強(qiáng)磁選—浮選分離某銅鉛混合精礦

朱恩領(lǐng),何愛婷,李敏,羅文成,王丞

青海鴻鑫礦業(yè)有限公司，青海 格爾木 816099

引言

浮選法是當(dāng)前處理硫化銅鉛混合精礦的主要方法[1]。由于硫化銅鉛混合精礦中的鉛礦物主要為方鉛礦，而硫化銅礦物除原生黃銅礦外，還有種類繁多、含量不一的次生硫化銅礦物如輝銅礦、斑銅礦、黝砷銅礦等，根據(jù)浮選分離“浮易抑難”的原則，采用單一抑制方鉛礦的方式較抑制多種銅礦物的方式難度更小，所以當(dāng)前銅鉛混合精礦多采用“浮銅抑鉛”的處理工藝。當(dāng)前該工藝的研究重點(diǎn)主要集中在方鉛礦抑制劑的研發(fā)及應(yīng)用上[2]，如Bulatovic S[3]通過使用重鉻酸絡(luò)合物在實(shí)現(xiàn)取代原有的重鉻酸鹽獲得較好的銅鉛分離指標(biāo)的同時(shí)，還實(shí)現(xiàn)了尾礦廢水中Cr6+離子濃度的大幅度降低；Qin Wenqing[4]、Jan Drzymala[5]、Peng Huang[6]等分別開發(fā)了以殼聚糖、馬鈴薯淀粉等對方鉛礦具有較明顯的選擇性吸附作用的多糖類聚合有機(jī)物，這也是當(dāng)前銅鉛分離藥劑研發(fā)的主攻方向，此外某些小分子抑制劑[7]及無鉻組合抑制劑如CMC+Na2SO3+水玻璃[8]、CHP[9]等抑制劑也可用于不同性質(zhì)、不同產(chǎn)地的銅鉛混合精礦的分離中。

為消除傳統(tǒng)銅鉛混合浮選分離工藝藥劑成本高、生產(chǎn)過程中浮選工藝操作難度大、選礦廢水重金屬離子污染大等不利影響，引入磁選作為銅鉛分離的重要手段愈發(fā)引起我國選礦科技工作者的重視。由于黃銅礦具有微弱的磁性，比磁化系數(shù)為 67.53×10-9m3/kg，而方鉛礦的比磁化系數(shù)為0.62×10-9m3/kg，二者具有強(qiáng)磁選分離的天然可能性，早在20世紀(jì)90年代，中南大學(xué)楊鵬等人[10]率先引入振動(dòng)脈動(dòng)高梯度磁選試驗(yàn)裝置用于分離湖南某銅鉛混合精礦，磁選尾礦中銅脫除率達(dá)到93%左右；湖南有色金屬研究院薛偉等人[11]通過對銅鉛混合精礦進(jìn)行超聲波分散后進(jìn)行強(qiáng)磁處理可分別得到銅精礦及鉛精礦產(chǎn)品，但較少有文獻(xiàn)對強(qiáng)磁處理對銅鉛混合精礦各礦物的可浮性變化進(jìn)行論證，所以本文以青海某銅鉛鋅選廠產(chǎn)出的銅鉛混合精礦為對象，通過樣品性質(zhì)分析混合精礦中黃銅礦、方鉛礦的嵌布粒度及共生關(guān)系，并對比了常規(guī)分離方法與高梯度磁選—浮選分離方法對該混合精礦中銅鉛礦物的分離效果，通過試驗(yàn)條件的優(yōu)化得到高梯度磁選—浮選分離工藝的最佳指標(biāo)，為下一步開展現(xiàn)場生產(chǎn)改造提供依據(jù)。

1 樣品性質(zhì)

1.1 樣品化學(xué)成分及礦物組成分析

本研究所用銅鉛混合精礦樣品取自青海某銅鉛鋅礦山選礦廠鉛精礦緩存槽，其現(xiàn)場生產(chǎn)原礦含Cu 0.09%～0.14%、Pb 1.25%～1.30%、Zn 2.80%～3.25%，采用銅鉛混合浮選工藝將伴生銅富集于鉛精礦中[12]形成銅鉛混合精礦礦漿產(chǎn)品，礦漿產(chǎn)品的質(zhì)量濃度為45%，經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕〈硇缘牡V漿經(jīng)過濾、烘干后制得分析樣品，其化學(xué)多元素分析結(jié)果如表1所示。

表1 銅鉛混合精礦樣品化學(xué)多元素分析結(jié)果

使用掃描電鏡對代表性樣品進(jìn)行掃描識(shí)別分析，可得該銅鉛混合精礦鏡下典型形貌如圖1所示。由圖1可看出，該銅鉛混合精礦礦物組成較為簡單，主要的組成礦物為方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦及黃銅礦，脈石礦物含量極少，同時(shí)含有少量的赤鐵礦、褐鐵礦等鐵質(zhì)礦物，該銅鉛混合精礦中各礦物組成及相對含量如表2所示。

表2 銅鋅混合精礦樣品中主要礦物組成及相對含量 /%

圖1 銅鉛混合精礦微觀形貌

由表1可知，銅鉛混合精礦主要的金屬元素為Pb、Zn、Cu，含量分別為Pb 56.39%、Zn 4.15%、Cu 1.96%；非金屬元素為S，含量為27.98%。樣品中除硫化銅、鉛、鋅礦物含硫外，還有部分硫以磁黃鐵礦、黃鐵礦等礦物形態(tài)賦存?；旌暇V中銀含量為293.90 g/t，其主要賦存礦物為硫銻銅銀礦及螺狀硫銀礦。

由表2及圖1可看出，銅鉛混合精礦中方鉛礦為含量最多的礦物，占總礦物含量的78.27%，其次為閃鋅礦、磁黃鐵礦及黃鐵礦，黃銅礦含量較少，僅占總礦物含量的2.48%。

1.2 混合精礦中各粒級(jí)銅、鉛礦物分布情況及連生關(guān)系

對該銅鉛混合精礦進(jìn)行篩析，并對各分級(jí)產(chǎn)品進(jìn)行化學(xué)分析、制備砂光片及鏡下檢測，該混合精礦篩析結(jié)果如表3所示，采用橫尺面測法[13]鏡下統(tǒng)計(jì)得到該銅鉛混合精礦中不同粒級(jí)的銅、鉛礦物礦物的單體率及連生關(guān)系如表4所示。

表3 混合精礦篩析結(jié)果

由表3結(jié)果可看出，該銅鉛混合精礦整體粒徑較細(xì)，銅、鉛礦物在細(xì)粒級(jí)(-0.026 mm)部分集中度較高。結(jié)合表4結(jié)果可知，不同粒級(jí)產(chǎn)品中銅、鉛礦物的單體率較高，黃銅礦、方鉛礦的整體單體率達(dá)到了90%左右，在細(xì)粒礦物中單體率更高，所以不需要采用再磨工藝對該混合精礦進(jìn)行處理。

表4 不同粒級(jí)中各礦物的單體率及不同礦物的連生關(guān)系

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

由銅鉛混合精礦樣品性質(zhì)分析結(jié)果可知，該銅鉛混合精礦中主要的礦物成分為方鉛礦，且方鉛礦含量占混合精礦礦物總含量的78%左右；其次為閃鋅礦和黃銅礦。根據(jù)“抑多浮少”的浮選分離原則，采用浮銅抑鉛工藝是處理該銅鉛混合精礦的常見工藝，由于該銅鉛混合精礦中方鉛礦嵌布粒度較細(xì)，-0.026 mm部分接近60%。由文獻(xiàn)可知[14-15]，當(dāng)單體方鉛礦粒徑過小時(shí)，由于其流變行為的變化導(dǎo)致方鉛礦難以被常規(guī)抑制劑抑制，進(jìn)而增大了銅鉛分離的難度。采用常規(guī)的銅鉛分離浮選工藝處理該銅鉛混合精礦試驗(yàn)流程如圖2所示，所得結(jié)果見表5。

圖2 銅鉛分離試驗(yàn)流程

表5 銅鉛分離試驗(yàn)流程結(jié)果 /%

由表5可知，使用無鉻組合抑制劑CMC+水玻璃+亞硫酸鈉對該銅鉛混合精礦進(jìn)行銅鉛分離，所得銅精礦含Cu 12.33%、Pb 21.21%，但銅精礦中Cu回收率低，含Pb較高，分離效果較差，所以擬采用高梯度磁選工藝對該銅鉛混合精礦進(jìn)行預(yù)處理，磁選分離后的精礦用于下一步的銅鉛浮選分離。

2.1 磁選試驗(yàn)

2.1.1 銅磁選背景磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

由于黃銅礦為順磁性礦物，具有弱磁性，而方鉛礦為非磁性礦物，可考慮采用高梯度磁選對該銅鉛混浮精礦進(jìn)行預(yù)處理，并對磁選所得的精礦、尾礦進(jìn)行分析及再處理。本文使用贛州金環(huán)公司所生產(chǎn)的SLon-100試驗(yàn)型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)為試驗(yàn)設(shè)備，在入選物料質(zhì)量濃度為20%、設(shè)定脈沖沖次為15 Hz條件下，通過條件激磁電流強(qiáng)度條件磁選背景強(qiáng)度，背景磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)流程如圖3所示，所得結(jié)果見圖4。

圖3 銅鉛分離磁選強(qiáng)度條件試驗(yàn)流程

圖4 背景磁場強(qiáng)度對銅精礦金屬品位及回收率的影響

由圖4結(jié)果可看出，在設(shè)定脈沖沖次為15 Hz條件下，隨著背景磁場強(qiáng)度的增大，銅精礦中Cu回收率可明顯提高，而銅精礦中Pb回收率維持在較低的水平，表明采用高梯度磁選是分離該銅鉛混合精礦銅、鉛礦物有效的分離方法，當(dāng)磁場強(qiáng)度為1.5 T的條件下，銅精礦中Cu回收率達(dá)到68.51%，再增大磁場強(qiáng)度時(shí)，銅精礦中Cu回收率增長幅度較小，同時(shí)銅精礦中Cu品位有小幅度降低，所以采用高梯度磁選工藝處理青海某銅鉛混合精礦的最佳背景磁場強(qiáng)度為1.5 T。

2.1.2 脈沖沖次條件試驗(yàn)

在使用高梯度磁選機(jī)處理物料時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)脈沖沖次的大小促進(jìn)處理器中混合精礦中各礦物的有效分散，減少夾雜現(xiàn)象的發(fā)生[16]，為考察脈沖沖次對本銅鉛混浮精礦磁選分離的影響，進(jìn)行了脈沖沖次試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖3所示，固定背景磁場強(qiáng)度為1.5 T，以脈沖沖次為變量，所得結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，脈沖沖次對銅鉛分離的效果有顯著的影響，當(dāng)脈沖沖次為25 Hz時(shí)，銅精礦中Cu回收率達(dá)到最大，為86.74%，銅鉛分離效果最好，綜合考慮，高梯度磁選處理該銅鉛混合精礦磁選分離的脈沖沖次為25 Hz。

圖5 脈沖沖次對銅精礦金屬品位及回收率的影響

2.1.3 磁選擴(kuò)大試驗(yàn)

根據(jù)已有的磁選條件和使用SLon-100型磁選機(jī)得到的磁選參數(shù)，進(jìn)行了磁選擴(kuò)大試驗(yàn)，擴(kuò)大試驗(yàn)采用SLon-500型立環(huán)脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)，參數(shù)為：處理量為0.125 t/h，入選礦漿質(zhì)量濃度為20%，同時(shí)控制磁場強(qiáng)度為1.5 T，脈沖沖次為25 Hz，以青海某銅鉛鋅選廠產(chǎn)出的含Cu 1.96%、Pb 56.39%的銅鉛混合精礦為試驗(yàn)對象，得到磁選擴(kuò)大試驗(yàn)指標(biāo)如表6所示。

表6 磁選擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果 /%

由表6可知，使用高梯度強(qiáng)磁選機(jī)在推薦參數(shù)條件下，磁選精礦含Cu 3.32%、Pb 49.40%，磁選尾礦含Cu 0.53%、Pb 59.32%，磁尾礦可直接作為鉛精礦產(chǎn)品進(jìn)行銷售，磁精礦中Cu回收率達(dá)到86.84%，可用于下一步的銅鉛浮選分離。

2.2 磁精礦銅鉛浮選分離試驗(yàn)

以磁選擴(kuò)大試驗(yàn)產(chǎn)出的磁精礦為浮選分離對象進(jìn)行了磁精選銅鉛分離試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及藥劑制度如圖2所示，試驗(yàn)指標(biāo)如表7所示。

表7 磁選精礦銅鉛分離試驗(yàn)結(jié)果 /%

對比表5和表7結(jié)果可看出，在相同的浮選藥劑制度條件下，磁選處理后的磁選精礦浮選所得銅精礦中Cu的產(chǎn)率及作業(yè)回收率明顯提高，同時(shí)銅精礦中Pb品位降低，分離后的鉛精礦中Cu品位降低至1.00%以下，且磁選分離效果明顯優(yōu)于未磁選處理的銅鉛混合精礦，所以采用高梯度強(qiáng)磁處理可明顯降低該銅鉛混合精礦浮選分離的難度。

2.3 全流程閉路試驗(yàn)

在已有的磁選指標(biāo)和磁選精礦銅鉛分離開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了高梯度磁選—磁選精礦銅鉛浮選分離的全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖6所示，所得指標(biāo)如表8所示。

圖6 全流程閉路試驗(yàn)流程

表8 全流程閉路試驗(yàn)指標(biāo) /%

由圖6可看出，經(jīng)上述流程處理青海某銅鉛混合精礦可產(chǎn)出一個(gè)銅精礦和兩個(gè)鉛精礦，其中銅精礦含Cu 17.63%、Pb 9.31%，銅精礦中Cu回收率71.48%，銅精礦含Cu>15%，滿足銅精礦的銷售要求，同時(shí)由于部分微細(xì)粒銅鉛連生體礦物的存在致使銅精礦鉛含量偏高。鉛精礦1含Cu 0.53%、Pb 59.32%，鉛精礦2含Cu 0.70%、Pb 60.16%。綜合鉛精礦1和鉛精礦2，總鉛精礦平均含Cu 0.61%、Pb 59.72%；總鉛精礦中Pb平均回收率為98.67%。

3 結(jié)論

(1)青海某銅鉛混合精礦為該選廠銅鉛混浮作業(yè)產(chǎn)出的產(chǎn)品，含Cu 1.96%、Pb 56.39%，混合精礦中主要的組成礦物為方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦及黃銅礦，經(jīng)篩析及單體解離度分析可知，該混合精礦中的各硫化礦物整體粒徑細(xì)小，單體解離度高。

(2)由于該混合精礦中的方鉛礦粒徑微細(xì)，增大了銅鉛浮選分離的難度，所以采用高梯度磁選的方式對該銅鉛混合精礦進(jìn)行處理，在背景磁場強(qiáng)度為1.5 T、脈沖沖次25 Hz條件下，一次粗選可得到含Cu 3.32%、Pb 49.40%，Cu回收率86.84%的磁選精礦，用于下一步銅鉛浮選分離。磁選尾礦含Cu 0.53%，可直接作為合格的鉛精礦產(chǎn)品。

(3)經(jīng)對比試驗(yàn)可知，在相同藥劑制度條件下，高梯度強(qiáng)磁得到的磁選精礦再進(jìn)行銅鉛分離浮選效果比直接銅鉛浮選分離效果更好。磁—浮聯(lián)合工藝流程處理青海某銅鉛混合精礦可得到含Cu 17.63%、Pb 9.31%、Cu回收率71.48%的銅精礦和含Cu 0.61%、Pb 59.72%、Pb回收率98.67%的鉛精礦，分離指標(biāo)理想。