高堿選礦廢水全回水用于某鉛鋅多金屬選礦的優(yōu)化與應(yīng)用

張 志，茍敏剛，楊宏波，衛(wèi)亞儒

（1.陜西鉛硐山礦業(yè)有限公司 陜西 鳳縣 721707；2.西北有色地質(zhì)礦業(yè)集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710054）

陜西鉛硐山礦業(yè)有限公司選礦廠1996年10月建成投產(chǎn)，日處理量1 200 t，采用電位調(diào)控鉛鋅優(yōu)先浮選法，主要產(chǎn)品為鉛鋅精礦。2019年7月，選礦廠尾礦庫存積水已調(diào)干，全面實(shí)現(xiàn)干庫，尾礦回水不落地供選礦循環(huán)使用，每天用水量約3 675 m3，回水在系統(tǒng)內(nèi)每天循環(huán)5次以上，回水沒有處理環(huán)節(jié)，回水pH＞12。高堿回水選礦后對(duì)技術(shù)指標(biāo)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，鉛鋅精礦品質(zhì)下降、鋅尾礦品位上升。面對(duì)選礦實(shí)際問題，選礦廠開展了解決高堿全回水對(duì)選礦工藝指標(biāo)影響的探索研究，經(jīng)過近三年的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，改善了選礦回水對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)的不利影響，大幅提升了選礦技術(shù)指標(biāo)，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)了企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 鉛鋅多金屬選礦廠現(xiàn)狀

1.1 礦石性質(zhì)

鉛硐山鉛鋅礦屬于沉積改造型層控礦床。主要金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦、菱鋅礦、白鉛礦、褐鐵礦、黃鐵礦等，少量含銀硫化礦主要以類質(zhì)同相及微細(xì)銀礦物存在于方鉛礦中；非金屬礦物有方解石、白云石、石英、碳質(zhì)等。礦石構(gòu)造主要為條帶狀、微層狀、團(tuán)塊狀、網(wǎng)脈狀、扁豆?fàn)?、斑點(diǎn)狀等。結(jié)構(gòu)有他形粒狀、自形與半自形等，鉛鋅礦物屬微粒-微細(xì)粒不規(guī)則嵌布類型。礦石多元素分析結(jié)果見表1。

表1 礦石多元素分析結(jié)果 %

1.2 選礦工藝及指標(biāo)

選礦廠原生產(chǎn)工藝流程存在的主要問題：鉛精礦品位不高而含鋅偏高，鉛、鋅金屬回收率偏低；鉛浮選作業(yè)捕收劑選擇失當(dāng)，鉛、鋅分離作業(yè)環(huán)境和穩(wěn)定性差，中礦循環(huán)量大，作業(yè)時(shí)間偏長(zhǎng)；流程復(fù)雜，設(shè)備龐大，生產(chǎn)成本高。為了解決以上問題，選礦廠2003年引進(jìn)了電位調(diào)控浮選工藝，電位調(diào)控浮選在提高浮選選擇性和降低藥耗方面有其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)［1］。該工藝要點(diǎn)是在高堿（石灰）條件下，造成鋅、黃鐵礦的氧化抑制環(huán)境，用乙硫氮（硫化鉛礦物的有效捕收劑）快速捕收方鉛礦，從而實(shí)現(xiàn)鉛、鋅、硫鐵礦的快速有效分離，解決鉛鋅精礦品位不高而互含偏高的問題，并以此提高選礦回收率，大大減少浮選時(shí)間，進(jìn)而降低處理礦成本。工藝流程如圖1所示。

選礦廠清水、回水各階段及選礦指標(biāo)情況見表2。

表2 清水、回水各階段及選礦指標(biāo) %

從表2可以看出：采用電位調(diào)控浮選工藝后，選礦技術(shù)指標(biāo)整體大幅提升?；厮x礦后，鉛、鋅精礦品位分別下降了0.60%和0.66%，鉛精礦含鋅品位上升了0.36%；2013年～2018年的平均鋅尾礦品位為0.15%，2019年開始高堿全回水選礦后的鋅尾礦品位上升到了0.18%。說明高堿回水選礦后，對(duì)鉛鋅浮選指標(biāo)產(chǎn)生了較大影響。

2 優(yōu)化研究

2.1 高堿回水對(duì)鉛鋅指標(biāo)的影響分析

選礦廠回水主要由四部分生產(chǎn)廢水混合而成，分別是精礦與尾礦陶瓷過濾機(jī)脫水后的濾液水、濃密機(jī)溢流水、文明生產(chǎn)廢棄水、尾礦庫底部排滲水組成。選礦廠總用水量3 675 m3／d，其中尾礦回水量最大（溢流水+濾液水+排滲水），占85.26%；其次精礦回水（溢流水+濾液水）占8.61%，排滲水占5.29%，文明生產(chǎn)水占0.84%。選礦廠回水含有多種有機(jī)和無機(jī)藥劑，殘余藥劑濃度高，含有鉛、鋅、銅、鈣等多種重金屬離子和化合物，固體懸浮物含量高、pH高、起泡性強(qiáng)等特點(diǎn)，直接用于選礦流程，勢(shì)必會(huì)對(duì)鉛鋅分選造成影響。選礦總回水水質(zhì)分析結(jié)果見表3和表4。

表3 總回水水質(zhì)分析結(jié)果 mg／L

表4 總回水中主要?dú)埩羲巹舛葴y(cè)定結(jié)果10-7 mol／L

2.1.1 高堿回水對(duì)鉛鋅精礦品質(zhì)的影響

根據(jù)回水不同階段選礦技術(shù)指標(biāo)可以得出，高堿回水選礦后，鉛鋅精礦品質(zhì)下降?；厮畬?duì)精礦品位的影響如圖2所示，回水對(duì)鉛鋅互含的影響如圖3所示。

圖2 回水對(duì)鉛鋅精礦品位的影響

圖3 回水對(duì)鉛鋅互含的影響

原因分析：（1）廢水中含有大量懸浮物，直接回用時(shí)極易覆蓋于精礦表面，阻止有用礦物對(duì)浮選藥劑的吸附，從而惡化浮選效果［2］；（2）尾礦脫水使用有高分子絮凝劑，殘留在回水中不僅降低捕收劑的選擇性，同時(shí)會(huì)抑制礦物的上浮，尤其是在精選作業(yè)中，絮團(tuán)現(xiàn)象比較嚴(yán)重，影響浮選與富集效果；（3）回水起泡性強(qiáng)，鉛鋅礦物中含有碳質(zhì)脈石，碳質(zhì)對(duì)浮選工藝的穩(wěn)定性和浮選指標(biāo)影響較大，使得回水對(duì)精選的富集效果變差［3］。

2019年回水用于磨礦，從浮選技術(shù)指標(biāo)可以看出，鉛精礦含鋅品位明顯上升，分析原因有兩方面：一是回水中Cu2+是影響閃鋅礦浮選的主要金屬離子。在鉛選別過程中，回水中殘留的黃藥和Cu2+使得鉛精礦中鋅含量升高，影響鉛精礦質(zhì)量；二是總回水中Zn含量0.51 mg／L，比較高，也是鉛精礦含鋅品位上升的原因之一。

2.1.2 pH＞12的高堿回水對(duì)閃鋅礦可浮性的影響

高堿全回水選礦后導(dǎo)致鋅精礦品位下降、鋅尾礦品位上升，說明高堿全回水選礦影響閃鋅礦的可浮性。

原因分析：（1）pH＞12的高堿回水進(jìn)入鋅浮選系統(tǒng)，使得選鋅前的礦漿pH值在12.5。過高的pH值礦漿導(dǎo)致了在閃鋅礦表面吸附的Ca2+和CaOH+濃度增加，對(duì)閃鋅礦產(chǎn)生一定的抑制作用，使得部分閃鋅礦的可浮性明顯下降，尤其是表面活性較弱（包括連生體）的鋅礦物需要較長(zhǎng)時(shí)間才得以上?。?］，致使鋅精礦品位下降、鋅尾礦品位由之前的0.15%上升到了0.18%。（2）回水中金屬離子對(duì)閃鋅礦浮選行為的影響［5］：一是在堿性條件下，Pb2+會(huì)以氫氧化鉛的形式存在，氫氧化鉛的吸附會(huì)對(duì)閃鋅礦的浮選有抑制作用；二是Zn2+在堿性條件下，會(huì)生成Zn（OH）2膠體吸附在閃鋅礦表面，阻礙閃鋅礦表面與捕收劑的作用。

2.2 優(yōu)化研究

以不影響鉛鋅生產(chǎn)指標(biāo)為目的，通過近三年來的工業(yè)試驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證和生產(chǎn)實(shí)踐，在浮選工藝過程中實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用選礦回水，采取如下主要技術(shù)措施，可達(dá)到優(yōu)于原使用新水的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，解決選礦回水循環(huán)使用的根本問題。

2.2.1 創(chuàng)新藥劑制度

1.使用浮選劑Z-1，強(qiáng)化精選效果。（1）為了加強(qiáng)對(duì)影響鉛品位的鋅、硫以及碳質(zhì)脈石的抑制作用，消除回水中懸浮物、絮凝劑影響，在鉛精選添加浮選劑Z-1，進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，使用100%的高堿回水選礦，在鉛精選加入浮選劑Z-1用量40 g／t時(shí)，鉛精礦品位提高到了75%以上、伴生銀含量提高了約300 g／t，回收率也處于較好水平；（2）浮選劑Z-1具有抑制碳質(zhì)脈石、黃鐵礦的作用，故在選鉛成功的基礎(chǔ)上，選鋅也使用Z-1，進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，使用100%的高堿回水選礦，在鋅粗選與精選加入浮選劑Z-1用量50 g／t時(shí)，同樣尾礦品位下，鋅精礦品位提高到了57%以上。

2.調(diào)整藥劑，提高閃鋅礦可浮性和捕收效果。在石灰介質(zhì)的高堿條件下選鋅，將大量消耗活化劑硫酸銅與捕收劑用量［6］。為此進(jìn)行了藥劑調(diào)整：（1）增加活化劑硫酸銅用量并分段添加。將活化劑硫酸銅分別添加在選鋅前攪拌桶和掃選Ⅰ，以達(dá)到在保證粗選作業(yè)鋅回收率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步強(qiáng)化進(jìn)入到掃選作業(yè)的難浮閃鋅礦的活化效果，增強(qiáng)可浮性，降低鋅尾礦品位；（2）使用新型浮選劑Z-12替代黃藥。在高堿條件下采用新型浮選劑Z-12，進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表明，使用100%的高堿回水選礦，在鋅粗選與掃選使用Z-12用量60 g／t時(shí)，鋅粗選作業(yè)閃鋅礦上浮量明顯增加，鋅尾礦品位下降明顯。

3.浮選劑Z-1、Z-12性質(zhì)。浮選劑Z-1：是一種新型特效抑制劑，具有抑制硅酸鹽、碳酸鹽、碳質(zhì)脈石等礦物以及黃鐵礦、磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、輝銅礦、閃鋅礦等金屬硫化礦物的作用；能有效消除浮選中的粉塵、礦泥、有機(jī)油、微細(xì)粒級(jí)懸浮物等有害物質(zhì)，凈化浮選環(huán)境。浮選劑Z-12：是一種兼顧捕收性與選擇性的硫化礦捕收劑，有一定的起泡性，其捕收性能優(yōu)于丁基黃藥，對(duì)活化后的閃鋅礦的捕收作用較強(qiáng)，在堿性礦漿中使用。

2.2.2 優(yōu)化工藝流程

工藝流程優(yōu)化改進(jìn)主要目的是暢通中礦循環(huán)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)金屬的快進(jìn)快出與早拿快收，促進(jìn)回收率提高。

1.鉛浮選：鉛掃精選富集了大量礦泥和易浮碳質(zhì)，泡沫發(fā)虛發(fā)粘，導(dǎo)致金屬跑失，故取消掃精選作業(yè)并入掃選Ⅰ，將鉛掃選泡沫產(chǎn)品用泡沫泵揚(yáng)送至球磨旋流器分級(jí)，沉砂進(jìn)入球磨機(jī)再磨，溢流進(jìn)入粗選作業(yè)，一并解決進(jìn)入到掃選作業(yè)的粗粒連生體跑鉛影響，提高單體解離度，促進(jìn)回收率提高。

2.鋅浮選：將粗選后四槽泡沫產(chǎn)品用泡沫泵揚(yáng)送至選鋅前的1＃攪拌槽，對(duì)可浮性較差的中間產(chǎn)品再次活化與捕收，延長(zhǎng)浮選時(shí)間，改善閃鋅礦可浮性，促進(jìn)回收率提高。

改造后的工藝流程與藥劑制度如圖4所示。

圖4 改造后的工藝流程圖與藥劑制度

2.2.3 精礦回水分開使用

從表3回水化驗(yàn)結(jié)果得知，總回水中Zn含量0.51 mg／L，回水中Zn含量較高，主要來源于精礦濃縮溢流水，其直接進(jìn)入總回水中，必然影響技術(shù)指標(biāo)。故對(duì)鉛鋅濃縮溢流水分開獨(dú)立使用，具體為：將鉛鋅濃縮溢流水用潛水泵分開揚(yáng)送至鉛鋅精選作業(yè)產(chǎn)出槽用作泡沫沖洗水，并隨精礦進(jìn)入濃密脫水作業(yè)往復(fù)循環(huán)，不再進(jìn)入到總回水中用于浮選作業(yè)，以降低Pb、Zn離子對(duì)浮選產(chǎn)生的影響。

3 生產(chǎn)實(shí)踐

3.1 技術(shù)指標(biāo)對(duì)比分析

優(yōu)化改進(jìn)后的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表5、藥劑用量對(duì)比見表6。

表5 優(yōu)化改進(jìn)后選礦技術(shù)指標(biāo)對(duì)比 %

表6 優(yōu)化前后浮選藥劑對(duì)比 g／t

從表5可以看出：優(yōu)化改進(jìn)后，與第三階段比較，鉛、鋅精礦品位分別提高了12.39%和1.55%，鉛精礦伴生銀含量提高了260 g／t，尾礦含鉛、鋅品位分別降低了0.05%和0.06%，選礦技術(shù)指標(biāo)提升明顯，說明技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)措施是可行的。

從表6可以看出：優(yōu)化改進(jìn)后主要藥劑單耗均有所下降。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估主要從回收率、品位、伴生銀、藥劑成本和節(jié)約用水等五個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.品位：鉛、鋅精礦品位分別提高了12.39%和1.55%，使得銷售價(jià)格增加和減少了產(chǎn)品倒運(yùn)量，年可增加收入約156.50萬元。

2.回收率：一是鉛金屬回收率提高了3.45%，年可多回收鉛金屬約103.50 t，增加收入約124.20萬元／a；二是鋅金屬回收率提高1.92%，年可多回收鋅金屬約249.60 t，增加收入約499.20萬元／a。

3.伴生銀：鉛精礦伴生銀含量提高了260 g／t，年可多回收銀780 kg，年可增加收入約351萬元。

4.藥劑成本：經(jīng)計(jì)算，藥劑總成本降低了0.41元／t，節(jié)約選礦成本約14.63萬元／a。

5.節(jié)約用水：選礦廠每天用水量約3 675 m3，節(jié)約用水成本121.28萬元／a。

增加成本：增加了兩臺(tái)泡沫泵總功率37 kW，年用電量23.44萬kW·h，年成本約18.75萬元。

綜合以上，技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)后累計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約1 248.06萬元／a。

4 結(jié) 論

1.通過高堿全回水性質(zhì)分析研究，采用新型高效抑制劑Z-1，解決了影響鉛鋅精礦品質(zhì)的因素，鉛、鋅精礦品位分別提高了12.39%和1.55%，鉛精礦伴生銀含量提高了260 g／t。

2.針對(duì)高堿全回水對(duì)閃鋅礦可浮性、浮選速率的影響，采用泡沫中間產(chǎn)品返回活化攪拌槽，精準(zhǔn)靶向強(qiáng)化和延長(zhǎng)難浮閃鋅礦的浮選時(shí)間，使回收率明顯提升。

3.高堿全回水的成果應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了選礦用水自給自足，節(jié)約了水資源，節(jié)約了回水處理費(fèi)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)環(huán)境效益。