滇西難選高硫低品位鉛鋅礦選礦工藝研究*

余艷平，張 晶，高西平，蒲雪麗，邱兆瑩，張漢平

（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.云南省煤炭地質(zhì)勘查院，云南 昆明 650218；4.昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司，云南 昆明 650051；5.昆明冶金高等專科學(xué)校，云南 昆明 650031）

我國鉛鋅礦資源雖然比較豐富，但是隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對鉛鋅金屬的需求也快速增加，隨著高品位富礦的逐步開采利用，越來越多的低品位難選鉛鋅礦資源不斷受到重視，針對性進(jìn)行研究，以期合理開發(fā)利用。滇西地區(qū)某高硫低品位鉛鋅礦成礦條件優(yōu)越，鉛、鋅礦產(chǎn)資源豐富，為了合理利用該資源，必須綜合回收其中的鉛、鋅、硫等有價(jià)元素。

1 原礦性質(zhì)

原礦化學(xué)分析、鉛鋅物相分析結(jié)果分別見表1、表2和表3。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Tab.1 Multi-element analysis results of raw ore %

表2 原礦鉛物相分析結(jié)果Tab.2 Lead phase analysis results of raw ore %

表3 原礦鋅物相分析結(jié)果Tab.3 Zinc phase analysis results of raw ore %

原礦含鉛1.76%，含鋅3.35%，含硫18.25%，屬高硫低品位鉛鋅硫化礦；礦石中的硫主要以黃鐵礦、磁黃鐵礦的形式存在。鉛鋅主要以硫化礦物形式存在，氧化率均不高，其中鉛的氧化率為7.95%，鋅的氧化率為6.87%；礦石中鉛主要以方鉛礦的形式存在，鋅主要以硫化礦物閃鋅礦、鐵閃鋅礦的形式存在。脈石礦物主要有白云石、石英和方解石；鉛鋅礦物大部分嵌布粒度均較粗，但有少量與黃鐵礦、磁黃鐵礦致密共生。

2 選礦工藝流程探討

鉛鋅硫化礦石一般采用浮選工藝選別，但其中硫鐵礦物的種類及含量多少嚴(yán)重影響到礦石選礦工藝流程選擇。當(dāng)?shù)V石中硫鐵礦物種類少含量較小、鉛鋅礦物與硫鐵礦物可浮性差異小時(shí)，一般采用“抑硫后先鉛后鋅”的全優(yōu)先浮選工藝流程[1-4]；當(dāng)?shù)V石中硫鐵礦礦物種類少含量高時(shí)，一般采用“鉛硫混選-鉛硫分離-再選鋅”的工藝流程[5-8]或者“抑硫浮鉛-鋅硫混選-鋅硫分離”的浮選工藝流程[9-11]；當(dāng)然在鉛硫分離或者鋅硫分離過程中一般還會(huì)有粗精礦再磨，以提高單體解離度或者通過擦洗降低礦物表面藥劑濃度，更有利于目的礦物分離；當(dāng)硫鐵礦物種類多含量大時(shí)，一般傳統(tǒng)的選礦工藝流程很難實(shí)現(xiàn)有用礦物有效分離，需要采用更加復(fù)雜的選礦工藝。

礦石屬高硫低品位鉛鋅硫化礦，主要有價(jià)金屬為鉛和鋅，硫可作副產(chǎn)品附帶回收，主要目的礦物為硫化鉛礦物（方鉛礦）和硫化鋅礦物（閃鋅礦及鐵閃鋅礦）。根據(jù)鉛鋅硫礦物可浮性的差異、相對含量大小及嵌布特性，若采用全優(yōu)先浮選工藝流程會(huì)導(dǎo)致硫鐵礦物抑制劑石灰用量太大，且添加點(diǎn)眾多，可操作性不強(qiáng)，探索性試驗(yàn)結(jié)果不佳，未深入進(jìn)行全優(yōu)先選礦試驗(yàn)研究，重點(diǎn)進(jìn)行了“鉛硫混選-鉛硫分離-再選鋅”或“抑硫浮鉛-鋅硫混選-鋅硫分離”的部分混合優(yōu)先原則工藝流程研究。在流程選擇的前期探索性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，礦石中的不同種類的硫鐵礦物（黃鐵礦、磁黃鐵礦） 可浮性差異大，難以被石灰同步抑制，宜采用添加少量的石灰抑制可浮性差的磁黃鐵礦，然后進(jìn)行“鉛硫混選-鉛硫分離”，最后再選鋅，原則工藝流程入圖1所示。

圖1 原則工藝流程Fig.1 Principle process flow

3 鉛硫混選分離作業(yè)

采用常規(guī)藥劑進(jìn)行選別，以石灰作硫鐵礦物抑制劑。以硫酸鋅為主，輔助添加亞硫酸鈉來抑制鋅礦物，且硫酸鋅和亞硫酸鈉按2∶1的比例添加。采用乙基黃藥乙硫氮作捕收劑，730A作為起泡劑，各藥劑掃選用量均為粗選的一半。

3.1 鉛硫混選石灰用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%，ZnSO4+Na2SO3用量粗選（2 000+1 000） g/t，乙基黃藥用量為（40+10）g/t的條件下，進(jìn)行“鉛硫混選”作業(yè)的石灰用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程為一粗一掃。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 鉛硫混選粗選石灰用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Lime dosage test results for lead and sulfur mixed rough concentration

從圖中可以看出，隨著石灰用量的增加（礦漿pH值從8到11），鉛精礦中鉛的品位先增加后逐漸降低，鉛的回收率呈一直下降趨勢，這主要是由于適量石灰可以抑制部分可浮性差的硫鐵礦（大部分是磁黃鐵礦），有助于精礦品位的提高，但當(dāng)石灰用量過大時(shí)，部分鉛硫連生體也被抑制下去且礦漿也會(huì)變粘浮選泡沫夾帶嚴(yán)重，使得精礦中鉛的品位逐漸降低。綜合考慮，粗選石灰用量為2 000 g/t（礦漿pH值9左右）。

3.2 鉛硫混選抑制劑ZnSO4+Na2SO3用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%，石灰用量為（2 000+1 000） g/t，乙基黃藥用量為40 g/t的條件下，進(jìn)行ZnSO4+Na2SO3用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程為一粗一掃。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 鉛硫混選抑制劑ZnSO4+Na2SO3粗選用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 The test results of dosage of the mixed flotation inhibitor depressor ZnSO4+Na2SO3for rough concentration

從圖中可以發(fā)現(xiàn)隨著ZnSO4+Na4SO3用量的增加，精礦中鋅的品位回收率均逐步下降，添加適量的ZnSO4+Na4SO3有利于降低鉛硫混合精礦中鋅的損失。綜合考慮，ZnSO4+Na4SO3粗選作業(yè)用量為 （2 000+1 000） g/t。

3.3 鉛硫混選乙基黃藥用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%、粗選中石灰用量為2 000 g/t，ZnSO4+Na4SO3用量以粗選（2 000+1 000） g/t時(shí)，進(jìn)行選硫化鉛乙基黃藥用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程為一粗一掃。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 乙基黃藥粗選用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Test results of sodium ethylxanthate dosage for rough concentration

從圖中可以發(fā)現(xiàn)，隨著乙基黃藥用量的增加，混合精礦中鉛的品位先增加后降低，鉛的回收率逐步提高，但鋅在混合精礦中的損失逐步增加。本試驗(yàn)選擇乙基黃藥用量：粗選40 g/t、掃選10 g/t。

3.4 鉛硫混選粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

礦石粗磨后經(jīng)一粗兩次精選（粗精礦再磨細(xì)度不同）后獲得的鉛硫混合精礦再進(jìn)行一次分離及一次掃選鉛的鉛硫分離流程，以考查不同再磨細(xì)度對降低鋅在混合精礦中的損失及提高鉛的品位的影響，試驗(yàn)流程為混合物粗精礦經(jīng)兩次精選脫鋅后再磨再鉛硫分離。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 鉛硫粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Regrinding fineness test results of lead-sulfur rough concentrate

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著再磨細(xì)度的增加，鉛精礦鉛的品位先明顯增加后略有降低，從不再磨時(shí)的42.35%提高到52.80%再降低至51.48%，但鉛回收率先是明顯提高后保持穩(wěn)定，從11.58%提高至18.03%并穩(wěn)定在18%左右。硫精礦中鉛的品位及鉛在硫精礦中損失均逐漸降低，鉛硫礦物得到較好的分離。綜合考慮，選擇再磨細(xì)度-0.054 mm占97.7%。

3.5 鉛硫分離試驗(yàn)

對礦石粗磨后經(jīng)一粗兩次精選（粗精礦再磨至-0.054 mm占97.7%）后獲得的鉛硫混合精礦進(jìn)行添加不同的石灰用量進(jìn)行一次分離、一次掃選鉛及一次精選鉛的鉛硫分離試驗(yàn)，以考查石灰用量對鉛硫分離效果的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，再磨后的鉛硫礦物可浮性差異較大，只需添加少量的硫礦物抑制劑即可實(shí)現(xiàn)鉛硫分離，此時(shí)鉛硫分離、一次掃選鉛及一次精選中石灰用量分別為700 g/t、200 g/t、100 g/t，同時(shí)在掃選中需添加10 g/t乙硫氮以加強(qiáng)對鉛礦物的捕收，提高鉛回收率。

4 選鋅作業(yè)試驗(yàn)

在選鋅作業(yè)中采用硫酸銅作為活化劑，丁基黃藥作捕收劑，同時(shí)由于在鉛硫混選尾礦中還含有部分可浮性差的硫鐵礦礦物，因此在本選鋅作業(yè)中還需要添加石灰進(jìn)行抑制，以獲得合格鋅精礦。

4.1 選鋅作業(yè)石灰用量試驗(yàn)

在硫酸銅用量為（100+50） g/t（粗選+掃選）、丁基黃藥用量（50+20） g/t（粗選+掃選） 時(shí)進(jìn)行石灰用量試驗(yàn)，結(jié)果如圖6所示。

圖6 選鋅作業(yè)石灰用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Test results of lime dosage for zinc flotation operation

從圖中可以發(fā)現(xiàn)，需要添加大量的石灰才能將硫鐵礦物抑制，主要是由于鋅礦物與硫鐵礦物的可浮性差異太小，需要采用強(qiáng)壓強(qiáng)拉的工藝才能獲得較好的指標(biāo)，當(dāng)石灰用量為3 000 g/t（此時(shí)礦漿pH值為13），可以獲得較高含鋅20.56%，鋅回收率59.09%的鋅精礦，其品位及回收率的指標(biāo)均較佳。

4.2 選鋅作業(yè)硫酸銅及丁基黃藥用量試驗(yàn)

確定了石灰用量后，在丁基黃藥用量（50+20） g/t（粗選+掃選） 時(shí)進(jìn)行硫酸銅用量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋅礦物比較好活化，在硫酸銅用量為（100+50）g/t（粗選+掃選）時(shí)即可獲得較佳的鋅選別指標(biāo)。

確定了石灰、硫酸銅用量后，進(jìn)行了丁基黃藥用量試驗(yàn)，其在粗選、掃選用量分別50 g/t、20 g/t時(shí)即可將鋅礦物浮選干凈，獲得較好的選鋅指標(biāo)。

4.3 鋅粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

在最佳的粗掃選石灰、丁基黃藥、硫酸銅等藥劑條件下獲得的鋅粗精礦再添加適量石灰進(jìn)行多次精選，獲得鋅精礦品位仍不高，鋅品位僅39.56%，且回收率也很低，僅23.62%。對該鋅精礦精選鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)有大量的鋅硫連生體，因此要提高鋅精礦的品位，需要對鋅精礦進(jìn)行再磨再精選，以提高鋅礦物的單體解離度，降低鋅浮選時(shí)鋅精礦中硫礦物的互含。在不同的再磨細(xì)度試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)鋅粗精礦須再磨至-0.054 mm占95%左右才能獲得較高品位及回收率的鋅精礦，此時(shí)鋅精礦中鋅品位48.72%，鋅回收率28.94%。

4.4 小型閉路試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在原礦磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%的條件下進(jìn)行了的一次鉛硫混選及掃選、混選粗精礦再磨至-0.054 mm占97%后再進(jìn)行兩次精選，混合精礦再進(jìn)行一次鉛硫分離一次鉛掃選及三次鉛精選，產(chǎn)出鉛精礦及硫精礦；混選掃選尾礦在進(jìn)行一次抑硫浮鋅粗選及掃選，鋅粗精礦再磨至-0.054 mm占96%后再進(jìn)行三次鋅精選，產(chǎn)出鋅精礦及尾礦，試驗(yàn)流程圖見圖7，結(jié)果見表4。

表4 小型閉路試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Small closed circuit test results %

圖7 小型閉路試驗(yàn)流程圖Fig.7 Small closed circuit test flow chart

通過“部分混合優(yōu)先”的工藝流程使鉛鋅硫三種礦物得到了很好地分離，三種礦物得到充分回收利用，選礦指標(biāo)較好。

5 結(jié)語

1）原礦樣屬難選高硫低品位鉛鋅多金屬硫化礦，鉛鋅含量均較低，含鉛1.76%、含鋅3.35%，含硫高達(dá)18.25%；

2）鉛鋅主要以硫化礦物形式存在，硫主要以黃鐵礦、磁黃鐵礦的形式存在；

3）礦石硫含量高、硫鐵礦礦物種類多且可浮性差異大，再加之鉛鋅礦物與硫鐵礦物共生密切，嵌布粒度細(xì)，使得最終工藝流程復(fù)雜；

4）最終確定了“部分混合優(yōu)先”的工藝流程使鉛鋅硫三種礦物得到了很好地分離，三種礦物得到充分回收利用，選礦指標(biāo)較好。為同類型資源開發(fā)提供了借鑒參考。