黃沙坪鉛鋅礦無石灰高效分選與清潔生產(chǎn)新工藝試驗(yàn)研究及應(yīng)用

龍會友，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)的長效綠色發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 原礦來源及基本性質(zhì)

1.1 礦石來源

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，然后存儲于磨浮車間6個細(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、銀為主要回收有價礦物［3］。

1.2 原礦物相分析

原礦鉛鋅物相分析見表1，現(xiàn)場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 %

1.3 原礦粒度分析

根據(jù)原礦硬度性質(zhì)及礦物嵌布特性，采取現(xiàn)場取樣進(jìn)行粒度篩析，分析現(xiàn)有磨礦分級系統(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-30μm分布率分別為41.41%、39.01%，-30μm粒級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

2 黃沙坪鉛鋅礦無石灰工藝試驗(yàn)研究結(jié)果

2.1 閉路試驗(yàn)對比結(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)場工藝流程進(jìn)行鉛鋅有無石灰兩種工藝對比閉路試驗(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) %

2.2 柴油對鉛浮選的影響

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，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 柴油對鉛作業(yè)區(qū)浮選影響對比試驗(yàn)結(jié)果

通過表6結(jié)合現(xiàn)場現(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，同時可減少掃選中礦循環(huán)量?，F(xiàn)場工業(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。

2.3 抑制劑D82對鉛浮選的影響

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，出現(xiàn)用量波動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

2.4 氣溫對鋅浮選的影響

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，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)場鋅區(qū)抑制劑D52用量比較大，會造成對鋅礦物的過度抑制。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。

針對氣溫對鋅指標(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，該措施得到現(xiàn)場調(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)報表%

2.5 低品位鋅原礦對鋅浮選指標(biāo)的影響

調(diào)試過程出現(xiàn)當(dāng)鋅原礦品位偏低時，鋅精礦品位和回收率不穩(wěn)定，指標(biāo)波動大。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，捕收劑HQ66加藥量不足會造成鋅粗選泡沫結(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)場驗(yàn)證：針對捕收劑HQ66在低品位鋅原礦時添加量少，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，適當(dāng)補(bǔ)加2＃油后，可得到45%～47%高品位鋅精礦，同時回收率穩(wěn)定在92%以上。通過實(shí)驗(yàn)室對比試驗(yàn)及現(xiàn)場調(diào)試指標(biāo)情況，最終得出鋅區(qū)現(xiàn)場操作藥劑指導(dǎo)用量，鋅區(qū)藥劑用量見表10。

表10 工業(yè)調(diào)試現(xiàn)場鋅浮選區(qū)藥劑指導(dǎo)用量表

通過表10及現(xiàn)場實(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%。

2.6 鉛鋅無石灰分選工藝對尾礦水COD的影響

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)試時間的延長而逐漸降低，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圖

3 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果及經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 工業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

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］。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果

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)提升對比分析，測算指標(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)場時間廢水處理藥劑使用情況統(tǒng)計(jì)，測算廢水處理藥劑成本，可由鉛鋅石灰分選工藝（高堿工藝）時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)效益對比分析表

4 總結(jié)與展望

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)場問題，最終實(shí)現(xiàn)鉛鋅銀浮選指標(biāo)的提升，同時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。

隨著社會的不斷發(fā)展，低碳、綠色工業(yè)生產(chǎn)已成為主流趨勢，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。