內蒙古某復雜鉛鋅多金屬礦浮選試驗研究

黃雪約 張其東 尚 鶴 陳 松 李京澤

(1.廣西壯族自治區(qū)固體廢物和化學品環(huán)境管理中心，南寧 530028；2.有研資源環(huán)境技術研究院(北京)有限公司，北京 101047；3.有研工程技術研究院有限公司，北京 101047；4.高品質有色金屬綠色特種冶金國家工程研究中心，北京 101047)

鉛鋅金屬被廣泛應用于冶金、軍事、化工、機械、電氣、醫(yī)藥和輕工業(yè)等領域[1-3]，含鉛鋅的鉛鋅礦資源是我國重要的戰(zhàn)略性礦產資源，同時也是我國的優(yōu)勢礦種資源，總儲量占到全球的24%以上，在有色金屬行業(yè)和國民經濟中占有極其重要的地位[4-6]。盡管我國鉛鋅資源儲量豐富，但隨著資源的不斷開發(fā)利用，保有儲量大幅減少，優(yōu)質資源瀕臨耗盡，同時我國鉛鋅礦產資源本身還具有大礦床少、品位低、共伴生元素多、礦石復雜、且有用礦物嵌布粒度普遍偏細的特點[7-9]。由于礦石共伴生復雜，除鉛鋅外往往還含有銅、銀、硫等，且共連生關系密切、嵌布粒度變化大，造成回收率偏低且互含嚴重，影響浮選指標和精礦質量，該類礦石的分選一直是選礦研究的技術難點之一。隨著鉛鋅礦資源的日益貧乏，針對難選鉛鋅的技術開發(fā)和研究具有廣泛的意義。當前國內外鉛鋅硫化礦的選別主要以浮選為主，主要有兩種工藝流程：優(yōu)先浮選和鉛鋅混浮再分離。選礦廠目前采用最廣泛的是優(yōu)先浮選鉛再選鋅的工藝，優(yōu)先浮選充分利用鉛、鋅礦物的天然可浮性差異，通過選擇選擇性好的藥劑制度，并配合其他的操作條件，實現鉛鋅的分離。此法的優(yōu)點是所用藥劑種類少、流程簡單、易操作管理、對于礦石的適應性強[10，11]。

內蒙古某鉛鋅礦礦石種類繁多且鑲嵌關系較為復雜，可回收的有價金屬元素為Pb、Zn、Ag，有價元素主要賦存礦物為方鉛礦、閃鋅礦、自然銀、輝銀礦。本文擬采用優(yōu)先浮選工藝回收該礦石中的鉛、鋅和銀，重點考察工藝參數條件和藥劑制度等對鉛、鋅、銀回收的影響，給出合理的工藝流程和藥劑制度，為該礦石中有價金屬元素的綜合利用提供參考。

1 礦石性質

礦石主要有價金屬元素為鉛、鋅、銀，價值大小依次為鋅、鉛、銀，化學多元素分析結果見表1，鉛、鋅、銀的物相分析結果分別見表2、表3和表4。原礦石礦物組成及相對含量結果見表5，含鉛礦物方鉛礦和含鋅礦物閃鋅礦與其他礦物的連生關系統計結果見表6。

表1 礦石的主要化學成分

表2 原礦 Pb 的物相分析

表3 原礦 Zn 的物相分析

表4 原礦 Ag 的物相分析

表6 方鉛礦和閃鋅礦與其他礦物連生關系

由表2～4可知，原礦中的Pb和Zn均主要以硫化物形式存在，兩者的氧化率及在硅酸鹽中的占比都較低，這有利于后續(xù)浮選回收富集;銀主要存在于自然銀中，其次存在于硫化礦中，硅酸鹽中銀含量較低。由表5可知，含鉛礦物主要為方鉛礦，占礦物總量的2.24%，含鋅礦物主要為閃鋅礦(鐵閃鋅礦)，占礦物總量的4.63%，其他硫化礦物黃鐵礦、黃銅礦、毒砂、輝鐵銻礦的含量分別占礦物總量的7.65%、1.14%、0.13%、0.03%，磁鐵礦和赤鐵礦總含量占礦物總量的1.34%，菱鐵礦(含錳)含量占3.54%，礦中硅酸鹽礦物主要有石英、白云母、石榴石和鈉長石，分別占礦物總量的24.40%、16.21%、14.37%和14.36%，其他硅酸鹽礦物含量較低，其中黑云母、鉀長石、角閃石和輝石的含量分別占礦物總量的3.29%、0.69%、0.50%和0.07%，碳酸鹽礦物方解石和白云石分別占礦物總量的4.60%和0.11%。由表6可知，鉛礦自由表面占76.20%，連生部分主要與閃鋅礦、黃鐵礦和金屬氧化物連生，其次與石英、云母和其他硅酸鹽連生，閃鋅礦自由表面占82.29%，連生部分主要與金屬氧化物連生，其次與黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦連生，少量與石英、云母等硅酸鹽礦物連生。

2 試驗部分

2.1 實驗室原則試驗流程

對該礦石進行磨礦細度、藥劑制度優(yōu)化和工藝流程調整，并對浮選體系進行礦漿電位控制，優(yōu)化試驗流程，開展實驗室優(yōu)化試驗。試驗的原則流程圖見圖1。

圖1 實驗室優(yōu)化浮選原則流程圖

2.2 鉛回路試驗

2.2.1 磨礦細度試驗

按照圖2的流程和藥劑制度進行磨礦細度條件試驗，試驗結果如圖3所示。

圖2 鉛粗選試驗流程

圖3 磨礦細度對鉛浮選選別指標的影響

從圖3可以看出，隨著磨礦細度的增加，尤其當磨礦細度從-0.074 mm占比57%增加至占比65%時，鉛回路尾礦中的鋅損失率降低，鉛粗精礦中鉛的回收率增加，隨著磨礦細度的繼續(xù)增加，鉛的回收率降低，這是由于鉛性脆易粉碎，當細度過細時，部分方鉛礦由于過磨造成回收率下降，因此確定磨礦細度為-0.074 mm占65%。

2.2.2 鋅抑制劑對鉛粗選的影響

采用硫酸鋅和亞硫酸鈉為組合抑制劑，考察該組合抑制劑對鉛粗精礦浮選指標的影響，結果見表7。

表7 鋅抑制劑硫酸鋅和亞硫酸鈉用量及其組合對鉛粗選的影響

由表7可知，增加鋅抑制劑用量，可以有效抑制閃鋅礦的上浮。由于抑制劑用量過大時，方鉛礦也會受到影響而回收率下降。從表7數據可知，當硫酸鋅和亞硫酸鈉的總耗為750 g/t，且配比為2∶1(即硫酸鋅500 g/t，亞硫酸鈉250 g/t)時，選別指標較好。

2.2.3電位對鉛粗選的影響

調節(jié)鉛回路浮選時的電位不僅可以有效提高鉛回收指標，增加浮選速率，同時也可以降低藥劑用量，縮短工藝流程。通過調節(jié)和控制包括礦漿pH值、捕收劑種類、藥劑用量及用法、浮選時間以及浮選流程結構等在內的傳統浮選操作參數調控浮選電位，增加不同礦物表面疏水性的差異，實現有用礦物高效浮選的目的[12]。本文試驗調控電位范圍為-200～-360 mV，浮選過程電位對鉛粗選浮選指標的影響結果見表8。

表8 電位對鉛粗選的影響

由表8可知，電位由-200 mV逐漸降到-320 mV時，鉛粗精礦中鉛的回收率呈逐漸上升趨勢，而浮選電位在-240～-320 mV內，鉛粗精礦中鋅的品位和回收率均隨電位降低呈下降趨勢，說明在此電位區(qū)間內，降低電位有利于鉛鋅分離。由表8還可知，當電位為-360 mV時，鉛受到了抑制，回收率下降，鉛粗精礦中夾雜的鋅有所升高，因此電位調控浮選時的適宜電位應控制在-320 mV。

2.3 鋅回路試驗

鋅回路考察了鋅粗選石灰用量、硫酸銅用量和丁基黃藥用量對鋅浮選粗精礦指標的影響，結果如圖4所示。從圖4可以看出，石灰、硫酸銅、丁基黃藥的最佳用量分別為1 500、200、50 g/t。

圖4 鋅粗選試驗結果

2.4 閉路試驗

實驗室閉路試驗流程見圖5，試驗結果見表9。

圖5 實驗室優(yōu)化閉路試驗流程

表9 閉路試驗結果

由表9可知，經過閉路，最終可以得到鉛品位68.81%、鉛回收率90.76%的鉛精礦和鋅品位52.83%、鋅回收率89.91%的鋅精礦，其中鉛精礦中銀的回收率為59.38%，鋅精礦中銀的回收率為23.16%，鉛精、鋅精銀的總回收率為82.54%。

3 實驗室優(yōu)化流程指標與生產指標比較

現場工藝流程如圖6所示，現場生產指標見表10。將實驗室優(yōu)化流程指標與生產指標進行對比，結果如圖7所示。

圖6 現場工藝流程

表10 現場生產指標

圖7 浮選試驗結果對比

從圖7可以看出，與采用生產現場流程相比，采用電位調控的實驗室優(yōu)化流程所得鉛精礦中的鉛品位提高7.50個百分點，鉛回收率提高1.98個百分點，鋅精礦中鋅品位提高3.65個百分點，鋅回收率提高3.47個百分點，鉛精、鋅精中伴生銀回收率提高2.23個百分點。此外，由于采用實驗室優(yōu)化流程可大幅度縮短工藝流程，因此應用于生產中有望降低生產成本。

4 結論

1)內蒙古某鉛鋅礦石為復雜多金屬硫化鉛鋅礦，礦石中礦物種類繁多，嵌布關系復雜，可回收有價金屬元素為Pb、Zn、Ag，三者的主要賦存礦物為方鉛礦、閃鋅礦、自然銀及輝銀礦。

2)采用對磨礦細度、藥劑制度優(yōu)化，調整工藝流程并對浮選體系進行礦漿電位控制等措施優(yōu)化試驗流程后，實驗室優(yōu)化后最終閉路試驗可得到鉛品位為68.81%、鉛回收率為90.76%的鉛精礦和鋅品位為52.83%、鋅回收率為89.91%的鋅精礦，其中鉛精礦中銀的回收率為59.38%，鋅精礦中銀的回收率為23.16%，鉛精、鋅精銀的總回收率為82.54%。

3)通過控制浮選電位等參數條件，可以明顯改善浮選指標，大幅度縮短工藝流程，節(jié)約生產成本。