新型抑制劑在某鉛鋅硫混合精礦浮選分離中的應(yīng)用

梁溢強, 毛明發(fā), 宋濤, 闞賽瓊

1.昆明冶金研究院有限公司，云南 昆明 650031;2.云南省選冶新技術(shù)重點實驗室，云南 昆明 650031;3.共伴生有色金屬資源加壓濕法冶金技術(shù)國家重點實驗室，云南 昆明 60031;4.云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤礦業(yè)分公司，云南 曲靖 655000

我國作為鉛鋅礦產(chǎn)資源大國，鉛鋅礦產(chǎn)的資源儲量穩(wěn)居世界第二。通過多年的地質(zhì)勘探獲得的保有儲量數(shù)據(jù)來看，我國的鉛鋅資源主要集中在云南、青海、廣東、內(nèi)蒙古、湖南和甘肅等省區(qū)，在滇西和川滇發(fā)現(xiàn)多個特大型的鉛鋅礦床[1]，因此云南省一直是我國鉛鋅生產(chǎn)的重要基地。多年的開采致使云南某高硫鉛鋅選礦廠的礦石入選品位有所變化，由于進入選礦廠的礦石性質(zhì)波動，導致鉛鋅精礦互含高、閃鋅礦抑制劑及黃鐵礦抑制劑用量大等問題產(chǎn)生，制約著企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。為了更好地滿足選礦廠生產(chǎn)需求，應(yīng)該優(yōu)化鉛鋅硫混合礦樣分選工藝，以提高鉛鋅硫化礦的資源綜合利用率[2]。

1 礦石性質(zhì)

云南某高硫高鋅硫化礦選礦廠將礦石磨礦至-0.074 μm含量70%，添加少量硫酸鋅后，采用乙基黃藥作為捕收劑，松醇油為起泡劑，通過兩次粗選兩次掃選的閉路浮選工藝流程獲得鉛鋅硫混合精礦。表1所示為該混合精礦的化學成分分析結(jié)果，鉛鋅物相分析結(jié)果見表2和表3。

由表1可知，鉛鋅硫混合精礦含鉛17.35%，含鋅6.76%，含鐵31.04%。通過X-衍射分析可知，混合精礦主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦，脈石礦物主要為白云石、方解石和少量的石英。

表1 鉛鋅硫混合精礦多元素分析結(jié)果 /%

表2 鉛物相分析結(jié)果 /%

由表2可知混合精礦中鉛主要為硫化物，氧化鉛的分布率較低。

表3 鋅物相分析結(jié)果 /%

由表3可知混合精礦中硫化鋅分布率為96.40%，氧化鋅分布率為3.60%。

2 選礦試驗

2.1 試驗方案的選擇

多金屬鉛鋅硫混合精礦中主要的金屬礦物可浮性差異不大，且硫化礦物相互間可浮性的交互影響，容易導致最終產(chǎn)品鉛鋅互含較為嚴重[3-4]。總體來說，方鉛礦的可浮性最好，故常用全優(yōu)先浮選工藝流程，先抑制鋅硫礦物浮選鉛礦物，鉛浮選尾礦繼續(xù)抑制硫礦物浮選鋅礦物。前期探索試驗發(fā)現(xiàn)，部分鉛礦物容易被石灰抑制，造成鉛礦物損失在硫精礦中。為此，鉛-鋅硫分離工藝采用兩次粗選精礦合并精選，以提高鉛金屬的回收率；由于鉛-鋅硫分離粗選Ⅱ獲得的精礦產(chǎn)品含鋅較高(鋅含量可達20%)，為了更好地降低最終鉛精礦鋅品位，故該精礦精選一次后，其尾礦與鉛-鋅硫分離粗選Ⅰ的精礦合并進行二次精選。鉛-鋅硫分離和鉛鋅-硫分離對比試驗發(fā)現(xiàn)，采用鉛鋅-硫分離流程，在不添加硫酸銅的情況下，部分鋅礦物將損失在硫精礦中，在添加硫酸銅的情況下，鉛鋅分離較為困難，鉛鋅精礦雜質(zhì)互含較高，故選擇鉛-鋅硫分離流程，選鉛尾礦再進行鋅硫分離。

圖1 脫藥試驗流程

2.2 脫藥試驗

由于混合精礦礦漿殘留有較多混合浮選的捕收劑和起泡劑，容易導致分離浮選時鋅硫礦物抑制效果變差，也會間接造成抑制劑用量的增加，為了考察殘留捕收劑對分離浮選的影響，進行不同脫藥方式地對比試驗?，F(xiàn)場生產(chǎn)中采用石灰作為黃鐵礦的抑制劑，其使用量大，配制麻煩，且大量的鈣離子導致管道和浮選機結(jié)垢嚴重，造成生產(chǎn)不穩(wěn)定和指標波動大，為此急需找到一種石灰的替代工藝進行鉛硫的高效分離。鑒于選礦廠流程改造空余了一臺球磨機，考慮到對混合精礦磨礦擦洗既有利于脫藥，也能使抑制劑更充分作用，故采用氫氧化鈉和L3組合作為黃鐵礦抑制劑(L3是一種小分子有機抑制劑和亞硫酸鹽的混合物)，X33作為閃鋅礦抑制劑(一種微溶于水的小分子有機物)，乙硫氮作為捕收劑，進行磨礦擦洗脫藥、活性炭脫藥和濃縮脫藥的對比試驗，試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 脫藥試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，擦洗脫藥對鉛回收的效果明顯，鉛精礦鉛的回收率最高；不脫藥浮選工藝對鋅的抑制效果略次于擦洗脫藥的工藝，其鉛回收率略低于擦洗脫藥，為95.22%；采用活性炭脫藥工藝獲得的鉛精礦含鉛品位最高，但是部分鋅礦物難以抑制，進入了鉛精礦中，且成本較高；濃縮脫藥容易導致鉛金屬的損失，且大量的回水不好處理。綜合考慮采用擦洗脫藥的效果最佳。由于脫藥條件只是小幅提高試驗指標，為了更方便快速地進行試驗研究，以下條件試驗采用不脫藥的工藝，只在最終閉路采用磨礦擦洗脫藥進行試驗。

2.3 黃鐵礦抑制劑對比試驗

近年來我國綠色礦山建設(shè)正在走向制度化標準化，其中明確要求選礦工藝要采用高效、低毒對環(huán)境影響小的浮選藥劑。現(xiàn)有選廠普遍采用高堿高鈣工藝進行黃鐵礦的抑制[5]。雖然石灰的來源廣，價格便宜，生產(chǎn)穩(wěn)定，使用范圍較廣，但是大量地使用石灰既不利于環(huán)保，且石灰用量大會造成浮選泡沫發(fā)黏，導致鉛精礦的鉛鋅互含較高，也會導致部分鉛礦物受到抑制而造成損失。故采用新型黃鐵礦抑制藥劑(氫氧化鈉和L3)與石灰進行對比試驗，分離粗選Ⅰ、分離粗選Ⅱ、分離掃選、分離精選Ⅱ的石灰用量分別為6 000 g/t、600 g/t、400 g/t、1 000 g/t，氫氧化鈉用量分別為3 000 g/t、600 g/t、200 g/t、600 g/t，L3用量分別為300 g/t、60 g/t、20 g/t、60 g/t，試驗流程見圖3，試驗結(jié)果見圖4。

圖3 黃鐵礦抑制劑對比試驗流程

圖4 黃鐵礦抑制劑對比試驗結(jié)果

從圖4可知，采用石灰工藝，最終鉛精礦含鉛品位較高，但是選鉛尾礦中鉛損失率較大，既造成鉛金屬損失，也造成硫精礦鉛含量高不好銷售。兩種藥劑工藝獲得的鉛精礦含鐵品位在14%左右，說明兩種藥劑工藝都能較好地抑制黃鐵礦。采用氫氧化鈉和L3組合抑制，其選鉛尾礦含鉛品位較低，相對石灰工藝可更好回收鉛礦物。為了減少藥劑的用量(石灰總用量為8 000 g/t，新藥劑總用量為4 840 g/t，對比發(fā)現(xiàn)，石灰的用量較大。生產(chǎn)配制石灰需要相對復雜的配制系統(tǒng)，成本較高)，降低回水的處理成本及提高生產(chǎn)穩(wěn)定性(由于石灰工藝添加大量的石灰將導致浮選機和管道結(jié)垢嚴重，嚴重影響生產(chǎn)穩(wěn)定，需要在回水中添加大量的碳酸鈉中和沉淀，造成回水處理成本較高)，綜合考慮選擇氫氧化鈉和L3組合抑制黃鐵礦較為適宜。

2.4 硫酸鋅加藥順序試驗

根據(jù)文獻記載，合適的藥劑添加順序是獲得良好浮選指標的重要措施[6]?，F(xiàn)有選礦廠生產(chǎn)經(jīng)驗表明，先添加鋅抑制劑，再添加硫抑制劑有利于硫化鋅礦物的抑制，為了考察兩種抑制劑的添加順序?qū)Ω∵x指標的影響(試驗中添加了硫酸鋅抑制閃鋅礦，添加氫氧化鈉和L3抑制黃鐵礦)，故進行不同添加順序?qū)Ρ仍囼?，試驗流程見圖3，試驗藥劑的用量同上，試驗結(jié)果見圖5。

圖5 硫酸鋅加藥順序?qū)Ρ仍囼灲Y(jié)果

從圖5結(jié)果可以看出，先添加硫酸鋅抑制閃鋅礦，再添加硫抑制劑(即氫氧化鈉和L3)，獲得的鉛精礦鉛回收率最高，鉛品位最低(鉛回收率95.31%，鉛品位47.84%)；先添加硫抑制劑抑制黃鐵礦，再添加硫酸鋅，鉛精礦含鋅和含鐵最低，鉛品位最高；同時添加硫抑制劑和鋅抑制劑，鉛精礦中鋅硫含量最高，造成鋅礦物和硫礦物損失。結(jié)果表明，該多金屬鉛鋅硫混合精礦進行鉛-鋅硫分離浮選時，先添加硫抑制劑再添加鋅抑制劑既有助于鋅礦物的抑制，為后續(xù)更好地回收鋅礦物創(chuàng)造條件，也有助于黃鐵礦的抑制，有利于鉛精礦品質(zhì)的提升，選擇先添加硫抑制劑再添加硫酸鋅進行以下試驗。

圖6 鋅抑制劑種類試驗流程

圖7 鋅抑制劑種類試驗結(jié)果

2.5 鋅抑制劑種類試驗

在鉛鋅浮選分離工藝中，鋅礦物抑制劑的選擇對提高選礦指標有著至關(guān)重要的作用。常用的鋅抑制劑可分為無機抑制劑和有機抑制劑兩大類[7]。較為經(jīng)典的閃鋅礦抑制方法有氰化物法、硫酸鋅法及氧硫化合物法[8]。由于氰化物有劇毒，存在較大的安全隱患，故現(xiàn)有的工藝基本是無氰工藝。通過大量的藥劑種類試驗發(fā)現(xiàn)，亞硫酸鈉可明顯地抑制部分鉛礦物，與硫酸鋅配合使用的效果不佳，最終篩選出四種效果較好的藥劑，即硫酸鋅、硫化鈉、二甲基二硫代氨基甲酸鈉及X33，故將四種效果較好的藥劑進行對比試驗，其中鋅抑制劑X33是一種微溶于水的小分子有機物，其中硫酸鋅、二甲基二硫代氨基甲酸鈉和X33用量分別為1 200、600、200和600 g/t，試驗流程見圖6，試驗結(jié)果見圖7。

試驗結(jié)果表明，硫酸鋅和硫化鈉組合抑制劑對鋅的抑制作用較硫酸鋅差，其鉛精礦含鋅品位最高，但是對鉛捕收有利，鉛精礦中鉛的回收率最高；采用二甲基二硫代氨基甲酸鈉抑制閃鋅礦，會造成泡沫發(fā)黏，導致浮選過程夾帶嚴重，最終鉛精礦鉛品位明顯下降，對鋅的抑制效果也不佳；采用X33抑制效果最好，鉛精礦鋅品位下降至5.74%，鉛精礦中鋅回收率為27.09%(用硫酸鋅時的鉛精礦鋅回收率28.24%)，且硫精礦中鉛的品位下降至0.80%，這說明X33與其它藥劑協(xié)同作用，有利于鉛礦物的回收，綜合考慮采用X33較為適宜。

2.6 硫酸銅用量試驗

由于閃鋅礦被X33抑制，為了更好的回收，需要采用活化劑活化閃鋅礦。硫酸銅是閃鋅礦較好的活化劑[9]，其低毒高效，故進行硫酸銅的用量試驗，鋅硫分離粗選和掃選的鋅捕收劑分別采用40 g/t和20 g/t丁基黃藥。試驗流程見圖8，試驗結(jié)果見圖9。

圖8 硫酸銅用量試驗流程

圖9 硫酸銅用量試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，隨著硫酸銅用量增加，鋅粗精礦鋅品位逐步下降，鋅回收率逐步增加。硫精礦中鐵的回收率先小幅降低后大幅度下降，表明過量的硫酸銅會活化黃鐵礦，造成黃鐵礦進入鋅粗精礦和中礦中，綜合考慮，粗掃選硫酸銅用量以100 g/t+30 g/t為宜。

2.7 閉路試驗

在各種藥劑用量優(yōu)化試驗基礎(chǔ)上，進行了閉路試驗研究，試驗流程見圖10，試驗結(jié)果見表4。

圖10 小型浮選閉路試驗流程

表4 小型浮選閉路試驗結(jié)果 /%

閉路試驗獲得的鉛精礦含鉛64.59%，含鋅4.64%，含銀326.8 g/t，鉛回收率95.49%，鋅回收率18.91%，銀回收率83.29%；鋅精礦含鉛3.55%，含鋅51.56%，鉛回收率1.60%，鋅回收率64.09%；硫精礦含鉛0.67%，含鋅1.42%，含硫43.4%，硫回收率78.67%。鉛鋅得到了較好回收。硫精礦經(jīng)單體解離度分析可知，其中鉛鋅礦物多與黃鐵礦微細粒包裹，若要回收，需要對硫精礦進行超細磨，故該部分鉛鋅回收的價值不大。

3 結(jié)語

(1)混合精礦含鉛17.86%，含鋅6.76%，含鐵31.40%，含銀108.05 g/t，主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦，含有少量白云石和方解石等脈石礦物。

(2)由目的礦物的可浮性差異及探索試驗可知，優(yōu)先浮選分離該混合精礦是較為合理的。X33是閃鋅礦的有效抑制劑，和L3是黃鐵礦的有效抑制劑，配合不同鉛鋅捕收劑，能較好地分離回收混合精礦中的鉛鋅硫礦物。

(3)藥劑制度和流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化后獲得的鉛精礦含鉛64.59%、含鋅4.64%、含銀326.8g/t，鉛、鋅和銀的回收率分別為95.49%、18.91%和83.29%，鋅精礦含鋅51.56%、鋅回收率64.09%，硫精礦含硫硫43.4%、回收率78.67%。