我國(guó)復(fù)雜多金屬硫化礦的磨礦及其浮選工藝研究進(jìn)展

王澤玉，張文乾，金東漢，朱永濤

（甘肅金徽礦業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 隴南 746000）

當(dāng)今社會(huì)，人們對(duì)礦產(chǎn)資源的大量需求與資源、能源的日漸匱乏兩者之間的矛盾愈演愈烈，基于資源緊迫的當(dāng)下，選礦行業(yè)響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展策略，開闊思維，優(yōu)化磨-浮工藝流程，提高資源的回收利用率顯得尤為重要[1-3]。然而，復(fù)雜多金屬硫化礦作為冶煉銅、鉛、鋅、錫、鎢等金屬的重要原料，同時(shí)也是金、銀等貴金屬以及碲、硒、鎵等稀土元素的重要來源[4]，卻因其礦物組成復(fù)雜且有用礦物品位低，往往共伴生礦物多，屬于典型的復(fù)雜難選類礦石[5，6]。開展有關(guān)復(fù)雜多金屬硫化礦的磨礦、浮選工藝技術(shù)進(jìn)展的研究，有利于避免礦物資源的浪費(fèi)。本文針對(duì)我國(guó)復(fù)雜多金屬硫化礦的磨礦及其浮選工藝進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜多金屬于硫化礦選礦水平的進(jìn)一步提高提供參考。

1 礦石的礦物組成及磨礦特性

1.1 礦石構(gòu)造及礦物組成特性

復(fù)雜多金屬硫化礦通常指的是銅鉛鋅多金屬礦，該礦石絕大部分都產(chǎn)自于矽卡巖型、熱液型以及熱液充填交代型礦床[7]。其中包含的主要金屬硫化礦物包括黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦以及磁黃鐵礦等礦物，同時(shí)也含少量的白鉛礦、鉛礬、菱鋅礦和異極礦等氧化鉛鋅礦物，且有菱鐵礦、毒砂等。金屬礦物聚集形態(tài)也呈現(xiàn)出多種不同形態(tài)，常見的有團(tuán)包狀、斑點(diǎn)狀、星點(diǎn)狀、砂粒狀以及浸染狀分布[8]。該礦石中也存在少量的石英、白云母、蛇紋石、石榴子石、方解石、陽(yáng)起石、軟玉、透輝石和高嶺石等脈石礦物，并且某些情況伴生有金和銀等貴金屬[9，10]。

復(fù)雜多金屬硫化礦經(jīng)常呈現(xiàn)出幾種礦物相互鑲嵌、致密共生且嵌布粒度不均勻，典型的有高鐵閃鋅礦常與黃鐵礦的共生、錫石與黃鐵礦和綠泥石的共生等其他礦物之間的復(fù)雜嵌布結(jié)構(gòu)。葉從新，李碧平[11]等人發(fā)現(xiàn)華南某銅鉛鋅礦石主要發(fā)生的礦物構(gòu)造有細(xì)脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造、角礫狀構(gòu)造以及斑點(diǎn)狀構(gòu)造，方鉛礦的嵌布粒度為0.2mm～0.03mm，且與閃鋅礦、黃鐵礦發(fā)生接觸嵌生，閃鋅礦內(nèi)部有包裹粒裝黃銅礦、黃鐵礦的現(xiàn)象；楊軍，張志忠[12]等人對(duì)某鉛鋅多金屬礦進(jìn)行了礦石工藝礦物學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)該礦石中方鉛礦被脈石交代呈骸晶狀且與閃鋅礦、黃銅礦連生緊密，同時(shí)交代閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂，黃銅礦呈分散狀或集合體分布。復(fù)雜多金屬硫化礦礦石中礦物的嵌布粒度變化范圍大，其有價(jià)組分的含量浮動(dòng)范圍也比較大[13]，早期形成的銅鉛鋅等礦物易被晚期形成的礦物所替代，而形成交代構(gòu)造，導(dǎo)致其礦石結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜且礦物組成也復(fù)雜多變[14]。因此，不僅增加了礦物解離以及選別的難度，而且有用礦物的回收利用也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

基于現(xiàn)有的磨礦、浮選分離技術(shù)條件，對(duì)于此類復(fù)雜礦石的回收利用，我國(guó)大多數(shù)選礦廠以及相關(guān)企業(yè)選擇回收銅、鉛、鋅、硫、金、銀、鎢、錫等主要礦物，但也會(huì)根據(jù)具體礦石的礦物組成以及其品位高低回收其它的有用礦物。

1.2 磨礦特性及技術(shù)進(jìn)展

復(fù)雜多金屬硫化礦的選別對(duì)磨礦作業(yè)通常都有著比較高的要求，基本都需要高度細(xì)磨，但在磨礦的過程中往往會(huì)出現(xiàn)個(gè)別礦物過粉碎以及磨礦能耗大、成本高的問題[15]。礦物選別的前提條件是各種有用礦物之間的充分解離，且具有較好的粒度特性。一般情況下，金屬礦物與脈石礦物間的機(jī)械強(qiáng)度存在的差異性比較大，有利于磨礦過程中兩類礦物之間的解離。但是值得注意的是，方鉛礦硬度低、性脆，在磨礦中往往極易過粉碎，然而常以微細(xì)粒嵌布的銀礦物則需細(xì)磨來提高單體解離度[16]，從而增加了磨礦難度。因此，控制好磨礦程度，選擇合適的磨礦細(xì)度在復(fù)雜多金屬硫化礦的選別中顯得尤為重要。

圖1 精礦浮選流程圖

選擇正確的磨礦分級(jí)設(shè)備、制定合理的磨礦分級(jí)流程直接關(guān)系著整個(gè)選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。李時(shí)中[17]以某地銅鉛鋅多金屬硫化礦選礦廠為例從礦物回收情況以及能耗、經(jīng)濟(jì)方面對(duì)比研究了集中磨礦-部分混合優(yōu)先浮選、分段磨礦-全浮選、分段磨礦-優(yōu)先浮選三種不同磨浮流程方案，認(rèn)為當(dāng)浮選指標(biāo)相近時(shí)，對(duì)于銅鉛鋅多金屬硫化礦分段磨礦效果突出。劉飛[18]以新疆某銅鉛鋅多金屬礦為對(duì)象進(jìn)行了磨礦細(xì)度的研究試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)磨礦細(xì)度在廣泛的粒度范圍內(nèi)（-200目55%～85%之間）精礦中鉛、鋅品位及回收率總體呈上升趨勢(shì)但變化不大，當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-200目75%，回收效果最佳；陳泉水[19]對(duì)某銅鉛鋅多金屬礦進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)，得出該礦石的最佳磨礦細(xì)度為-0.074mm 82.5%，小于82.5%時(shí)三種礦物單體解離程度小，大于82.5%時(shí)雖可使各礦物解離更充分，但很難抑制易浮的細(xì)粒度鋅礦物，增大分離難度的結(jié)論；劉文[20]等人對(duì)青海某多銅低鉛鋅含量復(fù)雜多金屬硫化礦進(jìn)行了磨礦試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)該礦石在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 85%、銅鉛混合精選的尾礦與掃選精礦兼并后的再磨細(xì)度為-0.037 mm 80%的條件下，結(jié)合部分混合優(yōu)先浮選流程得到的銅、鉛、鋅礦物品位、回收率等綜合效果最佳。

在進(jìn)行復(fù)雜多金屬硫化礦礦石的磨礦時(shí)，磨礦細(xì)度不能太粗，但也并非是越細(xì)越好，應(yīng)該結(jié)合礦石性質(zhì)及其礦物組成特性，進(jìn)行必要的磨礦試驗(yàn)，從而確定一個(gè)最佳的磨礦工藝流程方案。復(fù)雜難選硫化礦的選別應(yīng)優(yōu)先考慮工藝流程靈活多變的多段磨選，流程結(jié)構(gòu)及選別順序可根據(jù)相關(guān)礦石的性質(zhì)及加工藝求適當(dāng)調(diào)整，才能使經(jīng)濟(jì)效益最大化[21]。

2 復(fù)雜多金屬硫化礦浮工藝技術(shù)進(jìn)展

隨著浮選技術(shù)的不斷發(fā)展與更新，復(fù)雜多金屬硫化礦的浮選原則流程也逐漸豐富了起來，但是應(yīng)用中比較常見主要還是優(yōu)先浮選、部分混合浮選、全浮選、等可浮等幾種流程[22]。近幾年來處理難選復(fù)雜多金屬硫化礦浮選原則流程多傾向于應(yīng)用優(yōu)先浮選和部分混合浮選。王周和[23]等人針對(duì)高銅、低硫銅陵姚家?guī)X銅鉛鋅多金屬硫化礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)，選擇優(yōu)先浮選的原則流程，Z-200和25號(hào)黑藥分別作為銅和鉛的浮選捕收劑，分別將銅、鉛、鋅、硫的回收率提高到了86.86%、62.15%、88.04%、76.09%。劉建華[24]等人對(duì)福建某銅鉛鋅多金屬硫化礦進(jìn)行了試驗(yàn)研究，選擇銅鉛鋅全混合浮選—銅鉛混合浮選—銅鉛分離的浮選工藝流程，同時(shí)用氧化鈣和碳酸鈉作為鐵礦物的抑制劑，亞硫化鈉和硫酸鋅作為閃鋅礦的抑制劑，F(xiàn)eSO4+Na2SO3+CMC+Na2SiO3組合抑制方鉛礦的藥劑制度，顯著地提高了銅、鉛、鋅的分離回收效果。優(yōu)先浮選流程更多適用于組成相對(duì)簡(jiǎn)單，原礦品位較一般多金屬?gòu)?fù)雜硫化礦高，各類有用金屬礦物之間的可浮性具有較大的差異，并且嵌布粒度較粗的礦石[25]。全浮選浮選雖然可在一定程度上提高各有用礦物的回收率，浮選過程對(duì)各礦物的捕收劑、抑制劑等藥劑的要求非常高，同時(shí)全浮選精礦中各金屬礦物可浮性差異很小，很難做得到有效分離。

復(fù)雜多金屬硫化礦因其礦物組成復(fù)雜多變，單一的某一種原則流程在某些選礦場(chǎng)的應(yīng)用效果往往不理想，現(xiàn)場(chǎng)大多會(huì)根據(jù)礦石性質(zhì)以及設(shè)備現(xiàn)狀合理調(diào)整浮選工藝流程，常見的有類似于兩種或兩種以上的原則流程結(jié)合起來應(yīng)用，通常也會(huì)制定配套的藥劑制度來提高浮選效果。張錦山[26]等人采用多種方案的選礦工藝對(duì)某低品位銅鉛鋅錫多金屬礦石進(jìn)行研究，認(rèn)為選用銅鉛混合浮選-鋅硫分離-尾礦選錫的工藝技術(shù)流程有利于回收礦石中的鋅、錫，該工藝的優(yōu)勢(shì)在于提高浮選中硫化礦的上浮程度，降低硫化礦對(duì)錫礦物選別的影響，最大化回收了高價(jià)值的錫礦石；逄軍武，王立輝，馬龍秋[27，28]等人用銅鉛混選→銅鉛分離→尾礦抑硫浮鋅的流程進(jìn)行了西藏某高硫銅鉛鋅硫化礦礦石的浮選試驗(yàn)研究，為減小銅鉛混浮時(shí)對(duì)黃鐵礦的捕收作用，銅鉛混選段選用Z-200和乙硫氮作為捕收劑（Z-200：乙硫氮=2：1），選擇硫酸鋅和硫化鈉組合藥劑為鋅的抑制劑，銅鉛分離組合抑制劑確定為硫酸鋅700g/t、亞硫酸鈉2100g/t、硫化鈉200g/t，此時(shí)銅、鉛均獲得了比較好的指標(biāo)；王偉之，陳麗平[29]等人采用部分混合優(yōu)先浮選的原則流程對(duì)某復(fù)雜多金屬硫化礦進(jìn)行了選礦試驗(yàn)，選擇乙基黃藥作為銅鉛混浮段的捕收劑，Zn SO4+Na2SO3組合藥劑抑制鋅礦物，銅鉛分離粗選用K2Cr2O7抑制鉛礦物，脫藥劑為活性炭，鋅粗選CuSO4為鋅的活化劑，丁基黃藥（60 g/t）為鋅捕收劑，CaO（1 500g/t）抑制黃鐵礦，實(shí)現(xiàn)了銅、鉛、鋅礦物的有效分離；邱廷省[30]等人在銅鋅硫化礦的分離中應(yīng)用CCE組合抑制劑、硫酸鋅、亞硫酸鈉共同作用，能有效抑制鋅礦物，也可作為銅離子的去活劑，在自然pH值的介質(zhì)中進(jìn)行銅礦物的浮選，利于銀礦物的回收。硫化礦浮選中陰離子捕收劑主要有黃藥、黑藥以及硫氮類，但根據(jù)實(shí)際情況，選礦廠往往采用的是兩種或幾種藥劑組合的藥劑制度。

3 結(jié)論與展望

通過對(duì)近幾年復(fù)雜多金屬硫化礦磨礦、浮選工藝的分析，認(rèn)為多段磨選具有更強(qiáng)的礦石、工藝適應(yīng)性，在此類復(fù)雜礦石的分選中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。復(fù)雜多金屬硫化礦的磨礦細(xì)度應(yīng)控制在-0.074mm在75%～85%之間，有利于銅鉛鋅等礦物的浮選分離。磨礦工藝應(yīng)根據(jù)不同浮選工藝需要靈活變化，從而獲得更佳的磨礦效果。

在復(fù)雜多金屬硫化礦的選礦工藝中，對(duì)于礦物之間可浮性差異大且品位高的礦石，推薦采用工藝流程簡(jiǎn)單的優(yōu)先浮選；而對(duì)于多數(shù)復(fù)雜多金屬硫化礦，對(duì)礦石性質(zhì)和加工要求的適應(yīng)性更強(qiáng)的部分混合浮選相較于其他原則流程有明顯地優(yōu)越性。實(shí)際選礦廠更多的采用的工藝流程，往往會(huì)根據(jù)其礦石特性將幾種原則流程結(jié)合起來應(yīng)用。

進(jìn)一步研究新型浮選工藝，對(duì)提高復(fù)雜多金屬硫化礦的選別指標(biāo)具有十分重要的意義。復(fù)雜多金屬硫化礦中各礦物的品位、回收率與其浮選工藝流程、藥劑制度的優(yōu)化以及新型浮選藥劑的研發(fā)息息相關(guān)，希望未來在以上三個(gè)方面能有關(guān)鍵性的技術(shù)突破。