盤龍鉛鋅礦浮選鉛中礦工藝礦物學(xué)特征研究

肖 駿，董艷紅，楊建文，陳代雄

(湖南有色金屬研究院 復(fù)雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南 長(zhǎng)沙 410100)

現(xiàn)階段選礦過(guò)程中的工藝礦物學(xué)研究方向主要為礦石入選前的原礦性質(zhì)研究，通過(guò)掃描電鏡礦物定量分析(Qi, 1993)、光學(xué)顯微鏡(Chen and Xiao, 2017)、單體解離度測(cè)定(溫德新等， 2014)、X射線衍射(Bonietal., 2009)、電子探針(Cheng, 2013)及MLA工藝礦物學(xué)自動(dòng)分析服務(wù)系統(tǒng)(楊久流， 2004； Xuetal., 2019)等多種綜合手段查明原礦礦石中礦物組成、目的礦物的賦存狀態(tài)、嵌布粒級(jí)及礦物之間的連共生關(guān)系等工藝礦物學(xué)特征，為確定合理、經(jīng)濟(jì)的礦石處理工藝提供依據(jù)，或?qū)x礦處理后所得的尾礦、精礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，為二次資源綜合利用確定合理的再回收工藝奠定基礎(chǔ)。在確定了選礦工藝后，礦石在生產(chǎn)處理過(guò)程中經(jīng)破碎、磨礦、調(diào)漿加藥攪拌后，礦石中礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的改變及礦物間鑲嵌關(guān)系的復(fù)雜化(Chanturiaetal., 2014)會(huì)極大地影響生產(chǎn)過(guò)程中精礦產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定性，此時(shí)對(duì)中間產(chǎn)品(浮選粗精礦、中礦)進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析是必要的(Evansetal., 2011)。例如，周耀文等(2017)對(duì)云南大屯選礦廠產(chǎn)出的錫粗精礦進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其含硫高的原因并提出了預(yù)先脫硫提高精礦品位的工藝，為選廠生產(chǎn)和工藝改造提供了依據(jù)。國(guó)外亦有諸多礦業(yè)工作者在選廠生產(chǎn)過(guò)程中引入多種工藝礦物學(xué)檢測(cè)手段對(duì)中間產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，并應(yīng)用于生產(chǎn)改造之中，獲得了較好的選礦效果(Santoroetal., 2014)。

廣西盤龍鉛鋅礦位于大瑤山西側(cè)鉛鋅重晶石多金屬成礦帶南段，產(chǎn)于下泥盆統(tǒng)上倫白云巖層間破碎帶中，是廣西重要的鉛鋅重晶石礦床之一(薛靜等， 2012)。盤龍鉛鋅礦于2003年探明的含鉛、鋅、銀及重晶石等礦石儲(chǔ)量超過(guò)3 000萬(wàn)噸，具有較高的綜合利用價(jià)值。自2011年來(lái)，盤龍鉛鋅礦建成日處理量2 600 t礦石的鉛鋅選礦廠，選礦工藝流程為傳統(tǒng)的鉛優(yōu)先浮選鉛尾礦活化浮選鋅，依次產(chǎn)出鉛精礦、鋅精礦(Mehrabanietal., 2010)。由于盤龍鉛鋅礦原礦礦石種類繁多且鉛氧化率較高，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)人員未能詳細(xì)、系統(tǒng)地查明生產(chǎn)過(guò)程中各主要環(huán)節(jié)產(chǎn)出的精、尾礦產(chǎn)品的工藝礦物學(xué)特征，僅通過(guò)常規(guī)選礦方法進(jìn)行生產(chǎn)管理運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)場(chǎng)鉛選礦班平均實(shí)際回收率僅有48%左右，極大地影響了盤龍鉛鋅礦經(jīng)濟(jì)效益和下一步選廠擴(kuò)大產(chǎn)能的整體布局。本文擬以盤龍鉛鋅礦鉛鋅選廠產(chǎn)出的浮選鉛中礦1為研究對(duì)象，系統(tǒng)分析中礦樣品中目的礦物的存在形式和粒度分布特征，查明制約現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)提高的工藝礦物學(xué)癥結(jié)，為盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展選礦工藝流程優(yōu)化工程改造提供科學(xué)的依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)流程及樣品采集

實(shí)驗(yàn)用浮選鉛中礦樣品取自盤龍鉛鋅礦選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。取樣點(diǎn)為鉛精選一尾礦(鉛中礦1)，取樣方式為自動(dòng)取樣機(jī)取樣，每隔2 h取一次樣品，共連續(xù)取3個(gè)班次24 h共12件樣品。12件樣品混勻?yàn)橐粋€(gè)綜合浮選鉛中礦樣。綜合浮選鉛中礦經(jīng)測(cè)定礦漿質(zhì)量濃度為17.5%，并縮分為分析檢測(cè)樣品、篩析用樣品。

1.2 分析方法及測(cè)試儀器

浮選鉛中礦化學(xué)多元素分析委托湖南有色金屬研究院分析測(cè)試所進(jìn)行，分析方法包括絡(luò)合滴定法、原子吸收分光光度法等；鉛物相分析委托長(zhǎng)沙礦冶研究院分析測(cè)試中心進(jìn)行，分析方法為電感耦合等離子發(fā)射光譜法；樣品光學(xué)顯微鏡測(cè)試使用LEICA DMLP 偏光顯微鏡，圖片處理系統(tǒng)為ArtCam Measure 2.0。分析前將樣品挑出通過(guò)烘干、制膠、粗磨、精磨、拋光等程序制備成光片及薄片，在偏光顯微鏡及掃描電鏡下進(jìn)行檢測(cè)，鉛中礦進(jìn)行粒度統(tǒng)計(jì)及不同粒徑礦物單體解離度統(tǒng)計(jì)前進(jìn)行篩分分級(jí)，分級(jí)使用標(biāo)準(zhǔn)目篩網(wǎng)進(jìn)行濕法篩析，礦物單體解離度分析采用礦物顯微圖像測(cè)量法測(cè)定(Heinrich, 1966)，偏光顯微鏡及礦物單體解離度分析委托湖南有色金屬研究院工藝礦物學(xué)鑒定室進(jìn)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 浮選鉛中礦化學(xué)多元素分析

對(duì)盤龍鉛鋅礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)所取的浮選鉛中礦1進(jìn)行化學(xué)多元素分析，分析結(jié)果(wB/%)為： Pb 2.03%、Zn 5.60%、Cu 0.11%、TFe 19.14%、S 22.18%、As 0.64%、SiO25.30%、Al2O30.95%、MgO 0.14%、CaO 5.24%、Na2O 0.07%、K2O 0.86%、BaSO46.40%、Ag 31.40×10-6。由分析結(jié)果可看出，盤龍鉛鋅礦浮選鉛中礦1中含量最高的金屬元素為Fe，非金屬元素為S，結(jié)合工藝流程可知，樣品中的Fe元素主要以黃鐵礦(FeS2)形式賦存，在生產(chǎn)流程鉛精選一中加入石灰抑制黃鐵礦使其進(jìn)入至鉛中礦1中；其次為Zn，其主要賦存狀態(tài)為閃鋅礦，其它非金屬元素Ca、Mg、Si、Al、Na、K等含量較低，它們的主要賦存礦物如白云石、石英、方解石等多以微細(xì)粒夾雜形態(tài)進(jìn)入至鉛中礦1中。

圖 1 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝流程及取樣點(diǎn)

2.2 浮選鉛中礦礦物組成及相對(duì)含量

經(jīng)偏光顯微鏡鏡下鑒定結(jié)合多元素分析結(jié)果可知，盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)浮選鉛中礦1樣品中礦物組成及相對(duì)含量(wB/%)為： 硫化物礦物主要為黃鐵礦(42.15%)、方鉛礦(3.30%)、閃鋅礦(7.96%)、磁黃鐵礦(0.90%)、毒砂(0.54%)、少量的黃銅礦及斑銅礦(0.13%)，脈石礦物主要為白云石(11.50%)、方解石(6.10%)、石英(6.72%)、重晶石(5.65%)以及微量的角閃石、透輝石、高嶺土、綠泥石等。

2.3 鉛物相分析

盤龍鉛鋅礦鉛中礦1的鉛物相分析結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可以看出，鉛中礦1中鉛主要賦存于硫化鉛中，分布率達(dá)95.57%；其次賦存于硫酸鉛、碳酸鉛中，分布率分別為2.17%、1.67%；少量以鉛鐵礬形態(tài)賦存，分布率為0.59%。結(jié)合鉛物相分析結(jié)果可看出，鉛中礦1中鉛元素主要以可浮性極好的硫化鉛形式賦存，如通過(guò)合理的選礦工藝優(yōu)化，可進(jìn)一步降低鉛中礦1的鉛金屬含量，提高鉛精礦中鉛的回收率。

表 1 鉛中礦1中鉛物相分析結(jié)果

2.4 浮選鉛中礦主要礦物嵌布粒度及嵌布特征

2.4.1 浮選鉛中礦粒度組成

將浮選鉛中礦1進(jìn)行濕式篩析分級(jí)，分級(jí)后的各粒級(jí)進(jìn)行稱重及化學(xué)分析，分析結(jié)果如表2所示。

表 2 鉛中礦1粒度分析結(jié)果

分析表2結(jié)果可看出，盤龍鉛鋅礦鉛中礦1整體粒徑細(xì)小，大多數(shù)樣品粒徑在-26 μm以下，同時(shí)粒徑越小，樣品中的Pb、Zn品位越低，鉛中礦1分布于+74 μm部分產(chǎn)率僅為8.64%，但+74 μm部分含Pb 7.61%，Pb金屬占有率達(dá)32.65%，隨著分布粒級(jí)的降低，鉛品位隨之降低.tif，+39 μm部分總產(chǎn)率為20%，但兩個(gè)粒級(jí)的鉛金屬占有率達(dá)到了57.36%，而-26 μm部分鉛品位僅為0.94%。該結(jié)果表明，盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，鉛粗精礦礦漿進(jìn)入至鉛精選一浮選槽過(guò)程中，通過(guò)加入鋅、硫抑制劑(如石灰、硫酸鋅)抑制閃鋅礦、黃鐵礦的上浮，礦漿中細(xì)粒及微細(xì)粒部分的大多數(shù)的方鉛礦沒(méi)有被抑制，進(jìn)入至鉛精選一泡沫中，所以鉛中礦1 中的-26 μm部分鉛品位較低，而粗粒級(jí)(+74 μm)及中粒級(jí)(-74 ～+39 μm)部分有大量的含鉛礦石顆粒受到了抑制劑的抑制作用進(jìn)入至鉛中礦1，進(jìn)而導(dǎo)致了鉛中礦1整體含Pb品位較高，鉛中礦1隨著生產(chǎn)流程返回至粗掃選作業(yè)后，經(jīng)循環(huán)作業(yè)后流失于總尾礦中，造成盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場(chǎng)鉛浮選指標(biāo)較差。為了進(jìn)一步分析這些粗粒的含方鉛礦的礦石顆粒中的方鉛礦是作為粗粒單體還是與其它礦物共生的連生體形式存在，通過(guò)偏光顯微鏡進(jìn)行了鏡下檢測(cè)并對(duì)單體解離度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。

2.4.2 浮選鉛中礦各粒級(jí)中主要礦物的嵌布特征

為了查明盤龍鉛鋅礦浮選鉛中礦1中鉛的流失原因，對(duì)表2中各粒級(jí)篩析產(chǎn)品進(jìn)行了鏡下檢測(cè)，觀察主要礦物的微觀形貌。+74 μm、-74～+39 μm、-39 ～+26 μm、-26 μm共4個(gè)粒級(jí)各選取20個(gè)左右視野進(jìn)行鏡下觀察和顯微圖像測(cè)定單體解離度，對(duì)不同粒級(jí)選取具有代表性的圖片進(jìn)行連生、解離狀態(tài)分析。盤龍鉛鋅礦浮選鉛中礦1微觀形貌及嵌布特征如圖2所示。

從圖2可以看出，不同粒級(jí)部分的礦物間的鑲嵌差異性較大，主要表現(xiàn)為：

(1)+74 μm部分(圖2a、2b、2c)基本未見(jiàn)到方鉛礦或閃鋅礦的單體，偶見(jiàn)黃鐵礦的單體(圖2b，但黃鐵礦邊緣可見(jiàn)極微細(xì)粒乳滴狀方鉛礦)，方鉛礦主要與黃鐵礦港灣狀連生并與閃鋅礦交代(圖2a、2b)，或方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦相互浸染包裹(圖2c)，少量方鉛礦與脈石礦物呈現(xiàn)網(wǎng)狀交代結(jié)構(gòu)(圖2b)。經(jīng)圖像測(cè)量法測(cè)定統(tǒng)計(jì).tif，+74 μm部分方鉛礦單體解離度僅為3%。

(2)-74 ～+39 μm部分(圖2d、2e)基本未見(jiàn)到方鉛礦的單體，鏡下多為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦復(fù)雜相互連生的集合體，亦有少量方鉛礦被閃鋅礦包裹(圖2d)。部分方鉛礦與脈石相互交代(圖2e)。-74 ～+39 μm部分方鉛礦單體解離度為8%。

(3)-39 ～+26 μm部分(圖2f、2g)可見(jiàn)到部分方鉛礦的單體，大部分方鉛礦與閃鋅礦毗連連生(圖2g)。這部分方鉛礦單體解離度為35%。

(4)-26 μm部分(圖2h)金屬礦物含量極低，基底主要為脈石礦物，視野內(nèi)僅能看到粒徑小于5 μm的方鉛礦及閃鋅礦的單體。-26 μm部分方鉛礦單體解離度為90%。

結(jié)合表2篩析結(jié)果及圖2鏡下檢測(cè)結(jié)果，可以得到盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)鉛中礦鉛礦物解離分布情況，如表3所示。

由表3可看出，盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場(chǎng)浮選鉛中礦1中含鉛礦物單體解離度不高，單體總分布率僅為65.81%，粗粒(+74 μm)及中粒(-74～+39 μm)粒級(jí)產(chǎn)品中含鉛礦物多為復(fù)雜連生的鉛-鋅-硫連生體。

2.4.3 浮選工藝流程優(yōu)化建議

綜合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝流程及表2、圖2、表3結(jié)果，發(fā)現(xiàn)鉛循環(huán)系統(tǒng)中大量的粗粒含鉛連生體的存在是導(dǎo)致鉛生產(chǎn)回收率過(guò)低的主要原因，也是制約盤龍鉛鋅礦鉛浮選指標(biāo)的癥結(jié)所在。由表2可看出，鉛中礦1中+39 μm部分雖然產(chǎn)率僅占鉛中礦1的20%，但該部分鉛回收率占鉛中礦1回收率的57%以上。經(jīng)鏡下檢測(cè)及單體解離度分析可知.tif，+39 μm部分含鉛顆?；緸殂U-鋅-硫復(fù)雜連生的集合體，在鉛鋅礦優(yōu)先浮選工藝中，為了獲得合格的鉛精礦產(chǎn)品，需在鉛粗選、鉛精選作業(yè)中加入大量的硫酸鋅、石灰等鋅、硫礦物的抑制劑，這些抑制劑不僅對(duì)鋅、硫礦物產(chǎn)生親水性吸附(Leppinenetal., 1998)，同時(shí)也對(duì)鉛-鋅-硫、鉛-鋅、鉛-硫連生體產(chǎn)生抑制作用，經(jīng)浮選循環(huán)作業(yè)后，這些含鉛連生體最終進(jìn)入至浮選尾礦當(dāng)中，導(dǎo)致鉛金屬流失嚴(yán)重。所以為了提高盤龍鉛鋅礦鉛金屬回收率，根據(jù)工藝礦物學(xué)特征，可新增鉛中礦1分級(jí)再磨工藝流程，即將鉛中礦1進(jìn)行分級(jí)作業(yè)，粗粒及中粒部分進(jìn)入再磨作業(yè)，將含方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦的粗粒集合體分離，提高鉛中礦1內(nèi)方鉛礦整體解離度，使其進(jìn)入鉛精礦當(dāng)中，進(jìn)而提高鉛精礦中鉛金屬回收率。本文推薦的鉛浮選工藝流程工藝流程圖如圖3所示。

圖 2 鉛中礦1各粒級(jí)產(chǎn)品主要礦物微觀結(jié)構(gòu)特征(砂光片，單偏光)

表 3 鉛中礦1各粒級(jí)方鉛礦解離度分析結(jié)果

圖 3 鉛浮選優(yōu)化后工藝流程圖

3 結(jié)論

(1) 廣西盤龍鉛鋅礦浮選鉛中礦1含Pb 2.03%，主要以方鉛礦形式賦存。鉛中礦1中主要礦物為黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等，同時(shí)含有少量的磁黃鐵礦、毒砂、黃銅礦及斑銅礦，脈石礦物主要為白云石、方解石、石英、重晶石以及微量的角閃石、透輝石、高嶺土、綠泥石等。

(2) 經(jīng)鏡下檢測(cè)和單體解離度分析可知，鉛中礦1中不同粒級(jí)部分方鉛礦與其它礦物的嵌布關(guān)系及單體解離度差異性較大.tif，+39 μm粒級(jí)中的方鉛礦多以鉛-鋅-硫復(fù)雜連生集合體形態(tài)產(chǎn)出，且該部分鉛金屬品位及分布率高，是直接影響盤龍鉛鋅礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)的關(guān)鍵因素。為了有效提高盤龍鉛鋅礦生產(chǎn)指標(biāo)，減少尾礦中鉛金屬流失，推薦新增鉛中礦1分級(jí)再磨工藝流程，增大鉛中礦1中方鉛礦整體解離度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鉛精礦中鉛金屬回收率的有效提升。