我國銅鉛鋅多金屬硫化礦選礦工藝研究現(xiàn)狀

孫明俊

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

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(jì)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。該類資源礦石性質(zhì)復(fù)雜，銅、鉛、鋅、硫、鐵等元素含量差別較大，目的礦物嵌布關(guān)系多變，選礦工藝十分復(fù)雜[1]。不同選礦工藝又對應(yīng)了大量不同性質(zhì)和功能的選礦藥劑。本文從選礦原則工藝流程、常用藥劑2個方面對我國銅鉛鋅多金屬硫化礦的選礦研究進(jìn)行總結(jié)分析，并嘗試分析該類資源選礦未來的發(fā)展方向。

2 選礦工藝流程

根據(jù)礦石性質(zhì)，銅鉛鋅多金屬硫化礦可以有優(yōu)先浮選、混合浮選、部分混合浮選以及其他浮選流程。根據(jù)礦石中的含硫量及是否需要產(chǎn)生硫精礦產(chǎn)品，浮選流程會更加復(fù)雜，但當(dāng)?shù)V石中含有較多的磁黃鐵礦時會有磁浮聯(lián)合工藝。

2.1 優(yōu)先浮選流程

優(yōu)先浮選流程是按照礦石中銅、鉛、鋅等硫化礦物的可浮性，依次將各礦物浮選出來，分別得到單獨精礦的一類流程。該流程一般適用于礦石性質(zhì)簡單、原礦品位較高、目的礦物嵌布關(guān)系并不緊密的礦石。但該工藝也有流程較長、回水系統(tǒng)復(fù)雜等缺點。

劉豹[2]研究遼寧某銅鉛鋅多金屬硫化礦石選礦工藝時，采用控制電位的方法進(jìn)行銅鉛鋅優(yōu)先浮選流程，在電位約-35 mV、pH=9.1條件下，以SN- 9#組合苯胺黑藥為捕收劑、Na2SiO3+ZnSO4+CMC為鉛鋅及脈石礦物的抑制劑優(yōu)先選銅，然后在電位為-225.6 mV、pH=11.4 條件下，仍以SN- 9#組合苯胺黑藥為捕收劑浮選鉛，選鉛尾礦活化后選鋅，銅、鉛、鋅均獲得較好的品位和回收率效果。

2.2 全混合浮選流程

全混合浮選流程是將銅、鉛及鋅礦物全部浮選為混合精礦，再對混合精礦進(jìn)行銅鉛鋅分離。此種方法適用于銅鉛鋅含量較少、嵌布關(guān)系緊密的礦石。但銅鉛鋅混合精礦進(jìn)行銅、鉛、鋅分離難度較大，各產(chǎn)品元素互含較高，現(xiàn)場實際應(yīng)用較少。由于混合精礦浮選分離難度較大，也有采用化學(xué)方法分離混合精礦。

劉建華[3]研究的福建某銅鉛鋅礦的銅、鉛、鋅含量較低，且交代頻繁、嵌布復(fù)雜，分選難度大，最后采用“銅鉛鋅全混合浮選—粗精礦銅鉛部分混合浮選—銅鉛分離”的工藝流程。該工藝以氧化鈣和碳酸鈉抑制硫化鐵礦物，硫化鈉和硫酸鋅抑制閃鋅礦，F(xiàn)eSO4+Na2S2O3+CMC+Na2SiO3的組合抑制方鉛礦，實現(xiàn)了銅、鉛、鋅硫化礦的分離。

常勝[4]研究沙布愣山礦區(qū)銅、鉛、鋅多金屬硫化礦時發(fā)現(xiàn)該礦物以包體形式存在為主，粒度細(xì)，選礦難度大。通過工藝流程對比試驗，最終確定采用全浮選工藝得到銅、鉛、鋅混合精礦后進(jìn)行化學(xué)選礦分離，即將全混合精礦進(jìn)行硫酸化焙燒，焙砂用稀硫酸浸出，浸出液硫化沉淀銅、鋅，浸渣用氯化鈉浸出后再用硫化鈉溶液硫化沉鉛。

2.3 部分混合浮選流程

此種工藝通常情況下是將銅礦物與鉛礦物混合浮選形成銅鉛混合精礦再進(jìn)行銅鉛分離，浮選尾礦再選鋅。此種工藝適用性較好、流程結(jié)構(gòu)較短，但是該工藝獲得的混合精礦進(jìn)行銅鉛分離有一定難度。

常寶乾[5]研究某復(fù)雜銅鉛鋅礦時發(fā)現(xiàn)，該礦石性質(zhì)銅、鉛、硫共生密切，三種礦物可浮性相近，故采用部分混合浮選，優(yōu)先浮銅、鉛、硫，浮選尾礦活化鋅再選鋅，混合精礦再磨后先脫硫，銅、鉛混合精礦通過活性炭脫藥再進(jìn)行銅、鉛分離工藝流程。

邱廷省[6]研究江西某銅鉛鋅多金屬硫化礦浮選工藝時發(fā)現(xiàn)該礦石中有用礦物種類多、結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)、分選難度極大。針對該礦石特點，研究人員采用銅鉛混合浮選—銅鉛分離—尾礦選鋅的工藝流程。該流程采用25#黑藥、丁銨黑藥和乙黃藥作為銅鉛混選的捕收劑，重鉻酸鉀作為銅鉛分離的抑制劑。

葉岳華[7]研究某復(fù)雜銅鉛鋅多金屬礦浮選工藝時發(fā)現(xiàn)該礦石嵌布粒度細(xì)，互相交代關(guān)系復(fù)雜，在浮選分離過程中互含嚴(yán)重，最后確定采用銅鉛優(yōu)先混合浮選—銅鉛分離—銅鉛浮選尾礦選鋅的原則工藝流程。該工藝采用選擇性藥劑BKW和BKN組合，作為銅鉛優(yōu)先浮選的捕收劑，銅鉛分離采用新型抑制劑BK503 抑銅浮鉛，分別獲得較好的銅、鉛、鋅產(chǎn)品。

2.4 其他浮選工藝流程

由于銅鉛鋅礦石性質(zhì)的復(fù)雜性以及各礦山實際的產(chǎn)品需求不同，選礦從業(yè)者總結(jié)出多種多樣的選礦流程。

李娟[8]對白銀小鐵山銅鉛鋅硫多金屬礦進(jìn)行了選礦工藝研究，在大量探索試驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合近年復(fù)雜銅鉛鋅多金屬礦選礦技術(shù)的創(chuàng)新，制定了優(yōu)先浮選銅—鉛鋅硫混浮—鉛鋅與硫分離的工藝流程，采用BP作為銅捕收劑，鉛鋅硫混浮后采用石灰作為硫抑制劑，得到鉛鋅混合精礦和硫精礦。

李榮改[9]對某銅鉛鋅礦進(jìn)行選礦工藝研究，發(fā)現(xiàn)該礦物形態(tài)復(fù)雜多樣，嵌布粒度極不均勻的特點，部分閃鋅礦和方鉛礦、黝銅礦相互包裹或連生。最終采用優(yōu)先浮選銅—銅浮選尾礦選鉛鋅部分混合浮選—再選鋅的工藝流程。該工藝在銅浮選時添加了YK3- 09(一種有機抑制劑)作為方鉛礦抑制劑，YK1- 11作為銅礦物捕收劑。

陳代雄[10]在吸收優(yōu)先浮選和混合浮選工藝優(yōu)點的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合礦石特性，最后確定采用部分優(yōu)先浮選新工藝處理某復(fù)雜銅鉛鋅礦石，既銅部分優(yōu)先浮選—銅鉛混合浮選再分離—浮選尾礦選鋅流程，該流程中采用PB作為銅礦物部分優(yōu)先浮選捕收劑，采用CNAS作為銅鉛分離時鉛抑制劑。部分優(yōu)先浮選新工藝比優(yōu)先浮選工藝選礦指標(biāo)有了一定提高。

徐飛飛[11]對河南某銅鉛鋅多金屬硫化礦進(jìn)行浮選試驗研究，該礦屬于典型的易選難分離礦石，次生硫化銅和結(jié)合氧化銅含量占高，且閃鋅礦與黃銅礦間形成極難解離的固溶體結(jié)構(gòu)，浮選合格銅精礦難以實現(xiàn)。經(jīng)過原則流程對比選擇后，確定采用鉛鋅混合浮選- 混選尾礦選鋅的流程，可產(chǎn)出鉛鋅混合精礦、鋅精礦兩種合格產(chǎn)品。

2.5 磁浮聯(lián)合流程

某些銅鉛鋅礦石磁黃鐵礦含量較高，對銅鉛鋅硫化礦的浮選產(chǎn)生了較大的影響，一般采用磁選的方法去除磁黃鐵礦，從而優(yōu)化銅鉛鋅硫化礦浮選環(huán)境。磁選的工藝流程位置靈活多變，視礦石具體性質(zhì)而定，可以放在整個浮選工藝之前，也可以放在硫化鋅浮選之前，也可以用于鋅精礦除硫。

張?zhí)礅x[12]對某高磁黃鐵礦銅鉛鋅礦進(jìn)行了選礦試驗研究，該礦有用礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜，不同種類礦石之間相互侵蝕包含，同時大量的可浮性極好的磁黃鐵礦對浮選產(chǎn)品造成不利影響。通過研究，最后確定了預(yù)先磁選脫硫—優(yōu)先浮銅—銅硫分離—銅尾礦浮鉛—鉛尾礦活化浮鋅的工藝流程。

羅仙平[13]對安徽某銅鉛鋅多金屬硫化礦進(jìn)行了選礦工藝研究，該礦石中部分硫礦物以磁黃鐵礦的形式存在，且鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦致密連生，嵌布特征復(fù)雜。針對此礦石特點，研究人員在“銅鉛鋅優(yōu)先浮選”工藝流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合鋅硫磁選分離工藝，不僅回收了銅鉛鋅，而且實現(xiàn)了鋅硫有效分離。

陳代雄[14]對高硫復(fù)雜難選銅鉛鋅選礦工藝流程進(jìn)行試驗研究，試驗依據(jù)高硫復(fù)雜銅鉛鋅礦的特點，采用磁選—浮選聯(lián)合工藝流程。首先磁選脫除磁黃鐵礦，消除其對后續(xù)浮選的影響，應(yīng)用優(yōu)先浮選流程，優(yōu)先浮選銅精礦進(jìn)行銅硫分離，銅與鉛鋅分離采用高效抑制劑實現(xiàn)無氰無鉻清潔分離工藝。

3 浮選藥劑

銅鉛鋅硫化礦的浮選藥劑涉及面廣，每個環(huán)節(jié)采用的藥劑都可以拿出來詳細(xì)論述。本文重點介紹銅鉛鋅硫化礦的藥劑使用現(xiàn)狀。

3.1 捕收劑

銅鉛鋅硫化礦的捕收劑研究主要集中在硫化銅和硫化鉛的捕收劑，其主要研究向混合用藥和高選擇性的捕收劑方向發(fā)展。硫化銅礦捕收劑以硫氨酯類為代表，選擇性好，對銅捕收能力較強，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，同時也兼具起泡性能。研究人員開發(fā)出許多復(fù)配捕收劑(如黃藥雙酯與丁銨黑藥組合、乙硫氨酯與羰基硫氨酯組合、烷基黃原酸丙腈酯和黃藥雙酯組合)作為硫化銅的捕收劑。硫化鉛礦采用的捕收劑主要有黑藥類(如苯胺黑藥、丁銨黑藥、25#黑藥)、黃藥類及其衍生物等(如乙黃藥、乙硫氮、酯- 114)。

3.2 抑制劑

銅鉛鋅硫化礦浮選過程中最常見和最重要的抑制劑研究主要集中在黃鐵礦、硫化鋅和銅鉛分離的抑制劑上。黃鐵礦的抑制劑目前仍以氧化鈣為主，雖然有不少研究采用無機氧化還原劑(漂白粉、亞硫酸鹽等)、有機抑制劑(腐殖酸鈉、淀粉等)或者多種藥劑組合使用抑制黃鐵礦，但這些藥劑作用效果和經(jīng)濟(jì)成本都遠(yuǎn)高于氧化鈣；硫化鋅的抑制劑目前仍以硫酸鋅為主，常見輔以亞硫酸鈉或者碳酸鈉組合使用；銅鉛分離的抑制劑又可以分為銅抑制劑和鉛抑制劑，抑鉛浮銅多采用重鉻酸鹽法、亞硫酸鹽法、水玻璃法、有機抑制劑法以及上述藥劑組合使用的組合藥劑法，抑銅浮鉛主要采用巰基乙酸鈉法、氰化物法等。由于重鉻酸鉀、氰化鈉對環(huán)境危害較大，現(xiàn)場使用逐漸減少。

4 未來發(fā)展方向

(1)選冶聯(lián)合，從整條產(chǎn)業(yè)鏈出發(fā)，綜合考慮產(chǎn)品方案和技術(shù)路線。比如礦石選礦難度較大，可采用全浮選工藝得到銅、鉛、鋅混合精礦后進(jìn)行化學(xué)分離。不僅如此，考慮到冶煉工藝技術(shù)的迭代更新，可以靈活改變產(chǎn)品形式，無需追求極致的選礦分離效果。在某些情況下，選冶聯(lián)合短流程工藝可以提高資源利用效率，是一個重要的發(fā)展方向。

(2)選礦藥劑分子設(shè)計與綠色合成。目前，眾多研究學(xué)者依據(jù)相關(guān)理論和計算軟件進(jìn)行了大量的選礦藥劑設(shè)計與合成工作。藥劑性能研究以及藥劑與礦物表面作用機理研究都有了較大進(jìn)展。未來，硫化銅和硫化鉛的高效選擇性捕收劑、銅鉛混合精礦綠色高效分離藥劑都可能通過相關(guān)理論計算而得到相應(yīng)發(fā)展。

(3)選礦工藝流程將更加多樣化。隨著優(yōu)質(zhì)礦石資源量逐漸減少，礦石性質(zhì)復(fù)雜程度增加，尤其是高硫復(fù)雜銅鉛鋅礦的開發(fā)利用，選礦工藝流程將更加多樣化。因地制宜、因勢利導(dǎo)、靈活多變是復(fù)雜銅鉛鋅多金屬硫化礦選礦工藝流程的重要特點。