某低品位復雜難選鉛鋅礦的選別工藝研究*

王彥基，胡紅喜，陳志強，呂昊子

1. 廣東金宇環(huán)境科技有限公司，廣東 東源517500；2. 廣東省資源綜合利用研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東 廣州510650

鉛、鋅是人類較早認識和利用的金屬，是現(xiàn)代工業(yè)的重要基礎原材料，在有色金屬工業(yè)擁有舉足輕重的地位[1-3]．隨著礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)利用，優(yōu)質(zhì)資源被不斷消耗，鉛鋅資源愈發(fā)呈現(xiàn)貧、細、雜的特點，礦石選別的難度不斷增大．某鉛鋅礦的鉛、鋅含量低、礦物組成復雜、礦物嵌布粒度細且致密共生，屬典型的“貧、細、雜”鉛鋅礦．

針對該礦石開展了相關選別工藝的研究工作，著重研發(fā)符合該礦石特點的選別工藝流程，以及相應的藥劑制度，以期獲得較好的選別指標．

1 礦石性質(zhì)分析

原礦的多元素分析結(jié)果列于表1．由表1可知：主要有價元素為鉛和鋅，其品位分別為1.42%和1.83%；雜質(zhì)元素的種類較多，主要為硅、鋁、鐵、鈣和鎂等．

原礦鉛、鋅的物相分析結(jié)果列于表2．由表2可知，鉛、鋅主要以硫化礦物形式存在，鉛、鋅的硫化率分別為95.77%和92.90%．

表1 原礦化學多元素分析

注：1)單位為g/t

表2 原礦物相分析結(jié)果

對原礦進行了顯微鏡和MLA分析發(fā)現(xiàn)，方鉛礦和鐵閃鋅礦是主要的有價礦物．方鉛礦嵌布粒度范圍主要在0.01～0.64 mm，呈中細至微細粒嵌布(圖1)．從圖1可見，方鉛礦與磁黃鐵礦和鐵閃鋅礦緊密連生，或浸染分布于脈石礦物中．鐵閃鋅礦嵌布粒度較方鉛礦的細，嵌布粒度范圍主要在0.01～0.16 mm(圖2)．從圖2可見，鐵閃鋅礦主要與磁黃鐵礦緊密連生，其次與方鉛礦、黃銅礦連生，大比例的連生體較多．磁黃鐵礦、黃鐵礦和毒砂是主要的干擾硫化礦物，它們的可浮性與主要有價礦物接近，易對有價礦物的浮選造成干擾．脈石礦物主要有石英、長石、白云母、透輝石、透閃石、綠泥石、方解石等，此外有碳質(zhì)微細粒分布在綠泥石、石英、綠泥石及黃鐵礦中，時見碳質(zhì)中含微晶方鉛礦，這部分碳質(zhì)易影響鉛精礦品質(zhì)．

圖1 方鉛礦SEM照片F(xiàn)i.1 SEM photo of galena

圖2 鐵閃鋅礦的OM照片F(xiàn)ig.2 OM photo of marmatite

2 選礦工藝研究

2.1 粗選磨礦細度試驗

磨礦作業(yè)的目的是在適宜的磨礦細度條件下，使目的礦物與非目的礦物實現(xiàn)充分的單體解離，同時盡量減輕目的礦物的過粉碎[4]．選鉛試驗采用的藥劑制度為石灰、硫酸鋅、乙硫氮和2號油，選鋅采用的藥劑制度為硫酸銅、丁黃藥和2號油．粗選磨礦細度試驗流程及其對鉛、鋅浮選的影響分別見圖3和圖4．

從圖4可見，隨著磨礦細度的提高，鉛粗精礦中鉛回收率逐漸提高、鉛品位下降，而鋅品位及回收率逐漸提高．表明，適當細磨有利于鋅礦物的解離和選別指標的提高．綜合考慮，確定粗選磨礦細度為-0.075 mm占80%．

2.2 鉛浮選試驗

鉛浮選采用藥劑制度為：石灰、硫酸鋅作抑制劑(二者加入磨機)、乙硫氮和2號油作捕收劑和起泡劑．抑制劑用量試驗選別流程為一次粗選，乙硫氮用量試驗選別流程為一次粗選、一次掃選．

圖3 粗選磨礦細度試驗流程Fig.3 Flowsheet of grinding fineness tests for rougher

圖4 粗選磨礦細度對鉛、鋅浮選的影響Fig.4 Influence of grinding fineness on Pb, Zn flotation

2.2.1 鉛粗選石灰、硫酸鋅組合用量試驗

在鉛鋅浮選中，當?shù)V石中含大量磁黃鐵礦、黃鐵礦時，常采用石灰抑制黃鐵礦．硫酸鋅是最常用的閃鋅礦抑制劑，硫酸鋅單獨使用時抑制效果不佳，通常與石灰等配合使用[5-6]．試驗采用石灰、硫酸鋅組合作粗選黃鐵礦、閃鋅礦的抑制劑，固定粗選磨礦細度-0.075 mm占80%，乙硫氮用量為45 g/t，2號油為20 g/t．考察石灰、硫酸鋅用量對鉛浮選的影響(圖5)，其中m(石灰)∶m(硫酸鋅)=6∶1．

圖5 石灰、硫酸鋅用量對鉛浮選的影響Fig.5 Influence of lime dosage and zinc sulfate dosage on Pb flotation

從圖5可見：隨組合抑制劑用量的增加，鉛粗精礦中鉛的品位和回收率逐步提高，同時鋅的夾帶量逐漸降低；適當增加石灰、硫酸鋅用量，磁黃鐵礦、黃鐵礦及閃鋅礦等非目的礦物被有效抑制，使得鉛礦物分選性提高．合適的石灰及硫酸鋅用量分別為6000 g/t和1000 g/t．

2.2.2 鉛浮選乙硫氮用量試驗

乙硫氮對方鉛礦捕收力強，對黃鐵礦、磁黃鐵礦捕收力弱，具有良好的選擇性，且可在較寬和較高的pH值范圍內(nèi)使用，常用作鉛優(yōu)先浮選的捕收劑[5]．試驗固定粗選磨礦細度-0.075 mm占80%，石灰用量6000 g/t、硫酸鋅用量1000 g/t，2號油用量30 g/t(粗選20 g/t，掃選10 g/t)．鉛浮選乙硫氮用量試驗結(jié)果見圖6．

圖6 乙硫氮用量對鉛浮選的影響Fig.6 Influence of diethyldithiocarbamate on Pb flotation

從圖6可見，隨乙硫氮用量的增加，鉛粗精礦中鉛的品位逐漸下降，鉛回收率逐漸提高，但鉛粗精礦中鋅的夾帶變多，鉛分選性變差．綜合考慮，確定粗選及掃選乙硫氮用量分別為45 g/t 和25 g/t．

2.2.3 鉛粗精礦再磨精選試驗

經(jīng)鏡下觀察，鉛浮選粗精礦中仍有部分連生體，為實現(xiàn)鉛與其他礦物的解離，提高選別指標，進行了鉛粗精礦再磨精選試驗．精選抑制劑石灰、硫酸鋅用量分別固定為800 g/t和400 g/t，二者加入磨機中，磨礦產(chǎn)品精選四次，試驗結(jié)果見圖7．

圖7 鉛粗精礦再磨細度對鉛浮選的影響Fig.7 Influence of regrinding fineness on Pb flotation for Pb rougher concentrate

從圖7可見，隨再磨礦細度的提高，鉛精礦中鉛品位變化不大，鉛作業(yè)回收率大幅提高，表明有相當部分的鉛礦物連生體有效解離并得到回收．當再磨礦細度為-0.043 mm占88%時，鉛精礦中鉛作業(yè)回收率達到63.14%，繼續(xù)提高磨礦細度，鉛精礦中鉛作業(yè)回收率趨于穩(wěn)定．因此，試驗確定鉛粗精礦再磨礦細度為-0.043 mm占88%．

2.3 鋅浮選試驗

鋅浮選采用藥劑制度為硫酸銅作活化劑，丁黃藥和2號油作捕收劑和起泡劑．硫酸銅用量試驗選別流程為一次粗選，丁黃藥用量試驗選別流程為一次粗選、一次掃選．

2.3.1 鋅粗選硫酸銅用量試驗

含鐵高的鐵閃鋅礦是一種較難浮選的硫化礦物，在選別時需采用金屬離子對其進行活化，使其浮選行為與活化劑相對應金屬的硫化物相似，實踐中常用硫酸銅作活化劑[7]．鋅粗選采用硫酸銅為鋅礦物活化劑，試驗固定丁黃藥和2號油用量均為20 g/t．鋅粗選硫酸銅用量結(jié)果見圖8．

圖8 硫酸銅用量對鋅浮選的影響Fig.8 Influence of CuSO4 on Zn flotation

從圖8可見，隨著硫酸銅用量的增加，鋅粗精礦中鋅的品位逐漸下降，鋅回收率逐漸提高，當硫酸銅用量大于400 g/t后，鋅粗精礦中鋅的品位繼續(xù)下降，鋅回收率趨于穩(wěn)定．因此，硫酸銅用量確定為400 g/t．

2.3.2 鋅浮選丁黃藥用量試驗

試驗固定硫酸銅用量400 g/t，2號油30 g/t(粗選20 g/t，掃選10 g/t)．鋅浮選丁黃藥用量為m(粗選)∶m(掃選)=2∶1，試驗結(jié)果見圖9．從圖9可見，隨著丁黃藥用量的增加，鋅粗精礦中鋅的品位逐漸下降，鋅回收率逐漸提高．從指標綜合考慮，確定丁黃藥用量為60 g/t．

2.3.3 鋅粗精礦再磨精選試驗

經(jīng)鏡下觀察，鋅浮選粗精礦中仍有較多黃鐵礦連生體，為實現(xiàn)閃鋅礦的有效解離、提高選別指標，進行了鋅粗精礦再磨精選試驗．精選抑制劑石灰(加入磨機)用量固定為1000 g/t，磨礦產(chǎn)品精選三次，試驗結(jié)果見圖10．

從圖10可見，隨再磨礦細度的提高，鋅精礦中鋅品位及作業(yè)回收率大幅提高，細磨有利于鋅礦物的解離和選別指標的提高．當再磨礦細度為-0.043 mm占92%時，鋅精礦中鋅作業(yè)回收率達到68.61%，繼續(xù)提高磨礦細度，鋅精礦中鋅作業(yè)回收率趨于穩(wěn)定．因此，試驗確定鋅粗精礦再磨礦細度為-0.043 mm占92%．

2.4 閉路試驗

在單元條件試驗及全流程開路試驗的基礎上，進行全流程閉路試驗．閉路流程為鉛浮選采用一粗二掃四精、粗精礦再磨流程，鋅浮選采用一粗二掃三精、粗精礦再磨流程，中礦順序返回上一作業(yè)．閉路試驗流程見圖11，結(jié)果列于表3．

圖9 丁黃藥用量對鋅浮選的影響Fig.9 Influence of butyl xanthate on Zn flotation

圖10 鋅粗精礦再磨細度對鋅浮選的影響Fig.10 The influence of regrinding fineness on Zn flotation for Zn rougher concentrate

圖11 全開路浮選試驗流程Fig.11 Closed circuit flotation flowsheet of Pb, Zn flotation

產(chǎn)品名稱產(chǎn)率/%品位/%回收率/%PbZnPbZn鉛精礦2.3445.282.3674.463.01鋅精礦3.231.0248.12.3284.62尾礦94.430.350.2423.2312.37原礦100.001.421.83100.00100.00

由表3可知：在原礦含Pb為1.42%和Zn為1.80%時，經(jīng)鉛、鋅依次優(yōu)先浮選—鉛、鋅粗精礦再磨精選的工藝獲得的鉛精礦中含Pb為45.39%、含Zn為2.56%，鉛回收率72.40%；鋅精礦中含Zn為48.63%、含Pb為1.08%，鋅回收率81.56%．對鉛精礦多元素分析可知，鉛精礦含C 為10.25%、含F(xiàn)e為4.40%，部分可浮性好的碳質(zhì)及硫化鐵礦物在浮選時進入鉛精礦中，影響鉛精礦品位．

3 結(jié) 語

(1)該鉛鋅礦的鉛、鋅含量分別為1.42%和1.83%，鉛、鋅主要以硫化礦物形式存在，其有價礦物的嵌布粒度細、嵌布關系復雜，磁黃鐵礦和碳質(zhì)等易浮雜質(zhì)含量較高，高效分選的難度較大．

(2)采用鉛鋅依次優(yōu)先浮選―粗精礦再磨精選工藝處理該難選鉛鋅礦，閉路試驗所得鉛精礦鉛品位為45.28%、含鋅2.36%，鉛回收率為74.46%；鋅精礦鋅品位為48.01%、含鉛1.02%，鋅回收率為84.62%．實現(xiàn)了該難選鉛鋅礦的高效選別．