，因此確定鉛粗選25號(hào)黑藥用量為15g/t。

圖7 鉛捕收劑種類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果

圖8 鉛捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

3.5 鋅浮選硫酸銅用量試驗(yàn)

硫酸銅是閃鋅礦的常用活化劑，但過(guò)量的硫酸銅會(huì)導(dǎo)致黃鐵礦的大量上浮，影響鋅精礦品質(zhì)。試驗(yàn)對(duì)鉛尾礦浮鋅進(jìn)行了硫酸銅用量試驗(yàn)，試驗(yàn)采用一段鋅粗選流程，石灰用量為2000g/t；捕收劑丁黃藥用量為20g/t；浮選時(shí)間為3min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 鋅浮選硫酸銅用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖9可知，隨著硫酸銅用量的增大，鋅粗精礦品位鋅逐漸下降，鋅作業(yè)回收率先急劇升高后趨于平穩(wěn)，在用量為50g/t時(shí)接近最大值，因此確定鋅粗選硫酸銅用量為50g/t。

3.6 閉路試驗(yàn)

在探索試驗(yàn)和條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室小型閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)工藝流程和藥劑制度見(jiàn)圖10，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，閉路試驗(yàn)可獲得含Cu 22.98%，含Pb 2.53%的銅精礦，銅回收率為86.86%；含Pb 45.40%的鉛精礦，鉛回收率為62.15%；含Zn 50.18%的鋅精礦，鋅回收率為88.04%；含S 45.15%，硫回收率為76.09%的硫精礦。銅精礦和鉛精礦中金、銀的總回收率分別為42.51%和65.27%。

圖10 閉路試驗(yàn)工藝流程

4 結(jié)論

（1）原礦含銅0.61%、含鉛0.45%、含鋅1.80%、含硫11.38%，為主要回收對(duì)象。黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦間的嵌布關(guān)系密切，為復(fù)雜銅鉛鋅伴生硫化礦。

（2）針對(duì)該礦銅硫含量高、鉛含量低的特點(diǎn)，采用優(yōu)先浮選流程對(duì)其進(jìn)行綜合回收，實(shí)驗(yàn)室小型閉路試驗(yàn)可獲得含Cu 22.98%、含Pb 2.53%的銅精礦，銅回收率為86.86%；含Pb 45.40%的鉛精礦，鉛回收率為62.15%；含Zn 50.18%的鋅精礦，鋅回收率為88.04%；含S 45.15%，硫回收率為76.09%的硫精礦。

表6 閉路試驗(yàn)結(jié)果%

（3）該工藝流程充分回收了礦石中的有價(jià)元素，工藝流程及藥劑制度先進(jìn)，選礦指標(biāo)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，為復(fù)雜難選高硫低鉛多金屬硫化礦的綜合回收利用提供具有廣泛應(yīng)用的研究成果。