某低品位鉛鋅礦選礦工藝研究

(西安西北有色地質(zhì)研究院有限公司，陜西省礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心，陜西 西安 710054)

我國鉛鋅礦資源總量大，占世界的1/5 以上，但分布相對集中，主要分布在滇西、秦嶺-祁連山、內(nèi)蒙狼山-大興安嶺、川滇、南嶺五大成礦區(qū)。鉛鋅礦作為重要的有色金屬礦產(chǎn)資源，主要用于電氣、機械、軍事、化學(xué)、冶金、醫(yī)藥、輕工業(yè)等領(lǐng)域。鉛鋅礦資源的特點是貧礦多，富礦少，礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物組成復(fù)雜，共伴生礦床多，單一礦床少，多以鉛鋅多金屬礦的形式存在，其中包含的可以回收利用的有用元素或有用礦物包括銅、錫、銻、金、銀、鎵、鎘、鍺、重晶石、螢石等，回收利用這些元素可以有效地提高我國鉛鋅礦床的經(jīng)濟價值和利用價值，因此在開采時應(yīng)盡可能的考慮綜合回收有用礦物，使資源得到充分利用[1-3]。我國鉛鋅礦產(chǎn)資源的特點決定了我國鉛鋅選礦以浮選為主，并且多金屬及伴生金屬的綜合回收決定了選礦工藝流程的復(fù)雜性。根據(jù)鉛鋅礦石的性質(zhì)及其伴生組分的特點，目前常用的浮選工藝包括優(yōu)先浮選流程、等可浮選流程、混合浮選流程等[4-7]。

該礦石自然類型為磁黃鐵礦鉛鋅礦是和黃鐵礦—磁鐵礦鉛鋅礦石，礦石工業(yè)類型為多金屬原生礦石。礦石性質(zhì)復(fù)雜，鉛鋅關(guān)系緊密，本研究旨在通過試驗確定其高效的開發(fā)利用工藝。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石物質(zhì)組成

礦石中主要回收的目的礦物是閃鋅礦，其次是方鉛礦。其他金屬礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、毒砂、黃銅礦、褐鐵礦和紅砷鎳礦等。非金屬礦物為石英、角閃石、黑云母、石榴子石、綠泥石、方解石、長石、白云母。原礦多元素分析結(jié)果見表1，鉛、鋅化學(xué)物相分析結(jié)果見表2，粒度組成見表3。

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果/%Table 1 Main chemical analysis results of the raw ore

表2 鉛、鋅物相分析結(jié)果Table 2 Lead and Zinc phase analysis results

表3 物料的粒度組成特性Table 3 Particle size composition characteristics of material

從表1～ 2 可知，礦石中具有回收價值的元素為鉛、鋅，硫、銀達(dá)到伴生綜合利用指標(biāo)，可綜合回收。該礦屬低鉛高鋅硫化礦，鉛鋅比達(dá)到了1:5.9，明顯高于我國目前開采的礦床鉛鋅比1:2.5，這將給選礦分離增加難度，且鉛礦物氧化率較高，將會影響鉛的回收率。

從表3 可以看出，鉛礦物和鋅礦物嵌布粒度均為微細(xì)，-74 μm 分別為80.45%、81.59%，是影響回收率的主要原因。

方鉛礦在礦石中含量較低，主要呈浸染狀分布于紋層-條帶狀鉛鋅礦石，在粒度較粗的閃鋅礦及磁黃鐵礦-閃鋅礦紋層-條帶中，特別在重結(jié)晶、交代作用較強烈的部位，分布較多，有定向排列的特征，方鉛礦大多數(shù)與閃鋅礦連生于脈石礦物中，或單獨浸染于脈石礦物中；其次與磁黃鐵礦連生或者與磁黃鐵礦、閃鋅礦三者連生于脈石中，少數(shù)分布于閃鋅礦、黃鐵礦中，以半規(guī)則連生為主。

閃鋅礦以兩種類型存在于礦石中，一種是鐵閃鋅礦，顏色較深，主要分布于條紋—條帶狀鉛鋅礦石、稠密浸染狀鉛鋅礦石中；另一種是閃鋅礦，含鐵較低，礦物顏色較淺，主要分布于稀疏斑點狀、浸染狀鉛鋅礦石中。

該礦石閃鋅礦普遍含鐵，由于方鉛礦、閃鋅礦與磁黃鐵礦的關(guān)系較為密切，同時部分磁鐵礦的可浮性較好，故方鉛礦、閃鋅礦與磁黃鐵礦的分離是本次實驗的關(guān)鍵。

2 選礦實驗研究

方鉛礦和閃鋅礦是主要的目的礦物。根據(jù)礦物浮選特性，確定采用“鉛鋅優(yōu)先浮選—鉛、鋅粗精礦浮磁聯(lián)合精選”工藝流程。

2.1 鉛浮選實驗

圖1 鉛浮選實驗流程Fig.1 Lead flotation test flow chart

2.1.1 磨礦細(xì)度實驗（礦漿溫度18℃）

磨礦細(xì)度是有用礦物單體解離后與脈石礦物分離的前提，磨礦細(xì)度不夠，有用礦物沒有充分解離，無法進(jìn)行有效分選；磨礦細(xì)度過細(xì)，則會產(chǎn)生大量礦泥，影響精礦質(zhì)量的提高，實驗結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度實驗結(jié)果Fig.2 Test results of grinding fineness

圖2結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度增加，鉛鋅互含現(xiàn)象逐漸降低，鉛鋅回收率逐漸提高，磨礦細(xì)度越細(xì)鉛鋅分離效果越好。說明該礦石方鉛礦與閃鋅礦均較細(xì)。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm 80%。

2.1.2 鋅抑制劑種類及用量實驗

對于鉛鋅礦石的分離，選取適宜的鋅礦物抑制劑是至關(guān)重要的，這是鉛鋅礦石分離的必要條件，結(jié)果見表4。

表4 鋅抑制劑種類試驗結(jié)果Table 4 Test results of species of zinc inhibitors

表4 表明，①亞硫酸鈉對方鉛礦抑制作用較強。②石灰對方鉛礦抑制作用也較強，尤其是在pH 值大于10 以后，因此認(rèn)為使用硫酸鋅作為鋅礦物抑制劑較為合適。

硫酸鋅是閃鋅礦的抑制劑，通常在堿性條件下有抑制作用，硫酸鋅用量實驗結(jié)果見圖3。

圖3 硫酸鋅用量實驗結(jié)果Fig.3 Test results of dosage of ZnSO4

圖3結(jié)果表明，添加少量硫酸鋅有較強的抑制作用，且對方鉛礦的上浮有利，但當(dāng)硫酸鋅用量超過900 g/t，硫酸鋅用量增加，粗精礦含鋅反而稍微增加，故確定硫酸鋅用量900 g/t 為宜。

2.1.3 石灰用量實驗

石灰是鉛鋅礦石選礦中常用的pH 值調(diào)整劑，且是磁黃鐵礦、黃鐵礦的抑制劑，本研究中采用25#黑藥、丁黃藥為捕收劑，考察了不同石灰用量對浮選指標(biāo)的影響，實驗結(jié)果見圖4。

圖4 石灰用量實驗結(jié)果Fig.4 Test results of dosage of lime

圖4結(jié)果表明，隨著石灰用量的增加，粗精礦鉛品位呈上升趨勢，含鋅呈下降趨勢，但當(dāng)石灰用量較大時尾礦中鉛品位稍有提高，綜合考慮，確定石灰用量600 g/t 為宜。

2.1.4 25#黑藥用量實驗

在硫化礦浮選過程中，黑藥應(yīng)用較廣泛，它是僅次于黃藥的捕收劑，具有選擇性高、穩(wěn)定性好等特點，因此選擇25#黑藥為鉛捕收劑，實驗結(jié)果見圖5。

圖5 25#黑藥用量實驗結(jié)果Fig.5 Test results of dosage of 25# aerofloat

圖5結(jié)果表明，隨著25#黑藥用量增加，鉛回收率呈上升趨勢，但當(dāng)25#黑藥用量大于20 g/t時，鉛回收率增加幅度變緩，故確定25#黑藥用量20 g/t 為宜。

2.1.5 分散劑水玻璃用量實驗

水玻璃是浮選中最常使用的抑制劑，鉛粗選時加入水玻璃，對石英、硅酸鹽類礦物以及鋁硅酸鹽礦物有很好的抑制作用。水玻璃用量實驗結(jié)果見圖6。

圖6 水玻璃用量實驗結(jié)果Fig.6 Test results of dosage of water glass

圖6結(jié)果表明，隨著水玻璃用量增加，鉛粗精礦品位呈上升趨勢，而鉛回收率基本保持不變，當(dāng)水玻璃用量大于200 g/t 時，鉛品位上升幅度減小，故確定水玻璃用量200 g/t 為宜。

2.1.6 丁黃藥用量實驗

丁基鈉黃藥是一種捕收能力較強的浮選藥劑，它廣泛應(yīng)用于各種有色金屬硫化礦的混合浮選中。丁黃藥用量實驗結(jié)果見圖7。

圖7 丁黃藥用量實驗結(jié)果Fig.7 Test results of dosage of butyl xanthate

圖7結(jié)果表明，隨著丁黃藥用量增加，鉛粗精礦品位雖稍有下降，但鉛回收率上升幅度較大，當(dāng)丁黃藥用量達(dá)10 g/t 時，二者基本趨于平穩(wěn)，故確定丁黃藥用量10 g/t 為宜。

2.2 鋅浮選條件實驗

2.2.1 鋅粗選硫酸銅用量實驗

硫酸銅是常見的閃鋅礦活化劑，硫酸銅用量實驗結(jié)果見圖9。

圖9 硫酸銅用量實驗結(jié)果Fig.9 Test results of dosage of CuSO4

圖9結(jié)果表明，隨著硫酸銅用量增加，鋅回收率呈上升趨勢，當(dāng)硫酸銅用量大于200 g/t 時，鋅回收率基本不變，故確定硫酸銅用量200 g/t為宜。

2.2.2 丁黃藥用量實驗

丁黃藥是閃鋅礦最常用的捕收劑，其用量實驗結(jié)果見圖10。

圖10 丁黃藥用量實驗結(jié)果Fig.10 Test results of dosage of butyl xanthate

圖10 結(jié)果表明，隨著丁黃藥用量增加，鋅回收率呈上升趨勢，但當(dāng)丁黃藥用量大于10 g/t 時，鋅回收率上升幅度緩慢，故確定丁黃藥用量10 g/t為宜。

2.2.3 鋅精選石灰用量實驗

盡管鋅粗選段pH 值＞12，但還有部分可選性尚好的黃鐵礦和磁黃鐵礦上浮，因此進(jìn)行鋅精選石灰用量以得到合格鋅精礦十分必要。石灰用量結(jié)果見圖11。

圖11 鋅精選石灰用量實驗結(jié)果Fig.11 Test results of dosage of lime for zinc cleaning separation

圖11 表明，隨著石灰用量增加，鋅精礦品位逐步提高，但磁性產(chǎn)品含鋅也升高，即鋅損失增大，綜合考慮確定鋅精選石灰用量1000 g/t 為宜。

2.2.4 磁感應(yīng)強度對比實驗

磁選是在不均勻磁場中利用礦物之間的磁性差異而使不同礦物實現(xiàn)分離的一種選礦方法，當(dāng)用重選和浮選不能得到最終精礦時，可用磁選結(jié)合其他方法進(jìn)行分選。磁選-浮選流程實驗只進(jìn)行磁感應(yīng)強度對比實驗，浮選條件及流程完全參照鉛鋅優(yōu)先浮選-鉛、鋅粗精礦浮磁聯(lián)合精選。磁感應(yīng)強度對比實驗結(jié)果見表5。

表5 磁感應(yīng)強度對比實驗結(jié)果Table 5 Test results of magnetic induction strength comparison

表6 結(jié)果表明，磁感應(yīng)強度的變化對磁性產(chǎn)品中鉛和鋅的含量及磁性產(chǎn)品的指標(biāo)影響不大，故確定磁感應(yīng)強度0.12kA/A·S 進(jìn)行下步實驗。

2.3 鋅精礦磁選

從浮選實驗結(jié)果可以看出，該礦石很難得到鋅品位大于40%的鋅精礦，原因是該礦石磁黃鐵礦含量較高，且磁黃鐵礦浮游活性也高，因此在優(yōu)先浮選流程中增加磁選作業(yè)，以提高鋅精礦品位。

2.4 實驗室小型閉路實驗

在開路和磁選實驗的基礎(chǔ)上，對該礦進(jìn)行了浮選-浮磁聯(lián)合精選閉路試驗，工藝閉路流程為鉛一粗一掃三精，選鉛尾礦選鋅，鋅一粗一掃三精，浮選精礦再經(jīng)磁選最終得到鉛精礦和鋅精礦。閉路流程及藥劑用量見圖12，實驗結(jié)果見表6。

圖12 浮磁聯(lián)合精選閉路實驗流程Fig.12 Flow chart of closed-circuit test of flotating-magnetic combined separation

表6 磁選-優(yōu)先浮選閉路實驗結(jié)果Table 6 Results of closed-circuit test of magnetic -priority flotation

3 結(jié) 語

（1）該礦多元素分析結(jié)果表明，原礦含鉛0.47%、含鋅2.77%，伴生有金、銀等貴金屬礦物，屬復(fù)雜多金屬礦共存的硫化礦。

（2）對礦石中的鉛、鋅礦物分別進(jìn)行了物相分析，結(jié)果表明，礦石中鉛、鋅礦物主要是硫化礦物。

（3）根據(jù)礦石性質(zhì)，制定“鉛鋅優(yōu)先浮選-鉛、鋅粗精礦浮磁聯(lián)合精選”的實驗研究工藝流程，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 75%條件下，1 粗1 掃3 精選鉛，選鉛尾礦選鋅，1 粗1 掃3 精選鋅，浮選精礦再經(jīng)磁選，得到鉛品位50.82%、鉛回收率62.59%、含銀343.02 g/t 的鉛精礦；鋅品位45.42%、鋅回收率79.26%、含銀12.73 g/t 的鋅精礦；磁性產(chǎn)品中鉛品位1.38%、鉛回收率4.19%、鋅品位11.83%、鋅回收率6.15%。