青海某復(fù)雜銅鉛鋅礦選礦試驗研究

劉志國,張 宇,康金星,王亞運,王 鑫

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038;2.青海鴻鑫礦業(yè)有限公司,青海 格爾木 816099)

1 前言

銅鉛鋅多金屬硫化礦作為重要的有色金屬礦產(chǎn)資源在國民經(jīng)濟中具有重要作用,廣泛應(yīng)用于冶金工業(yè)、機械工業(yè)、電氣工業(yè)、軍事工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、輕工業(yè)和醫(yī)藥業(yè)等領(lǐng)域。該類礦石一般組分復(fù)雜,除硫化銅、鋅、鋅礦物之外,還會含有黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等多種礦物,成為典型的難選多金屬硫化礦[1-4]。由于礦石性質(zhì)復(fù)雜,該類型礦石選別工藝多種多樣,需針對礦石性質(zhì)制定適宜的選礦工藝[5-8],比如銅鉛混選再分離-鋅浮選-硫浮選工藝、銅鉛鋅依次優(yōu)先浮選工藝、銅鉛混選-鋅硫混選工藝等多種流程。另外,當(dāng)?shù)V石中含有較多的磁黃鐵礦時會有磁浮聯(lián)合工藝,且磁選在流程中的位置復(fù)雜多樣。

青海某鉛鋅礦含有黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、磁鐵礦以及磁黃鐵礦等多種礦物,礦物種類較為復(fù)雜。經(jīng)過系統(tǒng)的礦石性質(zhì)分析,本文針對性的提出了銅鉛混合浮選-磁選-磁選精礦脫硫-磁選尾礦選鋅的選礦原則流程,并通過系統(tǒng)的條件試驗研究,定制出適宜的藥劑制度,達到了該類礦石各組分綜合回收的目的,可為該類型礦石開發(fā)利用提供工藝借鑒。

2 試樣性質(zhì)

試驗樣品為中國青海省某地鉛鋅多金屬礦,以下簡稱試樣。試樣的化學(xué)多元素分析,結(jié)果見表1。

表1 試樣的化學(xué)多元素分析結(jié)果 單位:%

由表1可知,礦石中有價元素種類多,以鉛、鋅、鐵為主,伴生有價元素為銀、銅,可綜合回收。造巖組分以CaO 為主,其次為SiO2、Al2O3及少量MgO。

將試樣加工成粒度均小于0.074 mm 的綜合樣,進行鉛、鋅、鐵的化學(xué)物相分析,結(jié)果見表2～表4。試樣主要礦物組成及成分分析結(jié)果見表5。

表2 試樣鉛的化學(xué)物相分析

表3 礦石中鋅的化學(xué)物相分析

表4 礦石中鐵的化學(xué)物相分析

由表5可知,試樣中所含礦物種類較多,其中具有較高回收價值的礦物為方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦,少量的黃銅礦以及含銀礦物可隨方鉛礦綜合回收。

表5 試樣的礦物組成及相對含量

3 選礦原則流程

對于選礦原則流程的制定主要考慮到以下幾點:(1)由于礦石中的銅含量較低,考慮將硫化銅和硫化鉛進行混合浮選,混合浮選所得精礦后續(xù)可進行銅鉛分離相關(guān)研究。(2)磁黃鐵礦對鐵閃鋅礦的浮選有一定的不利影響,因此在鋅浮選之前進行磁選,降低磁黃鐵礦對鋅浮選的影響。(3)礦石中的磁性礦物除磁鐵礦之外還含有磁黃鐵礦,磁鐵礦的回收位置需要慎重考慮,為保證磁鐵礦精礦的質(zhì)量,可能需進行磁鐵礦的脫硫作業(yè)。

出于以上考慮,本次研究對比了銅鉛混合浮選-磁選-磁選精礦脫硫-磁選尾礦選鋅和銅鉛混合浮選-鋅浮選-硫浮選-浮選尾礦回收磁鐵礦兩種工藝,發(fā)現(xiàn)第二種工藝所得磁精礦含硫量依然較高,仍需要磁選脫硫作業(yè),且該工藝獲得鋅精礦品位相對較低。綜合對比兩種工藝,最終選擇銅鉛混合浮選-磁選-磁選精礦脫硫-磁選尾礦選鋅的選礦原則流程。

4 條件試驗

4.1 磨礦細(xì)度試驗

試驗流程如圖1所示,試驗結(jié)果見表6。

表6 磨礦細(xì)度探索試驗結(jié)果

圖1 磨礦細(xì)度探索試驗流程(單位:g/t)

從鋅礦物的角度來看,隨著磨礦細(xì)度的增加,銅鉛混合精礦中的鋅含量逐漸緩慢降低,增加磨礦細(xì)度有利于降低銅鉛混合精礦中的礦物互含,減少鋅礦物在銅鉛混合精礦中的損失,但整體影響不大。隨著磨礦細(xì)度增加,尾礦中的鋅含量逐漸降低,鋅回收率逐漸增加,在細(xì)度由60%增加到70%時鋅回收率增加比較明顯,繼續(xù)增加磨礦細(xì)度,尾礦中的鋅含量下降趨勢減弱,鋅回收率增加并不明顯。

從鉛礦物角度考慮,在磨礦細(xì)度由60%增加到70%時尾礦中的鉛含量明顯降低,混合精礦中的鉛回收率增加,繼續(xù)增加磨礦細(xì)度尾礦中的鉛含量降低幅度減弱。但當(dāng)磨礦細(xì)度由80%增加到90%時,鋅礦物中的鉛含量降低明顯,銅鉛混合精礦中的鉛回收率增加幅度較大。

由于本礦石鉛含量低、鋅含量,且-0.074 mm占90%的磨礦細(xì)度太細(xì),成本較高,且容易造成脈石礦物泥化,從多角度考慮,本次試驗的磨礦細(xì)度以-0.074 mm 占70%為宜。

4.2 鉛粗選條件試驗

1) 氧化鈣用量試驗

為考查礦漿pH 值對硫化鉛浮選的影響進行氧化鈣用量試驗,試驗?zāi)サV細(xì)度為- 0.074 mm 占70%,以硫酸鋅為硫化鋅抑制劑、用量為400 g/t,以25 號黑藥為捕收劑、用量為40 g/t,以2 號油為起泡劑、用量為12 g/t,試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2結(jié)果顯示,略微提高礦漿pH 值有利于提高銅鉛混合精礦鉛品位和鉛回收率,但過高的堿度會使鉛回收率降低。堿度過高會使硫化鉛礦物表面生產(chǎn)Pb(OH)2等親水性礦物,造成硫化鉛礦物可浮性降低。本次試驗研究粗選氧化鈣用量以500 g/t為宜。

圖2 氧化鈣用量試驗結(jié)果

2) 鋅抑制劑種類試驗

為提高鉛精礦品位,降低鉛精礦中的鋅含量,減少硫化鋅在鉛精礦中的損失,需在鉛浮選過程中添加硫化鋅抑制劑。抑制劑種類試驗的磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占70%,以氧化鈣為調(diào)整劑、添加量為500 g/t,以25 號黑藥為捕收劑、用量為40 g/t,以2 號油為起泡劑、用量為12 g/t,試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3結(jié)果顯示,添加各類鋅抑制劑對鋅礦物均有一定的抑制作用,但是硫酸鋅和亞硫酸鈉組合以及EF1313 選擇性相對較差,均對鉛有一定的抑制作用,導(dǎo)致鉛回收率都有一定程度的損失。硫酸鋅對鋅礦物抑制效果較好,且對鉛的回收影響較小,試驗選取硫酸鋅作為鋅抑制劑。

圖3 鋅抑制劑種類試驗結(jié)果

3) 捕收劑種類試驗

捕收劑種類試驗的磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占70%,以氧化鈣為調(diào)整劑、添加量為500 g/t,以硫酸鋅為鋅礦物抑制劑、添加量為400 g/t,以2 號油為起泡劑、用量為12 g/t,試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4結(jié)果顯示,25 號黑藥作為銅鉛混選捕收劑較為適宜,該藥劑鉛回收率較高,且對鋅有較好的選擇性。使用丁銨黑藥獲得鉛精礦雖然回收率較高,但是精礦中鋅含量高,選擇性較差,造成鋅在鉛精礦中互含損失。因此,本次試驗采用25 號黑藥作為銅鉛混選捕收劑。

圖4 捕收劑種類試驗結(jié)果

4.3 磁精礦脫硫條件試驗

試樣經(jīng)兩段浮選后得到銅鉛混選尾礦,其中第一段浮選添加氧化鈣500 g/t、硫酸鋅400 g/t、25 號黑藥40 g/t、2 號油12 g/t,浮選時間為4 min,第二段浮選添加25 號黑藥20 g/t。銅鉛混選尾礦在磁場強度為80 kA/m 的條件下進行磁選,可以獲得鐵品位為60.56%的磁精礦,但磁精礦含硫量為6.82%,需要進行磁鐵礦和磁黃鐵礦的浮選分離,磁精礦的脫硫試驗如下。

硫酸是硫鐵礦常見的活化劑,本文采用硫酸作為活化劑,旨在提高磁精礦中的磁黃鐵礦脫除率。試驗先添加硫酸活化,隨后添加硫酸銅50 g/t,最后添加丁基黃藥60 g/t、2 號油8 g/t,進行磁鐵礦浮選脫硫硫酸用量試驗,試驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 硫酸用量試驗結(jié)果

圖5結(jié)果顯示,添加硫酸對磁黃鐵礦的浮選有明顯的促進作用,但硫酸對設(shè)備具有一定的腐蝕作用,且試驗中發(fā)現(xiàn)隨著硫酸用量的增加,礦石中的鐵有一定的溶出現(xiàn)象,同時浮選硫精礦的產(chǎn)率大大增加,磁鐵礦有一定損失。因此,硫酸用量不宜過高,綜合考慮其用量以900 g/t 為宜。

2) 硫酸銅用量試驗

硫酸銅也是硫鐵礦常見的活化劑,本文同樣考查了添加硫酸銅對磁精礦脫硫效果的影響。試驗先添加硫酸900 g/t,隨后添加硫酸銅,最后添加丁基黃藥60 g/t、2 號油8 g/t,進行硫酸銅用量試驗,試驗結(jié)果如圖6所示。

圖6 硫酸銅用量試驗結(jié)果

圖6結(jié)果顯示,添加少量的硫酸銅能夠促進磁黃鐵礦的上浮,但過多的硫酸銅會惡化磁黃鐵礦的浮選,試驗中發(fā)現(xiàn)硫酸銅添加量過高后浮選泡沫明顯減少,存在較為明顯的消泡現(xiàn)象,導(dǎo)致磁黃鐵礦上浮量大大減少。因此,對于磁精礦脫硫而言,硫酸銅可以適量添加,但不能過量,本次試驗硫酸銅用量以50 g/t 為宜。

3) 捕收劑種類試驗

我國電梯制造企業(yè)在引進精益生產(chǎn)時，往往只關(guān)注精益工具和方法的應(yīng)用，對于精益思想沒有深層次上的理解與思考。大多數(shù)企業(yè)在引入初期只局限于5S現(xiàn)場管理和JIT物流，沒有考慮產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)線設(shè)計與布局、組織、人員、質(zhì)量、管理等多方面的精益。精益生產(chǎn)以準(zhǔn)時化和自動化為兩大支柱，以人員與團隊進行持續(xù)改進徹底消除浪費為內(nèi)涵，以豐田模式理念、目視管理、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)和生產(chǎn)均衡化等為基礎(chǔ)。其中每一個要素都不可或缺，只有這些要素的相互強化，才能真正掌握精益生產(chǎn)的思想，并正確應(yīng)用到企業(yè)的生產(chǎn)、管理中，消除各種浪費，降低成本，實現(xiàn)利益最大化的愿景。

捕收劑種類試驗添加硫酸900 g/t、硫酸銅50 g/t作為磁黃鐵礦活化劑,捕收劑用量為60 g/t,2 號油用量為8 g/t,試驗結(jié)果如圖7所示。

圖7 捕收劑種類試驗結(jié)果

圖7結(jié)果顯示,丁黃藥1∶1丁銨黑藥作為捕收劑時效果較好,本次試驗采用該組合藥劑作為磁精礦脫硫捕收劑。

4.4 鋅粗選條件試驗

1) 氧化鈣用量試驗

由于礦石中含有較多的硫鐵礦,在鋅浮選的過程中需要添加氧化鈣對其進行抑制,否則鋅精礦品位將會受到影響。鋅粗選的給礦為銅鉛混選尾礦經(jīng)過一段磁選后所得磁選尾礦,磁選強度為80 kA/m,磁選設(shè)備為磁滾筒,設(shè)備型號為L-8(ERIEZ)。氧化鈣用量試驗添加硫酸銅900 g/t 作為硫化鋅活化劑、添加乙黃藥60 g/t 作為捕收劑、2 號油20 g/t 作為起泡劑,試驗結(jié)果如圖8所示。

圖8 氧化鈣用量試驗結(jié)果

圖8結(jié)果顯示,隨著氧化鈣用量增加,鋅精礦的品位呈現(xiàn)先略微降低后逐漸升高的趨勢,但鋅精礦的回收率呈現(xiàn)先略微升高后緩慢降低的相反現(xiàn)象,添加氧化鈣能夠抑制硫鐵礦,提高鋅精礦品位,但用量過高也會對硫化鋅礦物產(chǎn)生一定的抑制作用,綜合考慮鋅精礦品位和回收率,氧化鈣用量以2 000 g/t為宜。

2) 硫酸銅用量試驗

硫酸銅最為硫化鋅礦物常見的活化劑,對硫化鋅的浮選回收率具有重要作用。硫酸銅用量試驗添加氧化鈣2 000 g/t 作為硫鐵礦抑制劑、添加乙黃藥60 g/t 作為捕收劑、2 號油20 g/t 作為起泡劑,試驗結(jié)果如圖9所示。

圖9 硫酸銅用量試驗結(jié)果

圖9結(jié)果顯示,添加硫酸銅能夠明顯提高鋅的回收率,當(dāng)硫酸銅用量超過600 g/t 后鋅回收率增加趨于平緩,所以本次試驗硫酸銅用量以600 g/t為宜。

3) 捕收劑種類試驗

捕收劑種類試驗添加硫酸銅600 g/t 作為鋅礦物活化劑、氧化鈣2 000 g/t 作為硫鐵礦抑制劑、添加捕收劑60 g/t、2 號油20 g/t,試驗結(jié)果如圖10所示。

圖10 捕收劑種類試驗結(jié)果

圖10結(jié)果顯示,采用丁黃藥作為鋅捕收劑能夠獲得較高的鋅回收率,但鋅精礦品位相對較低,選擇性較差。乙硫氮作為鋅捕收劑能夠兼顧精礦鋅品位和回收率,本次試驗選擇乙硫氮作為鋅捕收劑。

5 閉路試驗

閉路試驗流程如圖11所示,試驗結(jié)果見表7,各產(chǎn)品化學(xué)元素分析結(jié)果見表8。通過閉路試驗可知,針對該多金屬礦石,在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%的條件下,采用銅鉛混選-磁選及磁精礦脫硫-磁選尾礦選鋅的原則流程,可以獲得銅品位為2.19%、回收率為46.16%,鉛品位為60.72%、回收率為90.98% 的銅鉛混合精礦;獲得鋅品位為45.16%、回收率為88.94% 的鋅精礦;鐵品位為66.35%、回收率為18.73% 的鐵精礦以及含硫26.92%、含鐵61.29%的高硫鐵精礦,達到了各組分綜合回收利用的目的。

圖11 實驗室閉路試驗流程

表7 實驗室閉路試驗結(jié)果

表8 閉路試驗各產(chǎn)品化學(xué)元素含量分析 單位:%

6 結(jié)論

(1)研究對象為含銅、鉛、鋅、鐵、硫的多金屬礦石,在綜合考慮目的礦物間的相互影響后,本次試驗研究采用銅鉛混合浮選-磁選-磁選精礦脫硫-磁選尾礦選鋅的選礦原則流程,較好的達到了銅、鉛、鋅、鐵等主要有價組分綜合回收的目的。

(2)試驗采用弱堿性浮選環(huán)境,在pH 值為9.3的條件下,以硫酸鋅為鋅礦物抑制劑,以25 號黑藥為銅鉛混合浮選捕收劑,起到了較好的銅鉛混選效果。對于閃鋅礦的回收,以氧化鈣作為硫化鐵礦物抑制劑,硫酸銅作為閃鋅礦活化劑,乙硫氮作為閃鋅礦捕收劑能夠起到較好的鋅浮選效果。

(3)由于礦石中的磁黃鐵礦為單斜晶體結(jié)構(gòu),磁性較強,導(dǎo)致磁選獲得的磁精礦中硫含量達到了6.82%,給磁鐵礦的回收帶來較大負(fù)面影響。試驗采用硫酸作為磁黃鐵礦活化劑,以丁黃藥和丁銨黑藥為磁黃鐵礦捕收劑進行磁鐵礦磁選精礦的浮選脫硫,最終獲得了鐵品位為66.35%、含硫量為0.10%的鐵精礦,大大降低了鐵精礦中的硫含量。