某高砷鉛精礦降砷試驗(yàn)研究*

高連啟，張紅英，劉 進(jìn)，劉志成，惠世和，郎召有

（1.馳宏科技工程股份有限公司，云南 曲靖 655000；2.廣東省科學(xué)院資源利用與稀土開(kāi)發(fā)研究所，廣東 廣州 510650）

目前，國(guó)內(nèi)外廣大選礦科研工作者對(duì)含砷鉛精礦采用浮選工藝降砷進(jìn)行了大量研究，也取得了一定的成果，但主要是針對(duì)與毒砂為主的砷礦物的分離研究，對(duì)晶格中含砷的灰硫砷鉛礦類(lèi)的除砷研究未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)[1-3]。隨著全球礦產(chǎn)資源量的日益減少，以及國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)格，尋求一種能使難以分離的以灰硫砷鉛礦類(lèi)高砷鉛礦物與方鉛礦分離達(dá)到除砷的技術(shù)具有重大意義[1-4]?；伊蛏殂U礦是一種晶格含砷鉛礦物，As含量一般為8%～12%，其理化性質(zhì)與方鉛礦相似，在浮選過(guò)程中易進(jìn)入鉛精礦造成砷含量大于0.5%，使鉛精礦冶煉過(guò)程中砷轉(zhuǎn)化成砷化氫、亞砷酸鹽以及有機(jī)砷化合物等，造成設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染等環(huán)保問(wèn)題[5-6]。

云南某鉛鋅礦石，鉛、鋅為主要回收對(duì)象，并綜合回收銀。由于原礦中含有一定的灰硫砷鉛礦，所得鉛精礦含砷常達(dá)1%左右。針對(duì)此礦石中含砷礦物的特點(diǎn)，在探索試驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究采用TH抑鉛浮砷，以A1為捕收劑進(jìn)行砷鉛分離，可獲得較好的降砷技術(shù)指標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)鉛精礦降砷提質(zhì)的技術(shù)目標(biāo)，為礦山企業(yè)降砷提質(zhì)、清潔環(huán)保生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)[7-8]。

1 給礦性質(zhì)分析

研究對(duì)象為選廠鉛精礦（以下簡(jiǎn)稱(chēng)給礦），含Pb 65.52%，含Zn 3.93%，含As 0.86%。給礦中主要礦物為方鉛礦、鉛礬、灰硫砷鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦，其占有率分別為63.29%、6.55%、9.51%、5.44%、14.78%，合計(jì)99.57%。

給礦中砷的賦存狀態(tài)見(jiàn)表1。砷的賦存狀態(tài)結(jié)果可見(jiàn)，砷主要存在于灰硫砷鉛礦中（占有率達(dá)85.07%），因此，主要目的礦物是灰硫砷鉛礦。

表1 砷在鉛精礦中的平衡分配Tab.1 Balanced distribution of arsenic in lead concentrate%

鉛精礦中主要砷、鉛、鋅礦物的粒度分析見(jiàn)表2。鉛精礦中砷、鉛、鋅礦物的粒度均較細(xì)，-0.08 mm粒級(jí)范圍的灰硫砷鉛礦、方鉛礦、閃鋅礦分別占96.98%、96.68%、94.94%。

表2 鉛精礦主要砷、鉛、鋅礦物粒度組成Tab.2 Granularly composition of major arsenic,lead,zinc minerals in lead concentrate

鉛精礦中主要含砷礦物灰硫砷鉛礦的解離度測(cè)定見(jiàn)表3?；伊蛏殂U礦的解離度測(cè)定結(jié)果可見(jiàn)，該鉛精礦中灰硫砷鉛礦的單體解離度為88.26%，未解離的灰硫砷鉛礦主要與方鉛礦、黃鐵礦、閃鋅礦和鉛礬連生。

表3 鉛精礦中灰硫砷鉛礦解離度測(cè)定結(jié)果Tab.3 Liberation degree testing results of jordanite in lead concentrate

鉛精礦中鉛的賦存狀態(tài)見(jiàn)表4。鉛精礦中鉛主要存在于方鉛礦中（占原礦總鉛量的82.24%），其次存在于灰硫砷鉛礦中（鉛占有率達(dá)10.75%）?；伊蛏殂U礦中鉛、砷以晶格形態(tài)存在，物理選礦方法無(wú)法使其分離，因此，本研究的主要目標(biāo)是分離鉛精礦中灰硫砷鉛礦，這部分鉛在分離過(guò)程中將進(jìn)入以灰硫砷鉛礦為主的高砷鉛精礦中。

表4 鉛在鉛精礦中的平衡分配Tab.4 Balanced distribution of lead in lead concentrate %

2 試驗(yàn)方案的制定

給礦中砷超標(biāo)的主要原因是灰硫砷鉛礦含量較高，因此，灰硫砷鉛礦與方鉛礦的分離是降砷提質(zhì)的主要研究目標(biāo)?；伊蛏殂U礦是一種晶格含砷鉛礦物，As含量一般為8%～12%，其理化性質(zhì)與方鉛礦相似，均無(wú)磁性，比重接近，無(wú)法采用磁選或重選進(jìn)行分離，只能采用浮選法分離灰硫砷鉛礦與方鉛礦。

試驗(yàn)給礦中砷、鉛、鋅礦物的嵌布粒度均較細(xì)，-0.08 mm粒級(jí)范圍的灰硫砷鉛礦、方鉛礦、閃鋅礦分別占96.98%、96.68%、94.94%。同時(shí)，該鉛精礦中灰硫砷鉛礦的單體解離度為88.26%，解離情況相對(duì)較好，因此，可不再磨。

因此，降砷提質(zhì)研究的關(guān)鍵，是采用有針對(duì)性的藥劑制度加大方鉛礦與灰硫砷鉛礦可浮性差異，并使之浮選分離。

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

針對(duì)方鉛礦與灰硫砷鉛礦的分離，前期做了大量的探索試驗(yàn)，結(jié)果表明，采用合適的藥劑制度，灰硫砷鉛礦的可浮性?xún)?yōu)于方鉛礦。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 降砷提質(zhì)試驗(yàn)工藝流程Fig.1 Process flow of arsenic reduction and quality improvement

3.1 脫藥試驗(yàn)研究

鉛精礦礦物表面附著大量的捕收劑，直接進(jìn)行砷鉛分離試驗(yàn)，砷鉛分離效果差，需在浮選分離前進(jìn)行脫藥處理。硫化礦常用的脫藥方式包括硫化鈉脫藥和活性炭脫藥。為考查上述兩種脫藥方式對(duì)砷鉛分離的影響，分別進(jìn)行了硫化鈉與活性碳脫藥用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 Na2S用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Na2S dosage test results

圖3 活性炭用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Activated carbon dosage test results

從圖2、圖3可以看出，與Na2S相比，活性炭脫藥時(shí)，所得高砷鉛精礦中As品位和回收率低，脫藥效果較差，所以選定Na2S作脫藥劑。隨著Na2S用量的增加，高砷鉛精礦中As的品位上升，As回收率下降，Na2S用量增加到1 000 g/t時(shí)，高砷鉛精礦中As的品位趨于穩(wěn)定，但As回收率繼續(xù)下降，因此，Na2S用量以1 000 g/t為宜。

3.2 抑制劑試驗(yàn)研究

降砷技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)之一在于抑制劑的選擇，常用硫化礦抑制劑有以下幾類(lèi)：①無(wú)機(jī)抑制劑：如石灰、銨鹽類(lèi)、亞硫酸鹽類(lèi)、硫代硫酸鹽、硫化鈉、氫氧化鈉等；②有機(jī)抑制劑：如糊精、腐植酸鈉（銨）、丹寧、聚丙烯酰胺、木質(zhì)素磺酸鹽等；③氧化劑型抑制劑：如雙氧水、次氯酸鈉、高錳酸鉀、二氧化錳、漂白粉、過(guò)氧二硫酸鉀、重鉻酸鉀等；④組合抑制劑：采用不同類(lèi)型的多重組合抑制劑。針對(duì)礦物性質(zhì)復(fù)雜、降砷要求較高的礦物，通常采用組合抑制劑。本研究所要分離目的礦物可浮性相似，分離難度大，進(jìn)行了各種類(lèi)型的抑制劑對(duì)比試驗(yàn)，最終采用組合抑制劑TH，效果明顯。抑制劑TH用量試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)4。

圖4試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，隨著TH用量的增加，高砷鉛精礦中As的品位上升，As回收率也上升，TH用量達(dá)到4 500 g/t并繼續(xù)增加，高砷鉛精礦中As的品位變化較小，但As回收率明顯下降，因此，TH用量以4 500 g/t為宜。

圖4 TH用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 TH dosage test results

3.3 捕收劑試驗(yàn)研究

對(duì)于理化性質(zhì)相似的硫化礦物浮選分離，目前含砷礦物與銅、鉛、鋅硫化礦分離的主要研究方向之一就是高效捕收劑的選擇。鉛精礦降砷提質(zhì)捕收劑種類(lèi)和用量試驗(yàn)進(jìn)行了SN-9、丁黃藥、乙黃藥、丁胺黑藥、A1（棕色透明油狀液體捕收劑，具有捕收和起泡能力，對(duì)含砷鉛礦具有較好的選擇性）的對(duì)比，其中捕收劑為SN-9、丁黃藥、乙黃藥時(shí)，同時(shí)添加2#油25 g/t。采用Na2S作為脫藥劑，TH作為抑制劑，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，捕收劑A1效果最好。A1用量試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 A1用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Al dosage test results

圖5試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，隨著A1用量的增加，高砷鉛精礦中As的品位下降，As回收率上升，A1用量增加到120 g/t之后，高砷鉛精礦中As的品位繼續(xù)下降，但As回收率變化較小，因此，A1用量以120 g/t為宜。

3.4 降砷閉路試驗(yàn)

對(duì)含砷超標(biāo)的鉛精礦，采用一次粗選、兩次掃選、兩次精選的工藝流程抑鉛浮砷，閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 鉛精礦降砷提質(zhì)閉路試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 The closed circuit test results of arsenic reduction and quality improvement of lead concentrate %

圖6 鉛精礦降砷提質(zhì)閉路試驗(yàn)工藝流程Fig.6 The closed circuit test process flow of arsenic reduction and quality improvement of lead concentrate

鉛精礦降砷試驗(yàn)以Na2S進(jìn)行脫藥、組合藥劑TH為抑制劑，并以A1為捕收劑進(jìn)行砷鉛分離抑鉛浮砷，閉路試驗(yàn)獲得了含鉛63.43%、鉛作業(yè)回收率89.30%、含砷0.38%的低砷鉛精礦，試驗(yàn)指標(biāo)良好，降砷效果明顯。

3.5 高砷鉛精礦浸出

浮選分離所得的高砷鉛精礦主要以灰硫砷鉛礦等形式存在。針對(duì)灰硫砷鉛礦類(lèi)晶格含砷礦物，不能通過(guò)物理方法使鉛、砷分離，但可通過(guò)“浸出”等化學(xué)方法使其分離。本研究對(duì)高砷鉛進(jìn)行浸出，得到鉛浸出率90.55%的結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

1）對(duì)含砷的鉛精礦用Na2S進(jìn)行脫藥后，再采用組合抑制劑TH及選擇性捕收劑A1可以有效的抑鉛浮砷，達(dá)到理化性質(zhì)相似的灰硫砷鉛礦與方鉛礦浮選分離的目的，獲得含砷0.4%以下的低砷鉛精礦；

2）對(duì)于灰硫砷鉛礦類(lèi)晶格含砷礦物，可通過(guò)“浸出”等化學(xué)方法使鉛、砷分離；

3）降砷工藝中采用無(wú)石灰工藝，可避免石灰造成的設(shè)備腐蝕結(jié)垢等問(wèn)題，并有益于伴生貴金屬的綜合回收；

4）對(duì)于復(fù)雜含砷礦物造成的精礦砷超標(biāo)的高砷鉛精礦，此工藝可達(dá)到很好的降砷效果，可推廣應(yīng)用到類(lèi)似礦山的降砷研究，為礦山企業(yè)降砷提質(zhì)、清潔環(huán)保生產(chǎn)提供了技術(shù)依據(jù)。