滇東北某高硫鉛鋅礦流程優(yōu)化試驗(yàn)研究

呂 超 謝 峰 謝立志 李 博 馬原琳

（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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南昆明650031；4.彝良馳宏礦業(yè)有限公司，云南昭通657602）

鉛鋅礦是重要的戰(zhàn)略資源，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有著不可替代的作用，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、軍事、電氣、冶金等工業(yè)領(lǐng)域［1-4］。鉛鋅礦產(chǎn)資源作為云南（特別是云南東北地區(qū)）的優(yōu)勢礦種之一，具有較高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，因此，對(duì)礦石開展綜合利用研究具有重要意義。隨著礦山資源開采點(diǎn)的不斷變化，井下采出礦石的性質(zhì)會(huì)發(fā)生不同程度的變化，甚至與礦山最初設(shè)計(jì)相差較大，進(jìn)入選廠的物料性質(zhì)（包括原礦的化學(xué)成分、礦物組成、礦物嵌布特征等）也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變，造成現(xiàn)有生產(chǎn)工藝不適應(yīng)入選原礦的情況，浮選指標(biāo)隨之變差［5-7］。

滇東北某鉛鋅選廠生產(chǎn)工藝流程為“鉛硫混合浮選—鉛硫混合精礦抑硫浮鉛分離—鉛硫混合浮選尾礦選鋅”的一段磨選工藝流程［8］，生產(chǎn)指標(biāo)存在鉛精礦含鋅較高，硫精礦鉛、鋅含量較高的問題，造成鉛鋅金屬損失，且硫精礦和鉛精礦的價(jià)格因雜質(zhì)含量高而受影響。分析原因?yàn)榈V石粒度特性發(fā)生變化，有用礦物嵌布粒度變細(xì)，特別是鉛鋅礦物與黃鐵礦伴生緊密，現(xiàn)有流程未能實(shí)現(xiàn)礦石的有效分選［9］。為解決這一難題，本研究對(duì)礦石進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究，并進(jìn)行流程優(yōu)化試驗(yàn)。目前，現(xiàn)場依據(jù)優(yōu)化工藝完成了選廠改造，采用立式螺旋攪拌磨機(jī)進(jìn)行二段磨礦，生產(chǎn)運(yùn)營良好，生產(chǎn)指標(biāo)較之前有一定提高。

1 原礦性質(zhì)

1.1 原礦的化學(xué)成分分析

對(duì)原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。

注：帶“*”的品位單位為g/t。

由表1可知，原礦中主要有價(jià)元素為Pb、Zn、S，含量分別為8.15%、16.98%、31.11%，主要脈石成分為SiO2和CaO，含量分別為6.24%、9.03%，其次為Al2O3和MgO，由分析結(jié)果可知該礦石為典型的高硫鉛鋅礦石。

對(duì)原礦進(jìn)行鉛鋅物相分析，結(jié)果見表2和表3。

由表2和表3可知，原礦中的鉛主要以硫化物形式賦存在礦石中，分布率為93.98%；原礦中的鋅主要以硫化物形式賦存在礦石中，分布率為95.88%。綜上可知該礦石為硫化鉛鋅礦石。

1.2 原礦的礦物組成

礦石的礦物種類復(fù)雜，主要含有硫化物、氧化物、碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽六類17種礦物。金屬硫化物主要為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦，其次為白鐵礦、黃銅礦、毒砂等；金屬氧化物為褐鐵礦、赤鐵礦；脈石礦物主要為白云石、石英、方解石，其次為螢石、絹云母、黏土礦物等。主要礦物相對(duì)含量見表4。

1.3 原礦中主要礦物嵌布特征

（1）方鉛礦。方鉛礦沿閃鋅礦裂隙充填交代，呈脈狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出，其形狀和大小隨閃鋅礦裂隙而變化，部分粗粒方鉛礦中包含有閃鋅礦，或包含黃鐵礦晶體。方鉛礦的嵌布粒度極不均勻，主要嵌布粒度為0.01～2 mm。

（2）閃鋅礦。閃鋅礦呈塊狀、不規(guī)則粒狀產(chǎn)出，常含有早期結(jié)晶的自形、半自形粒狀黃鐵礦。閃鋅礦呈粗細(xì)粒嵌布，嵌布粒度極不均勻，主要嵌布粒度為0.04～2 mm。

（3）黃鐵礦。黃鐵礦主要呈粒狀集合體分布于晶粒間和碎裂隙中，且在粗粒方鉛礦或閃鋅礦中常包含有黃鐵礦殘晶。黃鐵礦的嵌布粒度相對(duì)較細(xì)，主要嵌布粒度為0.01～0.16 mm。

從主要礦物特征可以看出，該礦石中主要礦物方鉛礦、閃鋅礦粒度粗細(xì)分布不均，宜采用“階段磨礦、階段選別”的流程處理［10-13］，從而對(duì)粗粒和細(xì)粒嵌布有用礦物分階段磨礦和分選。若采用一段粗磨，易導(dǎo)致部分細(xì)粒級(jí)礦物未能完全解離，造成浮選回收率偏低、產(chǎn)品質(zhì)量不高等問題。若采用細(xì)磨工藝以提高有用礦物單體解離度，則一方面造成部分有用礦物過磨，降低浮選回收率；另一方面細(xì)磨產(chǎn)生較多礦泥，影響浮選礦漿環(huán)境，并且影響產(chǎn)品濃縮、過濾的正常進(jìn)行，甚至?xí)斐蓾饪s跑渾和陶瓷過濾機(jī)堵孔等問題［13-16］。

2 試驗(yàn)方案制定

現(xiàn)場采用的流程為“鉛硫混合浮選—鉛硫混合精礦抑硫浮鉛分離—鉛硫混合浮選尾礦選鋅”的一段磨礦工藝流程，生產(chǎn)得到鉛精礦、鋅精礦、硫精礦和尾礦。存在問題：部分細(xì)粒級(jí)嵌布的方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦連生，造成金屬損失，且影響精礦產(chǎn)品質(zhì)量。本研究將以現(xiàn)場生產(chǎn)原礦為研究對(duì)象，針對(duì)現(xiàn)有流程存在不足進(jìn)行優(yōu)化試驗(yàn)研究，采用“階段磨礦、階段選別”工藝［8］進(jìn)行流程優(yōu)化，對(duì)鉛硫混合精礦再磨再選。

3 模擬現(xiàn)場生產(chǎn)工藝并考查鉛硫混合精礦

3.1 模擬現(xiàn)場工藝流程試驗(yàn)

采用現(xiàn)場流程進(jìn)行條件試驗(yàn)、開路試驗(yàn)和全流程閉路試驗(yàn)，得到現(xiàn)場流程下的閉路試驗(yàn)指標(biāo)，現(xiàn)場工藝閉路試驗(yàn)流程見圖1，具體結(jié)果見表5。

由表5可知，通過閉路試驗(yàn)可得到：Pb品位60.32%、Pb回收率85.82%的鉛精礦；Zn品位48.55%、Zn回收率91.48%的鋅精礦；Pb品位1.88%、Pb回收率6.08%、Zn品位1.99%、Zn回收率3.22%的硫精礦。其中，鉛精礦中Pb品位較低，且含Zn較高；硫精礦中Pb、Zn含量較高，以致在硫精礦中的Pb、Zn損失較大。分析原因?yàn)椋恒U硫混合精礦中存在方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦的連生體，造成鉛精礦中Pb的品位不高，Zn含量高，且硫精礦中Pb、Zn金屬損失較大。

3.2 鉛硫混合精礦有用礦物單體解離度分析

為進(jìn)一步查明鉛硫混合精礦中有用礦物的解離情況，對(duì)鉛硫混選精礦進(jìn)行了單體解離度分析，結(jié)果如表6所示。

由表6可知，全樣單體解離度為：閃鋅礦72.13%，方鉛礦73.56%，黃鐵礦83.38%，各礦物單體解離度均不高，因此，考慮對(duì)鉛硫粗精礦進(jìn)行再磨，再磨精礦再選，以提高浮選指標(biāo)。

4 流程優(yōu)化試驗(yàn)研究

本研究采用“階段磨礦、階段選別”工藝進(jìn)行流程優(yōu)化，對(duì)鉛硫粗精礦進(jìn)行再磨，再磨精礦進(jìn)入鉛硫分離作業(yè)，因此，確定鉛硫混合精礦再磨細(xì)度和再磨后鉛硫混合精礦單體解離度測定為重點(diǎn)考查工作。

4.1 鉛硫混合精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

對(duì)鉛硫混合精礦進(jìn)行再磨細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可知，隨著鉛硫混合粗精礦再磨細(xì)度的增加，鉛粗精礦中Pb品位逐漸升高，Pb回收率變化不明顯，Zn品位和回收率呈下降的趨勢。說明鉛硫混合精礦經(jīng)再磨后，部分連生體解離，鉛粗精礦中鋅含量降低，Pb品位提高，但磨礦時(shí)間較長又會(huì)造成一定程度的過磨。鉛硫混合精礦磨礦細(xì)度為-0.045 mm占70%時(shí)，鉛粗精礦的Zn含量較低，再提高鉛硫混合精礦細(xì)度，鉛粗精礦Zn含量的變化不明顯。綜合考慮，再磨細(xì)度選擇-0.045 mm占70%。

4.2 再磨后鉛硫混合精礦單體解離度分析

鉛硫混合粗精礦再磨細(xì)度為-0.045 mm占70%的條件下，各目的礦物的單體解離情況如表7所示。

由表7可知，全樣綜合單體解離度為：閃鋅礦85.21%，方鉛礦83.11%，黃鐵礦87.65%。說明通過鉛硫混合精礦再磨后，各目的礦物單體解離度均有提高，有助于提高鉛精礦產(chǎn)品質(zhì)量，且可以減少金屬損失。在此磨礦細(xì)度下，可較好地實(shí)現(xiàn)鉛硫混合精礦的解離。

4.3 全流程閉路優(yōu)化試驗(yàn)研究

在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行全流程閉路優(yōu)化試驗(yàn)，具體流程見圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

由表8可知，對(duì)比流程優(yōu)化前后閉路試驗(yàn)指標(biāo)，通過鉛硫混合精礦再磨流程優(yōu)化后，鉛精礦Pb品位提高1.57個(gè)百分點(diǎn)，Pb回收率相近，同時(shí)Zn的含量下降1.35個(gè)百分點(diǎn)，硫精礦中Pb、Zn含量均有所降低，鋅精礦Zn的回收率提高2.43個(gè)百分點(diǎn)。綜上可知，鉛硫精礦再磨優(yōu)化流程可有效提高該礦石的浮選指標(biāo)。

5 結(jié) 論

（1）原礦含Pb 8.15%、Zn 16.98%、S 31.11%，為典型的高硫鉛鋅礦石，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，礦石中礦物種類復(fù)雜，主要有用礦物為方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦，其中閃鋅礦和方鉛礦嵌布粒度極其不均勻，黃鐵礦嵌布相對(duì)較細(xì)。

（2）礦石中有用礦物嵌布粒度不均勻，一般采用階段磨礦、階段選別的工藝流程，現(xiàn)場流程為“鉛硫混合浮選—鉛硫混合精礦抑硫浮鉛分離—鉛硫混合浮選尾礦選鋅”的一段磨選工藝流程，存在部分有用礦物解離不充分的弊端。

（3）通過流程優(yōu)化試驗(yàn)研究，確定鉛硫混合精礦再磨再選的優(yōu)化流程，流程優(yōu)化前和優(yōu)化后的試驗(yàn)結(jié)果表明，在鉛硫混合精礦再磨細(xì)度-0.045 mm占70%的條件下，鉛硫混合精礦中方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦解離較充分，優(yōu)化后閉路試驗(yàn)指標(biāo)較優(yōu)化前有較大的提高，鉛精礦Pb的品位提高1.57個(gè)百分點(diǎn)，Pb回收率相近，同時(shí)Zn的含量下降1.35個(gè)百分點(diǎn)，硫精礦中Pb、Zn含量均有所降低；鋅精礦Zn的回收率提高2.43個(gè)百分點(diǎn)。該結(jié)果為選廠提高經(jīng)濟(jì)效益提供了重要的技術(shù)支撐。