纖鋅礦的工藝礦物信息與浮選特性

許陽芳 楊磊

（新疆有色金屬研究所 烏魯木齊 830000）

1 前言

自然界中有近百種鋅礦物，鋅以獨立礦物存在并以硫化物為主的只有兩種閃鋅礦與纖鋅礦,化學(xué)成分均為ZnS。閃鋅礦屬等軸晶系的硫化物礦物，纖鋅礦屬于六方晶系。纖鋅礦在自然界中分布和發(fā)現(xiàn)不如閃鋅礦,通常在低溫條件下從酸性溶液中結(jié)晶,偶爾見于某些低溫?zé)嵋旱V床中,通常認(rèn)為將閃鋅礦加熱后快速冷卻就可變成纖鋅礦。

新疆有色金屬研究所針對新疆某含鉛纖鋅礦進(jìn)行的選礦工藝研究發(fā)現(xiàn)，纖鋅礦雖然與閃鋅礦的化學(xué)成分一致均為ZnS，采用化學(xué)物相方法時硫化物溶出相與閃鋅礦相比卻極不穩(wěn)定，難以直接定性，后來采用X-ray衍射分析來證實了其為纖鋅礦的存在形式。同時在工藝試驗研究中發(fā)現(xiàn)，其有效的浮選工藝制度更適合于氧化鋅的工藝特點。在選礦工藝研究和生產(chǎn)實踐中，如果從業(yè)技術(shù)人員僅憑借元素分析和物相分析，將閃鋅礦與纖鋅礦簡單的都?xì)w為硫化鋅礦物來進(jìn)行選別，就會導(dǎo)致選礦效率的低下。

本文就新疆有色金屬研究所針對試驗礦樣開展的工藝研究進(jìn)行詳細(xì)的描述和分析，可為從業(yè)人員從工藝礦物信息和浮選特性上做以指引，為該類礦產(chǎn)資源提供技術(shù)指導(dǎo)。

2 試驗礦樣的工藝礦物學(xué)簡述

2.1 礦物組成及定量

通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀分析，該樣品中主要的金屬硫化物為纖鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦，金屬氧化物為赤鐵礦、少量氧化鋅、異極礦，脈石礦物主要為方解石、少量石膏、長石、石英，微量重晶石和放射性礦物，其礦物成分明細(xì)見表1，粉末狀綜合原礦中組成礦物的相對含量見表2。

表1 原礦組成礦物明細(xì)

表2 綜合原礦的礦物定量結(jié)果 wt%

樣品中主要的有價礦物為方鉛礦和纖鋅礦，占14.48%，鐵硫化物含量較高，占了11.15%，含鋅氧化物占0.32%，脈石礦物主要為方解石，占69.63%，還含有微量的石膏、長石、石英、簾石和放射性礦物。

2.2 鉛、鋅的元素分配與物相分析結(jié)果

試驗樣品中有價金屬元素主要為Pb、Zn，賦存這兩種元素的礦物較簡單，經(jīng)檢測分析后認(rèn)為：

Pb元素主要賦存于方鉛礦（100%）中。

Zn元素主要賦存于纖鋅礦（98.09%）、氧化鋅（1.56%）和異極礦（0.35%）中。

Pb、Zn元素在礦石中的平衡分配計算見表3。

破碎原礦中Pb、Zn元素的化學(xué)物相分析結(jié)果見表4、表5。

表3 綜合原礦中Pb、Zn元素在礦石中的平衡分配 wt%

表4 礦石中Pb元素的化學(xué)物相分析結(jié)果 Wt%

表5 礦石中Zn元素的化學(xué)物相分析結(jié)果 Wt%

樣品中主要的可回收有價元素為Zn、Pb，其中Zn元素主要以硫化物形態(tài)存在占84.21%，其它化合物占12.89%；Pb元素中硫化物占66.67%，易溶類占10%左右，氧化物占20%左右。

2.3 纖鋅礦的賦存狀態(tài)

纖鋅礦是礦石中的主要富Zn礦物，多呈不規(guī)則的它形顆?；蚣象w沿礦石的裂隙和孔隙充填浸染，其結(jié)晶粒度分布極不均勻，大的可達(dá)0.1mm，細(xì)小的僅有0.003mm。纖鋅礦多與黃鐵礦相伴而生。鋅硫化物結(jié)晶相對細(xì)小的大多都聚集為集合體分布，其內(nèi)部孔隙和裂隙發(fā)育，邊界溶蝕明顯，結(jié)晶較大的顆粒周邊總伴生有細(xì)小的鋅硫化物顆?；螯S鐵礦顆粒，似為多期成礦?？偠灾V石中的鋅硫化物結(jié)晶粒度分布極不均勻，大小懸殊，且局部集中，整體分布也不均勻。

樣品中元素Zn的主要賦存礦物為纖鋅礦，平均含Zn 61.98%，F(xiàn)e 0.89%。其元素能譜分析結(jié)果見圖1。

圖1 元素能譜分析結(jié)果

其化學(xué)式與閃鋅礦一樣為ZnS，但晶體結(jié)構(gòu)不同。表現(xiàn)出的化學(xué)性質(zhì)也不完全相同。從化學(xué)物相分析結(jié)果看，鋅元素在化學(xué)分析的過程中，發(fā)現(xiàn)硫化物溶出相極不穩(wěn)定，直至四天后才達(dá)到一個相對穩(wěn)定的值（4.8%），但其元素組成卻為硫化物無疑，懷疑為纖鋅礦，其元素組成、相對含量與閃鋅礦相同，但結(jié)構(gòu)不同，由于在自然界中纖鋅礦極為少見，采用化學(xué)方法難以直接定性，采用X-ray衍射分析來證實了這點。

2.4 破碎原礦中主要組成礦物的粒度分布

破碎原礦中硫化物包括纖鋅礦、黃鐵礦的粒度相對較粗，約75%在0.1mm以上，方鉛礦粒度相對較細(xì)小，0.1mm以上的僅有47%左右。主要的脈石礦物方解石80%都在0.1mm以上?？偠灾?，此樣品中主要的組成礦物，包括纖鋅礦、黃鐵礦和方解石，其原生粒度較粗，屬于中粗粒結(jié)構(gòu)。

表6 破碎原礦中主要組成礦物的粒度分布 Wt%

隨著細(xì)度的增加，主要的金屬礦物，纖鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦的單體含量急劇增大，細(xì)磨有助于金屬硫化礦物的單體解離。

3 浮選試驗研究簡述

3.1 原礦的化學(xué)多元素分析

表7 原礦化學(xué)多元素分析

3.3 工藝流程的確定

本試驗礦石中的有價金屬礦物主要為方鉛礦和纖鋅礦，鉛氧化程度較低，采用常規(guī)藥劑黃藥或硫氮浮選即可回收。鋅以纖鋅礦為主，其化學(xué)成分與閃鋅礦一樣，但晶體結(jié)構(gòu)不同，采用常規(guī)浮選閃鋅礦的方法回收纖鋅礦,鋅幾乎不上浮，而采用硫化后胺選鋅的方法則鋅明顯上浮。

試驗流程如圖2所示，試驗結(jié)果見表8。

圖2 原則流程試驗工藝流程圖

表8 原則流程試驗結(jié)果

由原則流程試驗結(jié)果可知：

（1）在鉛粗選段不加任何調(diào)整抑制劑,只添加硫氮捕收劑,鉛的粗選回收率即達(dá)到85.18%,而鋅回收率僅為2.72%,說明該礦石中的鋅礦物可浮性較差，利用此礦石中鉛鋅礦物的可浮性差異特點可實現(xiàn)優(yōu)先選鉛再選鋅的工藝流程。

（2）選鉛的尾礦添加碳酸鈉和硫化鈉,采用氧化礦浮選藥劑十二胺浮選,鋅上浮效果很明顯，說明該礦石中鋅礦物適宜采用氧化鋅的浮選方式進(jìn)行回收。

（3）碳酸鈉和硫化鈉添加地點和用量是實現(xiàn)鉛鋅分離效果的主要研究因素。

3.4 粗選調(diào)整劑組合條件試驗

雖然原礦中鉛品位較低，但這部分鉛以硫化鉛為主，性質(zhì)易浮。在鉛粗選段首先進(jìn)行碳酸鈉與硫化鈉的組合試驗。為保證藥劑充分溶解，將其直接加入磨礦中。

試驗流程見圖3，試驗結(jié)果見表9。

由試驗結(jié)果可知，在鉛粗選時只需適當(dāng)添加硫化鈉可更好的提升鉛鋅分離效果。后期的條件試驗顯示，需采用碳酸鈉、硫化鈉與CMC的組合添加方能克服該礦樣泥化嚴(yán)重的浮選環(huán)境。

3.5 捕收劑種類試驗

試驗流程見圖4，試驗結(jié)果見表10。

圖3 粗選調(diào)整劑試驗流程圖

表9 粗選調(diào)整劑試驗結(jié)果

圖4 捕收劑種類試驗流程圖

表10 捕收劑種類試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可知，同樣采用氧化礦捕收劑選鋅，十二胺做捕收劑在較小的用量下就可以獲得理想的選鋅指標(biāo)，而羥肟酸效果很差。

3.6 閉路試驗

本次試驗采用優(yōu)先選鉛尾礦硫化胺選鋅的試驗方案，開路試驗獲得了較高的鋅回收率指標(biāo)。從開路試驗結(jié)果可知，鋅中礦回收率為10%左右，經(jīng)多次試驗驗證，由于本試驗礦石性質(zhì)有其特殊性，在閉路時需控制泥化導(dǎo)致的中礦惡性循環(huán)現(xiàn)象，必須采用中礦單獨處理的方式進(jìn)行閉路試驗，才能夠較好的解決中礦累積現(xiàn)象，實現(xiàn)閉路平衡。

閉路試驗進(jìn)行了五組試驗，從第三組開始得到平衡，試驗結(jié)果見表11，閉路試驗工藝流程圖見圖5。

圖5 閉路工藝流程圖

表11 閉路試驗結(jié)果

4 結(jié)語

（1）本次試驗樣以方鉛礦和纖鋅礦為主，方鉛礦采用常規(guī)浮選方法，即可選別，由于鉛原礦品位較低，需采用四段精選才能至42.10%的精礦品位。而纖鋅礦在自然界中存在較為少見，雖然它的分子結(jié)構(gòu)與閃鋅礦一樣，但其浮游性質(zhì)截然不同，其更接近氧化鋅礦的浮選特性。經(jīng)試驗采用胺類捕收劑浮選效果理想，其最終精礦鋅品位46.15%，回收率89.21%，取得較好的選礦工藝指標(biāo)。

（2）由于礦石疏松易碎，因而在磨礦過程中易泥化現(xiàn)象，而加入適當(dāng)?shù)恼{(diào)整劑分散礦泥以及控制泥化現(xiàn)象始終是此類礦石能否獲得好的指標(biāo)的關(guān)鍵。試驗采用碳酸鈉、水玻璃和CMC等調(diào)整劑分散礦泥消除礦泥的影響，從而改善胺類捕收劑在目的礦物表明的吸附，是提升選鋅指標(biāo)的主要因素。

（3）經(jīng)多次試驗驗證，采用順序返回的標(biāo)準(zhǔn)閉路流程，不能解決該礦石中礦累積問題，會造成最終產(chǎn)品品位不達(dá)標(biāo)。必須在閉路工藝中采用鋅中礦合并再選的方式才能獲得合格穩(wěn)定的鋅精礦產(chǎn)品。