國外某復雜低品位鉛鋅礦選礦工藝優(yōu)化及應用

劉耀武 張 恒 米寰鵬 馮曉燕

(1.中國有色金屬建設股份有限公司，北京 100029；2.礦冶科技集團有限公司，北京，100160；3.礦物加工科學與技術國家重點實驗室，北京，102628)

鉛、鋅是十分重要的有色金屬礦產(chǎn)資源，是現(xiàn)代工業(yè)非常重要的基礎原材料，在社會發(fā)展進步中起著至關重要的作用[1-4]。我國鉛鋅礦資源含量比較豐富，鉛鋅資源總量位居世界前列[5]。但隨著我國鉛鋅工業(yè)的快速發(fā)展和鉛鋅冶煉能力的擴張，相對易選的鉛鋅資源儲量逐漸減少，因此，針對復雜難處理的低品位鉛鋅礦的處理開發(fā)愈發(fā)引人重視[6]。當前常用的鉛鋅礦選礦工藝主要有優(yōu)先浮選、混合—優(yōu)先浮選、等可浮選等，此類工藝對于易選的礦石選別效果較好，但對于低品位、嵌布關系復雜的鉛鋅礦石難以獲得理想的選別指標[6]。為了充分開發(fā)利用低品位鉛鋅資源，保障鉛鋅供應，對于復雜難處理的低品位鉛鋅資源進行工藝技術優(yōu)化，提高資源利用率具有重大的實際意義。

某鉛鋅礦山生產(chǎn)采用“鉛鋅依次優(yōu)先浮選—中礦順序返回”的選礦工藝流程，生產(chǎn)過程中浮選現(xiàn)象較差，中礦循環(huán)量大，鉛、鋅精礦產(chǎn)品指標不理想，鉛、鋅互含較高。為了解決以上問題，本文針對該鉛鋅礦開展了詳細的選礦工藝優(yōu)化試驗研究，從藥劑和工藝兩方面著手，通過藥劑與工藝的互相匹配，獲得了較好的選別指標，并在生產(chǎn)實踐中獲得成功應用。

1 生產(chǎn)工藝流程及指標介紹

現(xiàn)場生產(chǎn)流程為對原礦進行磨礦，磨礦細度為-0.074 mm粒級含量占85%，磨礦過程添加適量石灰，調(diào)節(jié)礦漿pH值在11.0～11.5，采用鉛鋅依次優(yōu)先浮選—中礦順序返回工藝流程，選鉛捕收劑為乙硫氮，選鋅捕收劑為丁基黃藥，具體的工藝流程見圖1，生產(chǎn)指標見表1。

表1 現(xiàn)場生產(chǎn)指標

圖1 現(xiàn)場生產(chǎn)工藝流程

2 問題分析及改進技術思路

從表1中可以看出，現(xiàn)場生產(chǎn)指標鉛精礦中鋅品位為12.61%，鋅精礦中鉛品位為1.59%，鉛、鋅互含較高，是導致鉛、鋅回收率差的主要原因。針對現(xiàn)場的精礦及尾礦產(chǎn)品進行了鏡下檢查，結(jié)果表明：1)鉛精礦中存在部分細粒級的閃鋅礦單體(見圖2)，說明在鉛浮選過程中部分鋅礦物沒有得到有效抑制，分析原因在于現(xiàn)場使用的選鉛捕收劑乙硫氮捕收能力較強，藥劑的選擇性相對較差；2)尾礦鏡下檢查結(jié)果表明，部分閃鋅礦以與黃鐵礦、脈石礦物連生的形式損失(見圖3)，說明沒有得到較好的單體解離。

圖2 鉛精礦中的閃鋅礦單體

圖3 尾礦中閃鋅礦以與黃鐵礦及脈石礦物連生的形式損失

針對以上存在的問題，擬從藥劑和工藝兩方面著手，一是在選鉛時采用選擇性較好的捕收劑，在保證鉛上浮的同時減少含鋅礦物的上浮，降低鉛、鋅互含；二是針對選鋅作業(yè)補充鋅中礦再磨，使鋅礦物獲得充分的單體解離，進一步減少尾礦中含鋅礦物連生體的損失，提高鋅回收率。

3 試驗研究及討論

針對現(xiàn)場指標不理想，工藝流程波動大的問題，本文針對現(xiàn)場生產(chǎn)礦樣開展了礦石性質(zhì)分析、藥劑制度及工藝流程優(yōu)化試驗。

3.1 礦石性質(zhì)分析

對現(xiàn)場生產(chǎn)礦樣(以下稱為原礦)進行了主要化學成分分析，分析結(jié)果見表2；對鉛、鋅的化學物相進行了分析，結(jié)果見表3。

表2 原礦主要化學成分分析結(jié)果

礦石中主要有價元素有Pb、Zn，其品位分別為1.26%和6.53%，其他有價金屬含量較低。

物相分析結(jié)果表明(表3)，鉛、鋅礦物主要均為硫化礦，鉛鋅氧化率分別為6.35%和4.44%。

表3 原礦樣中鉛、鋅化學物相分析結(jié)果

3.2 鉛、鋅礦物的嵌布特征分析

礦石中主要回收的目的礦物是方鉛礦和閃鋅礦。其中大部分方鉛礦與閃鋅礦連生，少量方鉛礦與閃鋅礦呈復雜的交代嵌布關系(見圖4)，導致鉛鋅難以有效分離，造成鉛鋅礦中鋅含量高，影響鉛精礦品質(zhì)及鋅精礦回收率。同時，部分方鉛礦、閃鋅礦與黃鐵礦緊密連生，呈互相包裹關系(見圖5)，或浸染分布于脈石礦物中。方鉛礦嵌布粒度相對較粗，粒度分布在0.01～1.15 mm范圍內(nèi)；閃鋅礦粒度分布較細，主要分布于0.003～0.30 mm范圍內(nèi)。因此，在鋅浮選時為了讓含鋅礦物充分單體解離，適當?shù)脑倌ナ切枰摹?/p>

圖4 方鉛礦與閃鋅礦呈互相包裹狀態(tài)

圖5 方鉛礦、閃鋅礦與黃鐵礦緊密嵌布

3.3 選礦工藝優(yōu)化試驗

1)捕收劑種類篩選

將原礦磨到-0.074 mm粒級含量占85%、礦漿pH值調(diào)節(jié)至11.5左右，進行了鉛粗選的捕收劑種類對比試驗，試驗結(jié)果見圖6。由表6可知，采用BK-LY11作為捕收劑時，所得粗精礦鉛回收率與使用乙硫氮時相當，但是藥劑用量少，且粗精礦產(chǎn)率較低，浮選過程可有效降低中礦量。因此，采用BK-LY11作為選鉛捕收劑，通過用量試驗表明，捕收劑用量在28 g/t即可。BK-LY11是礦冶科技集團有限公司研發(fā)的新型高效綠色硫化礦捕收劑，尤其是針對銅、鉛礦物具有較好的選擇性。

圖6 鉛粗選捕收劑種類對比試驗

2)石灰用量對鉛浮選的影響

在鉛浮選時首先考察了石灰用量對鉛指標的影響。試驗流程為在磨礦過程中添加石灰調(diào)節(jié)礦漿pH值，在浮選時先后加入適量調(diào)整劑、捕收劑和起泡劑，試驗結(jié)果見圖7。由圖7可知，隨著石灰用量的增加，鉛粗精礦中鉛品位逐漸降低，鉛回收率先升高后略有降低，其中的鋅品位及鋅回收率均呈下降趨勢，綜合考慮鉛、鋅指標，石灰用量控制在2 000 g/t左右較為適宜。

圖7 鉛粗選pH值試驗

3)磨礦細度對鉛鋅浮選的影響

為了較好回收礦石中的有用礦物，首先必須使得鉛鋅礦物充分單體解離，因此，在浮選時就需要一個合適的磨礦細度，如果磨礦細度不夠，導致目的礦物解離不充分，易使有價礦物損失在尾礦中；如果磨礦細度過細，一方面增加磨礦能耗，另一方面易產(chǎn)生過磨，導致礦漿泥化，惡化浮選環(huán)境，影響選別指標[7，8]。因此，在固定藥劑制度不變的條件下，進行了粗選磨礦細度試驗，試驗結(jié)果見圖8。從圖8中可以看出，隨著磨礦細度的增加，鉛粗精礦中鉛、鋅品位逐漸降低，鉛回收率逐漸升高，鋅回收率呈下降趨勢，為了獲得相對較好的產(chǎn)品指標，粗選磨礦細度確定為-0.074 mm粒級含量占85%。

圖8 鉛粗選磨礦細度試驗

4)鉛粗選抑制劑影響試驗

在鉛鋅礦浮選過程中的選鉛作業(yè)，硫酸鋅和亞硫酸鈉是常用的含鋅礦物抑制劑。在保持磨礦細度為-0.074 mm粒級含量占 85%、石灰用量2 000 g/t，捕收劑和起泡劑用量分別為28、21 g/t添加下進行了含鋅礦物抑制劑用量試驗，試驗結(jié)果見圖9。從圖9可以看出，當組合抑制劑ZnSO4+Na2SO3用量為1 000+500(g/t)時產(chǎn)品指標相對較好。

圖9 鉛粗選抑制劑影響試驗

5)鋅浮選條件試驗

鋅浮選采用生產(chǎn)上現(xiàn)有的藥劑制度，即以石灰和硫酸銅作為調(diào)整劑，丁基黃藥和松醇油作為捕收劑和起泡劑。在實驗室進行了藥劑用量的優(yōu)化試驗，分別進行了石灰用量和硫酸銅用量試驗，試驗結(jié)果分別見圖10和圖11。圖10表明，在鋅浮選時，鋅品位及鋅作業(yè)回收率均隨石灰用量增加而升高，但趨勢變緩，綜合考慮，石灰用量控制在2 000～2 500 g/t范圍內(nèi)即可。圖11結(jié)果表明，添加適量硫酸銅，鋅品位及鋅作業(yè)回收率顯著升高，后逐漸趨于穩(wěn)定，綜合參考產(chǎn)品指標及藥劑成本，鋅浮選作業(yè)硫酸銅用量確定為200 g/t即可。

圖10 鋅浮選石灰用量試驗

圖11 鋅浮選硫酸銅用量試驗

6)中礦再磨細度試驗

對生產(chǎn)過程中鋅精選一的底流和掃選一的泡沫產(chǎn)品進行鏡下檢查，結(jié)果表明其中仍有較多的閃鋅礦和黃鐵礦連生體，且嵌布粒度較細，主要分布于0.005～0.01 mm范圍。為了進一步實現(xiàn)閃鋅礦的有效解離、提高鋅選別指標，因此，將二者合并進行再磨細度試驗，試驗結(jié)果見圖12。試驗結(jié)果表明，隨著再磨細度的提高，再磨產(chǎn)品中鋅品位顯著提高，鋅回收率也逐漸提高后趨于穩(wěn)定，因此將鋅中礦再磨細度控制在-0.043 mm粒級含量占80%即可。

圖12 鋅中礦再磨細度試驗

7)全流程閉路試驗

全流程閉路試驗流程見圖13，試驗結(jié)果見表4。閉路試驗結(jié)果表明，鉛、鋅精礦產(chǎn)品指標較好，表明本試驗較好實現(xiàn)了鉛、鋅與黃鐵礦的高效分離。

圖13 全流程閉路試驗流程

表4 全流程閉路試驗結(jié)果

4 工業(yè)應用

在實驗室試驗的基礎上，以實驗室閉路試驗流程和結(jié)果為依據(jù)，現(xiàn)場進行了相應的工藝流程改造，改造完成后進行了為期一個月的工業(yè)試驗，試驗結(jié)果與改造前生產(chǎn)指標對比見表5。工業(yè)試驗結(jié)果表明，鉛、鋅精礦指標相比原生產(chǎn)指標均有一定幅度的提高，其中鉛回收率提高了5.83個百分點，鋅回收率提高了8.46個百分點，選礦工藝指標較好，鉛、鋅資源得到高效綜合回收。

表5 選礦工藝優(yōu)化前后指標對比結(jié)果

5 結(jié)論

1)某鉛鋅礦含鉛1.26%、鋅6.53%，屬復雜低品位難選鉛鋅礦；對試驗礦樣進行化學物相分析，結(jié)果表明礦石中主要的鉛、鋅礦物均為硫化物，鉛、鋅氧化率分別為6.35%、4.44%。

2)礦石中主要回收的目的礦物是方鉛礦和閃鋅礦。鉛、鋅礦物嵌布關系復雜，其中大部分方鉛礦與閃鋅礦連生，少量方鉛礦與閃鋅礦呈復雜的交代嵌布關系，導致鉛鋅難以有效分離，造成鉛鋅礦中鋅含量高，影響鉛精礦品質(zhì)及鋅精礦回收率。

3)本文基于工藝礦物學研究，在了解礦石性質(zhì)及現(xiàn)場生產(chǎn)實踐的基礎上，針對現(xiàn)場生產(chǎn)工藝流程進行了部分改動，增加了鋅中礦再磨作業(yè)，通過條件試驗確定了合適的藥劑制度，閉路試驗獲得了：鉛品位52.33%、鋅含量2.57%、鉛回收率80.44%的鉛精礦；鋅品位52.83%、鉛含量1.03%、鋅回收率82.22%的鋅精礦。

4)在實驗室試驗的基礎上進行了現(xiàn)場工業(yè)試驗，結(jié)果表明，鉛、鋅精礦指標相比原生產(chǎn)指標均有一定幅度的提高，其中鉛回收率提高了5.83個百分點，鋅回收率提高了8.46個百分點，選礦工藝指標較好，鉛、鋅資源得到高效綜合回收。