某難選銅鉛鋅多金屬硫鐵礦選礦試驗

孫 康 錢有軍

(1.西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司；2.中鋼集團安徽天源科技股份有限公司)

我國有色礦產資源豐富，但近年隨著礦山的過度開采，礦石品位逐年降低，礦石性質也越來越復雜，難選多金屬礦石所占比例越來越大，如何實現(xiàn)難選多金屬礦石的綜合利用是目前選礦領域的難點之一[1-2]。以某銅鉛鋅復雜難選多金屬硫鐵礦為研究對象進行了選礦工藝試驗研究，確定了適合該礦石分選的工藝流程及藥劑制度，實現(xiàn)了對該難選多金屬礦的綜合利用，并獲得了滿意的試驗指標。

1 礦石性質

某銅鉛鋅復雜難選多金屬硫鐵礦的主要有價礦物分別為銅、鉛、硫、鐵等，礦石中主要金屬礦物為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等；石英、方解石、輝石等為脈石的主要組成部分。礦石中礦物賦存形式復雜，銅礦物以黃銅礦為主，鉛礦物以方鉛礦為主，鋅礦物主要為閃鋅礦和鐵閃鋅礦，硫鐵礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦和少量磁鐵礦。原礦化學多元素分析結果見表1。

表1 原礦化學多元素分析結果 %

2 選礦試驗研究

該礦石含硫、鐵高，但銅、鉛、鋅含量較低，并且富含較多的磁黃鐵礦、鐵閃鋅礦，很大程度影響了銅鉛鋅硫精礦產品的品位。針對該礦礦石性質，最終選定銅、鉛、鋅、硫依次優(yōu)先浮選工藝流程。而且礦石中鋅礦物大多以鐵閃鋅礦的形式存在，一部分硫礦物以磁黃鐵礦的形式存在，鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦致密連生，嵌布特征復雜，同時二者可浮性相近，采用單一浮選法難以實現(xiàn)兩者的有效分離[3-4]，鋅精礦產品質量較差。前期探索試驗發(fā)現(xiàn)，磁選可有效降低鋅精礦中的硫、鐵品位，并提高鋅的品位。因此，鋅精選時采用浮—磁聯(lián)合工藝。

2.1 銅浮選試驗

2.1.1 磨礦細度試驗

磨礦細度決定了有價金屬礦物與脈石礦物及金屬礦物之間單體是否充分解離，對提高銅浮選指標尤為關鍵。試驗在石灰作pH值調整劑用量為1 000 g/t、硫酸鋅和亞硫酸鈉作組合抑制劑用量為(400+200)g/t、LP-01作捕收劑用量為28 g/t、2#油作起泡劑用量為21 g/t的條件下，考察磨礦細度對銅浮選指標的影響，試驗流程見圖1，試驗結果見圖2。

圖1 磨礦細度試驗流程

圖2 磨礦細度對銅浮選指標的影響

由圖2可見，隨磨礦細度的增加，銅粗精礦中的鉛、鋅含量基本沒有變化，銅品位變化不明顯，但銅回收率升高；當磨礦細度為-0.074 mm 75%時，銅粗精礦中的銅回收率為38.19%，此后若繼續(xù)增大磨礦細度，銅回收率升高不明顯；綜合考慮，選取銅粗選磨礦細度-0.074 mm 75%較為合適。

2.1.2 銅捕收劑種類試驗

為實現(xiàn)銅礦物的優(yōu)先浮選，銅粗選捕收劑的選擇是關鍵。為此，在磨礦細度為-0.074 mm 75%、捕收劑用量均為28 g/t、石灰作pH值調整劑用量為1 000 g/t、硫酸鋅和亞硫酸鈉作組合抑制劑用量為(400+200)g/t、2#油作起泡劑用量為21 g/t的條件下，考察LP-01、Z-200、BK301和丁基黃藥對銅選別指標的影響。試驗流程見圖1，試驗結果見表2。

由表2可知，各種捕收劑均對銅礦物有一定的捕收能力，其中LP-01對銅礦物的選擇性最好，可獲得含銅4.22%，銅回收率為38.19%的銅精礦，浮選指標最佳；因此，選取LP-01作銅粗選的捕收劑。

表2 捕收劑種類對銅浮選指標的影響 %

2.1.3 LP-01用量試驗

在磨礦細度為-0.074 mm 75%、石灰作pH值調整劑用量為1 000 g/t、硫酸鋅和亞硫酸鈉作組合抑制劑用量為(400+200)g/t、2#油作起泡劑用量為21 g/t的條件下，考察LP-01用量對銅浮選指標的影響，試驗流程見圖1，試驗結果見圖3。

由圖3可見，隨LP-01用量的增加，銅、鉛、鋅的回收率均升高；當LP-01用量為35 g/t時，銅選別指標最好，因此選取LP-01用量為35 g/t較合適。

2.2 鉛浮選試驗

2.2.1 鉛捕收劑種類及用量試驗

為了實現(xiàn)鉛礦物的優(yōu)先浮選，鉛粗選捕收劑種類的選擇是關鍵。為此，在礦漿pH值為10.0，即石灰用量為1 000 g/t、硫酸鋅用量為400 g/t、亞硫酸鈉用量為200 g/t、2#油用量為21 g/t的條件下進行捕收劑種類及用量試驗，試驗結果見表3。

圖3 LP-01用量對銅浮選指標的影響

由表3可知，各種捕收劑均對鉛礦物有一定的捕收作用，其中乙硫氮對鉛礦物的選擇性最好；同時，通過乙硫氮用量試驗發(fā)現(xiàn)，當乙硫氮用量為40 g/t時，可獲得含鉛9.59%，鉛回收率為75.69%的鉛精礦，指標最佳；因此，選取乙硫氮為鉛后續(xù)浮選的捕收劑。

表3 捕收劑種類對鉛浮選指標的影響

2.2.2 鉛精選試驗

鉛浮選采用1粗3精2掃工藝流程，為得到合格品位的鉛精礦，進行了鉛粗精礦精選次數(shù)試驗，精選時添加石灰作為pH值調整劑以及硫礦物的抑制劑，同時添加ZnSO4+Na2SO3組合抑制劑，在礦漿pH值為11.0時，鉛粗精礦經過3次精選后可獲得品位較高的鉛精礦，此時可獲得含鉛49.16%，鉛回收率為54.80%的鉛精礦。

2.3 鋅浮選試驗

2.3.1 鋅粗選硫酸銅用量試驗

由于鋅礦物在優(yōu)先浮選鉛礦物時受到了強烈的抑制，所以鋅礦物浮選采用硫酸銅進行活化，試驗以石灰作pH值調整劑用量為2 000 g/t、丁基黃藥作捕收劑用量為50 g/t，主要考察活化劑硫酸銅用量對鋅浮選的影響。試驗結果見圖4。

由圖4可見，隨硫酸銅用量的增加，鋅粗精礦中鋅回收率升高，綜合考慮當硫酸銅用量為200 g/t時，鋅浮選指標最佳；因此，后續(xù)試驗中選取硫酸銅用量200 g/t為宜。

圖4 硫酸銅用量對鋅浮選的影響

2.3.2 鋅精選試驗

鋅精選時單加石灰作抑制劑效果較差，鋅精礦品位提高不明顯，主要原因是鋅粗精礦中含有大量的磁黃鐵礦，而石灰對磁黃鐵礦抑制效果較差，當加入適量的組合抑制劑(氯化鈣+腐殖酸鈉)配合石灰作抑制劑時，鋅品位有一定幅度的提高，但仍未達到合格鋅精礦的要求。由于鐵閃鋅礦與磁黃鐵礦可浮性相近，考慮到礦石中磁黃鐵礦對鋅硫分離的干擾，采用單一浮選法難以實現(xiàn)鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的有效分離。通過試驗發(fā)現(xiàn)，鋅精選采用浮—磁聯(lián)合精選工藝，可實現(xiàn)鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的有效分離，并獲得質量較好的鋅精礦。鋅精選采用單一浮選精選工藝(工藝1)，即以石灰+氯化鈣+腐殖酸鈉作抑制劑，精選4次；鋅精選采用浮—磁聯(lián)合精選工藝(工藝2)，即浮選以石灰+氯化鈣+腐殖酸鈉作抑制劑，精選4次，然后增加一段磁選精選，磁場強度為159.24 kA/m。兩種工藝試驗結果見表4。

表4 兩種工藝鋅精選試驗指標 %

由表4可知，鋅精選采用浮—磁聯(lián)合精選工藝，可以實現(xiàn)鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的有效分離，鋅精礦中的鋅品位可顯著提高；鋅浮選采用1次粗選、4次浮選精選、1次磁選精選、2次掃選的工藝流程，可獲得含鋅47.96%、鋅回收率為69.00%，含硫26.52%、硫分布率為17.31%的鋅精礦，含鋅1.44%、鋅分布率為3.08%、含硫29.95%、硫回收率為29.09%的硫鐵精礦。

2.4 硫浮選試驗

在黃鐵礦捕收劑中丁基黃藥的使用最廣，也是最廉價的捕收劑。硫浮選時確定以丁基黃藥作為捕收劑。黃鐵礦在銅、鉛、鋅循環(huán)中受到了石灰的抑制，因此浮選之前首先采用硫酸降低礦漿pH值，活化黃鐵礦。硫浮選以硫酸作pH值調整劑用量為2 000 g/t，丁基黃藥作捕收劑用量為60 g/t，硫浮選采用1粗2精2掃的工藝流程，可獲得含硫41.13%，硫回收率為43.77%的硫精礦。

2.5 銅—鉛—鋅—硫依次優(yōu)先浮選開路試驗

在條件試驗的基礎上，采用銅、鉛、鋅、硫優(yōu)先浮選工藝，即銅浮選采用1粗3精2掃，鉛浮選采用1粗3精2掃，鋅浮選采用1粗、3次浮選精選、1次磁選精選、2次掃選，硫浮選采用1粗2精2掃工藝，開路試驗可獲得含銅14.09%、銅回收率為31.83%的銅精礦；含鉛49.16%、鉛回收率為54.80%的鉛精礦；含鋅47.96%、鋅回收率為58.03%的鋅精礦；含硫41.13%，硫回收率為43.77%的硫精礦。

2.6 銅—鉛—鋅—硫優(yōu)先浮選工藝閉路試驗

根據(jù)條件試驗及開路試驗所確定的各工藝條件和藥劑制度，進行全流程閉路試驗，工藝流程及藥劑制度見圖5，試驗結果見表5。

表5 銅—鉛—鋅—硫依次優(yōu)先浮選閉路試驗結果 %

由表5可知，采用銅、鉛、鋅、硫依次優(yōu)先浮選工藝閉路流程試驗可獲得含銅10.68%、銅回收率為41.65%的銅精礦；含鉛42.88%、鉛回收率為80.04%的鉛精礦；含鋅42.04%、鋅回收率為84.11%的鋅精礦；含硫40.21%，硫回收率為62.64%的硫精礦；含硫31.47%、硫回收率為18.51%、含鐵58.52%、鐵回收率為22.00%的硫鐵精礦。

3 結 論

(1)某銅鉛鋅復雜難選多金屬硫鐵礦中銅品位為0.18%、鉛品位為0.27%、鋅品位為1.45%、硫品位為14.09%，鐵品位為22.05%；主要金屬礦物為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等；石英、方解石、輝石等為脈石的主要組成部分。

(2)采用銅—鉛—鋅—硫優(yōu)先浮選工藝流程，閉路試驗在原礦含銅0.18%、鉛0.27%、含鋅1.45%、含硫14.09%的情況下，可以獲得含銅10.68%、銅回收率為41.65%的銅精礦；含鉛42.88%、鉛回收率為80.04%的鉛精礦；含鋅42.04%、鋅回收率為84.11%的鋅精礦；含硫40.21%，硫回收率為62.64%的硫精礦。

圖5 銅—鉛—鋅—硫優(yōu)先浮選閉路試驗流程

(3)鋅精選采用浮—磁聯(lián)合精選工藝，可以實現(xiàn)鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的有效分離，并獲得質量較好的鋅精礦。