龍會(huì)友,胡 振,陳鵬飛,黃神龍
(湖南有色黃沙坪礦業(yè)有限公司,湖南 郴州 424421)
為落實(shí)國(guó)家綠色發(fā)展戰(zhàn)略,建成綠色可持續(xù)發(fā)展型礦山企業(yè),湖南有色黃沙坪礦業(yè)有限公司根據(jù)自身發(fā)展需要[1],根據(jù)原高堿度條件下鉛鋅礦分選過程存在浮選尾礦水pH值高、COD高、重金屬離子高、生產(chǎn)配給藥系統(tǒng)復(fù)雜設(shè)備故障頻繁、尾礦廢水循環(huán)利用致使有害因子聚集、增加廢水處理成本等問題,通過技術(shù)升級(jí)改造,采用新型浮選鉛捕收劑HQ77,抑制劑 D82-1、D82-2,選鋅捕收劑 HQ66,活化劑硫酸銅,抑制劑D52替代原高堿(石灰)條件所用浮選藥劑進(jìn)行鉛鋅無石灰分選,以前期可選性探索試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),開展鉛鋅無石灰分選清潔生產(chǎn)新工藝工業(yè)調(diào)試生產(chǎn)[2],開發(fā)出適合黃沙坪中深部開采出的非穩(wěn)定性鉛鋅礦無石灰分選工藝,有效降低生產(chǎn)尾礦水COD含量,達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),為企業(yè)的長(zhǎng)效綠色發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
礦石來源于黃沙坪井下多中段開采混合礦石,原礦經(jīng)三段一閉路流程破碎后,礦石粒度達(dá)8~10 mm,然后存儲(chǔ)于磨浮車間6個(gè)細(xì)礦倉作為調(diào)試生產(chǎn)入磨原礦。礦石屬中細(xì)粒不均勻嵌布的多金屬硫化鉛鋅礦,其中,鉛、鋅、鐵、銀為主要回收有價(jià)礦物[3]。
原礦鉛鋅物相分析見表1,現(xiàn)場(chǎng)入選鉛鋅原礦主要以鉛鋅硫化礦為主,含有少部分氧化鉛鋅礦。
表1 鉛鋅主要物相分析 %
根據(jù)原礦硬度性質(zhì)及礦物嵌布特性,采取現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行粒度篩析,分析現(xiàn)有磨礦分級(jí)系統(tǒng)的可行性,篩析結(jié)果見表2和表3。篩析結(jié)果表明,黃沙坪選礦廠1#系統(tǒng)和2#系統(tǒng)篩析粒級(jí)-30μm分布率分別為41.41%、39.01%,-30μm粒級(jí)中鉛金屬分布率均有70%以上,入選原礦存在過磨泥化現(xiàn)象,可能對(duì)鉛礦物浮選造成影響,鉛礦物因泥化聚團(tuán),在現(xiàn)有浮選條件下不易分離,精選區(qū)精礦品質(zhì)提高困難,可能會(huì)使鉛回收率降低。
表2 1#系統(tǒng)入選原礦篩析結(jié)果
表3 2#系統(tǒng)入選原礦篩析結(jié)果
為確保鉛鋅無石灰分選工藝工業(yè)調(diào)試順利開展,模擬現(xiàn)場(chǎng)工藝流程進(jìn)行鉛鋅有無石灰兩種工藝對(duì)比閉路試驗(yàn),試驗(yàn)流程如圖1所示,試驗(yàn)結(jié)果見表4和表5。試驗(yàn)結(jié)果顯示,相比于鉛鋅石灰分選工藝,采用鉛鋅無石灰分選工藝,鉛回收率提高2.52%,銀回收率提高4.06%,鋅質(zhì)量提高2.23%,鋅回收率提高0.82%,鉛質(zhì)量相對(duì)下降4.22%。
圖1 鉛鋅礦浮選工藝流程圖
表4 鉛鋅無石灰分選工藝試驗(yàn)數(shù)據(jù) %
表5 鉛鋅石灰分選工藝試驗(yàn)數(shù)據(jù) %
鉛鋅礦無石灰分選工業(yè)調(diào)試生產(chǎn)過程中,鉛浮選區(qū)出現(xiàn)因高含碳質(zhì)原礦導(dǎo)致調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)藥劑用量偏大,硫礦物在鉛區(qū)抑制效果不佳,鉛銀回收率大幅度下降。實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)現(xiàn),出現(xiàn)高含碳質(zhì)原礦時(shí),在鉛粗選區(qū)添加柴油有利于提高鉛浮選指標(biāo),試驗(yàn)結(jié)果見表6。
表6 柴油對(duì)鉛作業(yè)區(qū)浮選影響對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果
通過表6結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn),在鉛粗選區(qū)補(bǔ)加柴油后,鉛粗一鉛礦物快速上浮且品位較好,同時(shí)可減少掃選中礦循環(huán)量。現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)調(diào)試生產(chǎn)過程,如遇突變高碳質(zhì)原礦[4],若鉛粗選區(qū)不加柴油,在鉛粗選區(qū)鉛礦物上浮極少且鉛掃選區(qū)泡沫發(fā)黑,鉛跑尾嚴(yán)重。當(dāng)添加20~30 g/t柴油后,粗選區(qū)鉛明顯上浮,尾礦品位逐漸下降。
在工業(yè)調(diào)試過程中,出現(xiàn)鉛區(qū)抑制劑D82-1和D82-2混合后添加時(shí),出現(xiàn)用量波動(dòng)大且在藥劑混合桶內(nèi)出現(xiàn)大量反應(yīng)沉淀,硫礦物抑制效果不明顯且對(duì)鉛礦物和銀起一定抑制作用,導(dǎo)致銀回收率和鉛質(zhì)量偏低。鑒于此,調(diào)整藥劑制度,由D82-1、D82-2混合添加調(diào)整為復(fù)合單一抑制劑D82獨(dú)立分段加藥使用且提高配藥濃度。并在實(shí)驗(yàn)室采取HQ77用量為 150 g/t,柴油 20 g/t,一粗一掃試驗(yàn)流程進(jìn)行D82用量條件試驗(yàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖2和圖3。
圖2 D82用量條件試驗(yàn)鉛精礦品位和含銀數(shù)據(jù)圖
圖3 D82用量條件試驗(yàn)鉛回收率和銀回收率數(shù)據(jù)圖
通過圖2和圖3可得出復(fù)合單一抑制劑D82用量增加,鉛回收率會(huì)先降后升,銀回收率在D82用量增加至500 g/t后急劇下降,綜合圖2、圖3,確定調(diào)試D82用量控制在300~500 g/t。通過技術(shù)調(diào)整,鉛區(qū)硫礦物抑制效果明顯改善,鉛粗選對(duì)應(yīng)捕收劑HQ77相應(yīng)減少,通過“輕拉輕壓”、“分段加藥”操作方法,現(xiàn)場(chǎng)藥劑用量逐漸下降,最終得到黃沙坪鉛鋅礦無石灰分選調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)鉛區(qū)藥劑指導(dǎo)用量,具體數(shù)據(jù)見表7,調(diào)試結(jié)果見表8。
表7 工業(yè)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)鉛浮選區(qū)藥劑指導(dǎo)用量表
表8 工業(yè)調(diào)試鉛浮選區(qū)指標(biāo)結(jié)果
調(diào)試至2018年10月,氣溫逐漸下降至15℃以下,天氣轉(zhuǎn)冷,出現(xiàn)鋅選礦指標(biāo)大幅度下降現(xiàn)象,表示現(xiàn)在鋅回收率快速下降,當(dāng)氣溫度下降到10℃以下時(shí),大多數(shù)班次鋅跑尾在0.7%以上,依據(jù)經(jīng)驗(yàn),在現(xiàn)場(chǎng)采用添加鋅礦物捕收劑MB黃藥強(qiáng)拉降低尾礦,但鋅精礦品位收到嚴(yán)重影響,精礦品位僅有42%~44%。
通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)分析,導(dǎo)致氣溫影響選礦廠指標(biāo)的根本原因是:氣溫降低后,礦物的浮選活性有一定程度下降,調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)鋅區(qū)抑制劑D52用量比較大,會(huì)造成對(duì)鋅礦物的過度抑制。另外鉛鋅無石灰分選工藝選鋅捕收劑為脂肪類捕收劑,不溶于水,氣溫下降,藥劑分散性和藥劑活性受到抑制,導(dǎo)致選擇捕收性有一定程度降低,最終導(dǎo)致鋅分選不徹底,尾礦偏高。
針對(duì)氣溫對(duì)鋅指標(biāo)的影響和分析,該選礦廠最終采取降低抑制劑D52總體用量,從2018年最初的900 g/t調(diào)低至 2019年的 650 g/t,下調(diào)幅度約為30%,并通過調(diào)整加藥模式,由原來抑制劑D52集中添加至鋅粗選改為粗選、精選按1∶1用量添加,實(shí)行分段加藥。在2019年10~12月,氣溫為6~15℃時(shí),該措施得到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試充分驗(yàn)證,鋅精礦品位和回收率均未受氣溫降低影響,鋅精礦品位保持在45%左右,回收率均保持在92%左右。經(jīng)技術(shù)調(diào)整前后相同時(shí)間段鋅浮選指標(biāo)統(tǒng)計(jì)可驗(yàn)證。統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見表9。
表9 鋅區(qū)操作技術(shù)調(diào)整前后生產(chǎn)累計(jì)指標(biāo)報(bào)表%
調(diào)試過程出現(xiàn)當(dāng)鋅原礦品位偏低時(shí),鋅精礦品位和回收率不穩(wěn)定,指標(biāo)波動(dòng)大。由于鋅區(qū)捕收劑HQ66具有捕收和起泡的雙重作用,當(dāng)鋅原礦品位在4%~5.5%時(shí),捕收劑HQ66加藥量不足會(huì)造成鋅粗選泡沫結(jié)板,泡沫精礦刮出量少,造成尾礦高。當(dāng)增加捕收劑HQ66用量后,粗選泡沫精礦刮出量增大,但又造成精選區(qū)鋅礦物富集程度不足,導(dǎo)致精礦品位下降。
通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證:針對(duì)捕收劑HQ66在低品位鋅原礦時(shí)添加量少,導(dǎo)致起泡性不足問題,采取在粗選攪拌桶適當(dāng)添加2#油作為輔助起泡劑即可保證捕收劑HQ66低用量時(shí)也能夠正常起泡刮泡,更能保證鋅礦物在精選區(qū)有效富集,從而保證精礦品位和回收率。調(diào)試期間,當(dāng)遇到鋅低品位原礦時(shí),適當(dāng)補(bǔ)加2#油后,可得到45%~47%高品位鋅精礦,同時(shí)回收率穩(wěn)定在92%以上。通過實(shí)驗(yàn)室對(duì)比試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試指標(biāo)情況,最終得出鋅區(qū)現(xiàn)場(chǎng)操作藥劑指導(dǎo)用量,鋅區(qū)藥劑用量見表10。
表10 工業(yè)調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)鋅浮選區(qū)藥劑指導(dǎo)用量表
通過表10及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)試結(jié)果,鋅區(qū)硫酸銅藥劑用量控制在450~650 g/t用量最為適宜,粗選硫酸銅用量控制480g/t以上,其它藥劑用量根據(jù)指導(dǎo)用量表并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)泡沫顏色、虛實(shí)情況進(jìn)行微調(diào)。最終得到2019年鋅精礦累計(jì)品位45.13%,回收率92.72%。
采用鉛鋅無石灰分選工藝后,在工業(yè)調(diào)試期間,選礦尾水COD含量隨著調(diào)試時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低,最終趨于平穩(wěn),保持在較低水平。調(diào)試期(2018年5月~11月)選礦尾水COD含量變化如圖4所示。
通過圖4可以看出,當(dāng)鉛鋅無石灰分選工藝工業(yè)調(diào)試2018年5月12日開始后,選礦尾水COD含量急劇下降,最后趨于穩(wěn)定,最終保持在20 mg/L左右,遠(yuǎn)低于鉛鋅生產(chǎn)企業(yè)尾礦水COD控制標(biāo)準(zhǔn),可實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
圖4 工業(yè)調(diào)試期間選礦尾水COD月平均含量變化趨勢(shì)圖
經(jīng)過半年的工業(yè)調(diào)試及近兩年的調(diào)試生產(chǎn)改進(jìn),2018年鉛鋅無石灰清潔分選工業(yè)指標(biāo)穩(wěn)定,2019年指標(biāo)在經(jīng)過上述系列技術(shù)措施改進(jìn)后,指標(biāo)提升明顯。兩年累計(jì)指標(biāo)結(jié)果見表11。
表11 鉛鋅無石灰分選工藝工業(yè)調(diào)試生產(chǎn)指標(biāo)報(bào)表
從表11可以得到,黃沙坪鉛鋅無石灰分選清潔生產(chǎn)新工藝工業(yè)經(jīng)近兩年生產(chǎn)調(diào)試,技術(shù)改進(jìn),最終獲得較好選礦指標(biāo),相對(duì)調(diào)試初期,指標(biāo)提升明顯。鉛回收率提高0.1%,鋅精礦品位提高0.68%,鋅回收率提高0.65%,鉛精礦銀回收率提高4.44%,鋅精礦中含銀量提高1.07 g/t,技術(shù)改進(jìn)措施效果明顯[5]。
鉛鋅無石灰分選工藝工業(yè)調(diào)試是在原鉛鋅石灰分選工藝流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行,在沒有新增裝機(jī)容量的情況下,實(shí)現(xiàn)原鉛鋅石灰分選流程的替換,工業(yè)調(diào)試選礦指標(biāo)效益提升見表12。通過2018年與2019年選礦指標(biāo)提升對(duì)比分析,測(cè)算指標(biāo)提升經(jīng)濟(jì)效益累計(jì)約750萬元,工業(yè)調(diào)試采取的選礦技術(shù)改進(jìn)取得顯著效果。
表12 工業(yè)調(diào)試選礦指標(biāo)效益提升對(duì)比分析表
鉛鋅無石灰分選工藝工業(yè)調(diào)試選礦廢水處理經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析,見表13。鉛鋅無石灰清潔生產(chǎn)新工藝工業(yè)調(diào)試穩(wěn)定后,在同等選礦廢水處理達(dá)標(biāo)外排的前提下,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)間廢水處理藥劑使用情況統(tǒng)計(jì),測(cè)算廢水處理藥劑成本,可由鉛鋅石灰分選工藝(高堿工藝)時(shí)6.53元/m3降低至0.43元/m3。按鉛鋅選礦用水量與原礦量7∶1測(cè)算,每年原礦處理量45萬t,廢水處理成本降低275萬元。
表13 工業(yè)調(diào)試選礦廢水處理經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析表
黃沙坪鉛鋅礦采用無石灰分選新工藝后,經(jīng)過優(yōu)化浮選技術(shù)參數(shù),解決現(xiàn)場(chǎng)問題,最終實(shí)現(xiàn)鉛鋅銀浮選指標(biāo)的提升,同時(shí)降低了選礦廢水處理成本,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益超過1 000萬元/a,為企業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展提供了技術(shù)支撐。
隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,低碳、綠色工業(yè)生產(chǎn)已成為主流趨勢(shì),高耗能、重污染有色金屬生產(chǎn)企業(yè)將面臨著顛覆性的變革。鉛鋅無石灰清潔生產(chǎn)新工藝在黃沙坪選礦廠的成功應(yīng)用,給予正在面臨著高堿鉛鋅選礦環(huán)保壓力的企業(yè)提供了另外一種解決途徑。鉛鋅無石灰清潔生產(chǎn)新工藝因其自身的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)且正處在不斷探索發(fā)展階段,其將來可通過不斷拓寬藥劑應(yīng)用目的礦物,優(yōu)化改良藥劑特性,借鑒在黃沙坪鉛鋅礦工業(yè)應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題及解決措施,不斷總結(jié)提升,加以推廣應(yīng)用,此工藝將成為鉛鋅選礦綠色發(fā)展的首選工藝。