鉛精礦中富集銅浮選工藝研究

劉怡彬，陶李偉

（江西銅業(yè)集團(tuán)七寶山礦業(yè)有限公司，江西 上高 336400）

1 引言

江西銅業(yè)集團(tuán)七寶山礦業(yè)（鉛鋅礦）地處江西省宜春市上高縣境內(nèi)，是一家以有色金屬采掘加工為主的中型國(guó)有礦山企業(yè)。1968年始建七寶山鐵礦，鉛鋅選礦廠于1990年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)了規(guī)模為250t/d的鉛鋅硫全浮選流程，生產(chǎn)鉛精礦、鋅精礦、鉛鋅混合精礦，硫精礦［1］。經(jīng)過多次改造擴(kuò)產(chǎn)，選礦生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到800t/d，工藝流程改造為全優(yōu)先浮選工藝，按銅、鉛、鋅、硫的順序，依次選出銅精礦、鉛精礦、鋅精礦、硫精礦。

七寶山礦石中含有鐵、鉛、鋅、硫、銅、銀、鈷等多種有價(jià)元素，礦石性質(zhì)十分復(fù)雜，有用礦物以方鉛礦和閃鋅礦為主，其次為黃銅礦和黃鐵礦。由于礦石中銅礦物性質(zhì)發(fā)生改變，礦物嵌布粒度細(xì)，相互間連生緊密，導(dǎo)致單體解離性差，不利于分選［2］。此外，銅浮選藥劑對(duì)鉛鋅指標(biāo)影響較大，銅金屬富集于鉛精礦中，含銅鉛精礦通過冶煉回收。礦石中原礦含銅約0.25%，鉛精礦中銅回收率約47%。為進(jìn)一步提高鉛精礦富集銅金屬量，本文對(duì)鉛銅混合浮選工藝條件進(jìn)行全面的分析研究，通過試驗(yàn)，最終采取清潔捕收劑HQ77取代捕收劑苯胺黑藥，同時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)，降低鉛精礦鉛品位，鉛精礦含銅由6.39%上升至8.37%，鉛精礦中銅回收率由46.05%上升至55.84%，每年鉛精礦中多富集銅金屬67.3t。

2 礦石性質(zhì)

七寶山鉛鋅礦屬中溫?zé)嵋?、充填交代多金屬硫化礦床。礦石主要有黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂、鈷鎳礦物，以及少量的菱鐵礦、白鉛礦、菱鋅礦等金屬礦物。礦物嵌布粒度細(xì)，共生組合關(guān)系復(fù)雜，屬多金屬復(fù)雜難選硫化礦［3］。由表1可知，原礦含Cu 0.25%、Pb 1.29%、Zn 2.12%、S 5.16%。

表1 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果 %

原礦性質(zhì)及主要礦物嵌布特征如下：

黃銅礦：一般呈半自形、他形粒狀結(jié)構(gòu)，常以細(xì)粒集合體與閃鋅礦、方鉛礦緊密共生。黃銅礦交代閃鋅礦形成連晶，或沿閃鋅礦、黃鐵礦裂隙或邊緣交代，有的與黃鐵礦連生，嵌布于脈石礦物中。黃銅礦呈星點(diǎn)狀、脈狀、乳滴狀，嵌布于閃鋅礦中。此外，黃銅礦呈他形星點(diǎn)分布于脈石中或延脈石裂隙交代。黃銅礦交代次生斑銅、銅藍(lán)和輝銅礦［4］。

方鉛礦：一般呈自形、他形粒度及不規(guī)則狀，往往呈不等粒狀集合體和粒狀集合體與閃鋅礦緊密共生。方鉛礦與閃鋅礦不規(guī)則連晶，不均勻地分布于脈石礦物間，粒度微細(xì)，鏡下截面寬度大部分＜1μm，即使粉碎至極細(xì)，也難以使其單體解離。此外，少量方鉛礦呈星點(diǎn)狀嵌布于閃鋅礦集合體中或交代黃鐵礦［5］。

閃鋅礦：一般呈他形粒狀，細(xì)粒集合體居多，常與方鉛礦、黃銅礦緊密共生，呈浸染狀嵌布于脈石礦物粒間。另有少量閃鋅礦呈疏密不均、粒狀不一的浸染狀分布在脈石礦物中。此外，閃鋅礦顆粒內(nèi)普遍含有難解離的黃銅礦乳滴［6］。

3 生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀及影響因素分析

3.1 銅鉛浮選工藝流程

當(dāng)前的磨礦工藝流程采用兩段磨礦，一段磨礦為一臺(tái)Ф2400×3600格子型球磨機(jī)和一臺(tái)Ф2.4m高堰式單螺旋分級(jí)機(jī)構(gòu)成閉路磨礦，一臺(tái)Ф1500×3000格子型球磨機(jī)和一臺(tái)Ф1.2m沉沒式單螺旋分級(jí)機(jī)構(gòu)成閉路磨礦；二段磨礦采用兩臺(tái)Ф2100×3000溢流型球磨機(jī)和兩臺(tái)Ф350水力旋流器構(gòu)成閉路磨礦。

浮選工藝流程為優(yōu)先浮選流程，其中銅鉛浮選工藝采用一粗三掃五精的工藝，流程圖如圖1所示。粗掃選采用BF-6浮選機(jī)，粗選、掃一、掃二、掃三分別為4槽、3槽、2槽、2槽；精選采用BF-2浮選機(jī)，精一、精二、精三、精四、精五分別為3槽、3槽、2槽、1槽、1槽?，F(xiàn)場(chǎng)藥劑以苯胺黑藥作為捕收劑，硫化鈉、硫酸鋅、亞硫酸鈉作為抑制劑，2#油作為起泡劑。

圖1 磨礦浮選工藝流程圖

3.2 銅、鉛金屬在各產(chǎn)物中的分布

由表2可知，銅金屬有很大一部分會(huì)進(jìn)入鋅精礦中，約占25.62%；銅金屬在硫精礦中的占比也很高，約占13.81%。鉛、銅可浮性差異小，銅金屬在尾礦分布情況與鉛金屬在尾礦分布情況相近。由于銅金屬主要是損失在鋅精礦和硫精礦中，本實(shí)驗(yàn)的主要目的是研究鋅精礦和硫精礦中銅金屬的回收。

表2 鉛、銅金屬分布情況 %

3.3 影響鉛精礦富集銅主要因素分析

根據(jù)礦石的性質(zhì)特征，并根據(jù)多年的生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為影響鉛精礦中銅回收率的主要因素有以下幾個(gè)方面：

（1）七寶山鉛鋅礦礦體多、礦層薄、礦石性質(zhì)不連續(xù)、波動(dòng)大；不同臺(tái)階的礦石性質(zhì)變化大，配礦很難做到礦石性質(zhì)的穩(wěn)定。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，這是選礦生產(chǎn)指標(biāo)波動(dòng)的最主要原因。

（2）礦石中礦物組成復(fù)雜，結(jié)構(gòu)構(gòu)造多樣。礦石礦物組成類型較多，且銅鉛鋅礦物包裹交代等特征明顯，黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等礦物連生致密，常呈星點(diǎn)狀、浸染狀互相包裹、鑲嵌，導(dǎo)致銅鉛鋅礦物單體解離困難，對(duì)選礦極為不利［7］。

（3）礦石中含有少量的次生銅礦物，磨礦過程易產(chǎn)生銅離子，再加上礦物因氧化而產(chǎn)生一些重金屬離子對(duì)鋅硫礦物具有活化作用，使得一部分閃鋅礦、黃鐵礦易浮，并難以抑制［7］，使鉛浮選上浮。大量被活化的鋅礦物，造成鉛銅礦物反被抑制，鉛銅金屬回收率下降。

（4）生產(chǎn)時(shí)，原礦銅入選品位波動(dòng)大，尤其是原礦中鉛銅比的變化，導(dǎo)致精礦產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大，生產(chǎn)不穩(wěn)定。

（5）選廠采用未經(jīng)處理的回水進(jìn)行生產(chǎn)，回水中含有少量金屬離子，增加了銅鉛鋅的分離難度。

針對(duì)以上問題，可從以下四個(gè)方面進(jìn)行改善：（1）提高配礦性質(zhì)的穩(wěn)定；（2）提高磨礦細(xì)度，實(shí)現(xiàn)銅鉛鋅礦物較充分的單體解離；（3）尋求高效清潔的捕收劑；（4）適當(dāng)降低鉛精礦鉛品位，以達(dá)到銅鉛協(xié)同效應(yīng)。

4 試驗(yàn)研究

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)銅鉛浮選工藝研究和銅礦物嵌布、共生及浮選特性，開展了條件影響試驗(yàn)。本次實(shí)驗(yàn)樣品取自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

4.1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

由于礦石中礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜、連生緊密，因此磨礦細(xì)度的選擇對(duì)銅鉛鋅礦物的分選極其重要。首先，開展磨礦細(xì)度對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)流程見圖2。

圖2 粗選磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)流程圖

本次試驗(yàn)以現(xiàn)場(chǎng)藥劑用量為依據(jù)。當(dāng)硫化鈉用量為50g/t，亞硫酸鈉用量為100g/t，硫酸鋅用量為200g/t，苯胺黑藥用量為30g/t，起泡劑用量為20g/t時(shí)，磨礦細(xì)度-0.074mm含量為65%、70%、80%的試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

由表3可知，磨礦細(xì)度-0.074mm含量在70%左右最佳。這說明磨礦細(xì)度在70%左右時(shí)，銅鉛鋅礦物解離度最好；當(dāng)磨礦細(xì)度超過80%時(shí)，礦石開始過磨，指標(biāo)有小幅下降。目前，現(xiàn)場(chǎng)磨礦細(xì)度-0.074mm為68%，相差不大，適度增加磨礦介質(zhì)即可達(dá)到相應(yīng)效果。

4.2 捕收劑種類試驗(yàn)

為了提高銅鉛鋅的分離效果，選擇對(duì)銅、鉛選擇性強(qiáng)的捕收劑。目前，銅、鉛捕收劑種類較多，較為常用的有乙硫氮、25#黑藥和苯胺黑藥。研究表明，清潔捕收劑HQ77對(duì)銅鉛礦物有較好的選擇性［8］，該藥劑為棕褐色液體，有輕微氣味，極易溶于水，可配成任意濃度添加，不會(huì)產(chǎn)生硫化氫氣體，達(dá)到“清潔生產(chǎn)”要求。試驗(yàn)分別選取乙硫氮、25#黑藥、苯胺黑藥、HQ77作為捕收劑進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)流程圖見圖3。

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

圖3 粗選捕獲劑種類實(shí)驗(yàn)流程圖

本次試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074mm采用70%，藥劑用量同上，開展捕收劑種類試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表4，HQ77對(duì)銅、鉛均有較好的選擇性捕收能力，所獲得的精礦品位和回收率均最高，且含雜較低。因此，選取HQ77作為銅鉛混浮的捕收劑，有利于銅鉛的高效回收。

表4 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果

4.3 硫酸鋅和亞硫酸鈉用量試驗(yàn)

銅鉛浮選時(shí)，閃鋅礦的抑制是關(guān)鍵，硫酸鋅和亞硫酸鈉組合可以產(chǎn)生較好的抑制效果，獲得了廣泛的應(yīng)用。目前選廠硫酸鋅和亞硫酸鈉用量配比為2:1，取得了較好的效果，試驗(yàn)按照固定藥劑比例，進(jìn)行抑制劑用量試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)流程圖見圖4。

圖4 粗選硫酸鋅和亞硫酸鈉試驗(yàn)流程圖

本次試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074mm采用70%，捕收劑選用HQ77，其他藥劑用量同上，開展硫酸鋅和亞硫酸鈉用量試驗(yàn)。由表5可知，硫酸鋅和亞硫酸鈉用量分別為200g/t、100g/t最佳，對(duì)鋅的抑制效果最好。因此，選取200g/t硫酸鋅和100g/t亞硫酸鈉為后續(xù)試驗(yàn)條件。

表5 硫酸鋅和亞硫酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

4.4 硫化鈉用量試驗(yàn)

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐，加入適量的硫化鈉有利于七寶山鉛鋅礦物分離。為此，開展了硫化鈉用量研究試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見圖5。

圖5 粗選硫化鈉試驗(yàn)流程圖

本次試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074mm采用70%，捕收劑選用HQ77，其他藥劑用量同上，開展硫化鈉用量試驗(yàn)。表6可知，硫化鈉用量為100g/t時(shí)，對(duì)鋅礦物的抑制效果最好。雖然回收率略有下降，但精礦中鋅的分布率分別降低了10.29%和10.85%。因此，選取硫化鈉用量為100g/t。

表6 硫化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

4.5 開路試驗(yàn)

根據(jù)以上條件，確定開路試驗(yàn)各項(xiàng)條件和藥劑用量，開路試驗(yàn)流程為一粗三掃四精，試驗(yàn)流程圖見圖6。

圖6 銅鉛混合浮選開路試驗(yàn)流程圖

開路試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度采用-0.074mm含量占70%，硫化鈉用量為100g/t，亞硫酸鈉為100g/t，硫酸鋅為200g/t，HQ77為30g/t，2#油為20g/t，精選主要用硫酸鋅和亞硫酸鈉或硫化鈉配合作為抑制劑。由表7可知，銅鉛混合浮選開路試驗(yàn)經(jīng)過4次精選，可獲得鉛精礦鉛品位55.10%，含鋅6.33%，含銅9.13%，經(jīng)過3次掃選后，尾礦含鉛降至0.26%，含銅降至0.06%，鉛、銅在尾礦的損失率分別為15.24%、16.77%。

表7 開路試驗(yàn)結(jié)果

4.6 閉路試驗(yàn)

根據(jù)以上條件試驗(yàn)，確定閉路試驗(yàn)各項(xiàng)條件和藥劑用量，閉路試驗(yàn)流程采用一粗三掃五精，試驗(yàn)流程圖見圖7。

圖7 銅鉛混合浮選閉路試驗(yàn)流程

閉路試驗(yàn)根據(jù)開路試驗(yàn)條件確定，由于精礦品位較差，且實(shí)際生產(chǎn)為5次精選，增加1次精選，具體藥劑用量同上。由表8可知，采用清潔捕收劑HQ77獲得了鉛精礦含銅8.95%，含鉛45.19%，含鋅7.86%，銅回收率69.82%，鉛回收率74.21%的指標(biāo)。鉛精礦鉛品位低主要是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)添加了活性炭來提高精礦品位，試驗(yàn)中未添加。

表8 閉路試驗(yàn)結(jié)果

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)踐

5.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

由于七寶山礦石性質(zhì)變化大，為了更好地對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)半個(gè)月進(jìn)行一次藥劑調(diào)換。調(diào)試過程中，藥劑HQ77選擇性較好，粗選循環(huán)量明顯降低。同時(shí)，鉛精礦鉛品位降低，這是鉛精礦含銅升高導(dǎo)致，在保證鉛含鋅7%以下的情況下，適當(dāng)調(diào)整鉛精礦鉛品位。

表9 現(xiàn)場(chǎng)試用生產(chǎn)指標(biāo) %

由表9可知，現(xiàn)場(chǎng)使用捕收劑HQ77后，在保持鉛精礦鉛回收率基本不變的情況下，獲得的鉛精礦含銅由6.39%上升至8.38%，鉛精礦中銅回收率由46.05%上升至55.85%，相比提升了9.79%。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

在試驗(yàn)過程中，與苯胺黑藥相比，清潔捕收劑HQ77用量與之相差不大，且兩種藥單價(jià)也相差不大。由于HQ77的選擇性更強(qiáng)，抑制劑（硫酸鋅和亞硫酸鈉）略有減少。試驗(yàn)交叉進(jìn)行，且時(shí)間較短，藥劑成本基本無變化。

選廠鉛精礦中銅金屬通過冶煉回收，鉛精礦含銅大于8%，銅金屬為有價(jià)元素，一般按50%計(jì)價(jià)。選廠每年處理原礦量約27.5萬t，原礦含銅約0.25%，使用清潔捕收劑HQ77后鉛精礦中銅回收率上升9.79%。銅金屬價(jià)格按50000元/t計(jì)算，每年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益可達(dá)168.3萬元。

6 結(jié)論

（1）相比于常規(guī)捕收劑，藥劑HQ77具有選擇性好，捕收力強(qiáng)的特點(diǎn)，能有效提高鉛、銅回收率。

（2）采用新型捕收劑HQ77，同時(shí)調(diào)整工藝條件，適當(dāng)降低鉛精礦鉛品位，在保持鉛精礦鉛回收率基本不變的情況下，鉛精礦中銅回收率上升了9.79%，預(yù)計(jì)每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約168.3萬元。

（3）七寶山礦石性質(zhì)變化大，要穩(wěn)定生產(chǎn)指標(biāo)，難度很大，下一步應(yīng)從源頭配礦的穩(wěn)定性著手。

（4）清潔捕收劑HQ77替代現(xiàn)場(chǎng)使用的藥劑苯胺黑藥，改善了作業(yè)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。