河北某低品位難選鉛鋅礦選礦工藝優(yōu)化研究

竇源東，張建華，王 濤

(1.煙臺(tái)黃金職業(yè)學(xué)院，山東 招遠(yuǎn) 265400；2.青島平度市舊店金礦，山東 平度 266700；3.萊州瑞海礦業(yè)有限公司，山東 萊州 261400)

0 引 言

目前，國(guó)內(nèi)硫化鉛鋅礦石的選礦通常采用浮選工藝對(duì)目標(biāo)元素進(jìn)行回收，但一般情況下，鉛鋅元素常呈共存狀態(tài)，特別是在原生礦床中關(guān)系極為密切，不利于浮選分離。因此，鉛鋅的有效分離技術(shù)仍為行業(yè)一大難題[1-4]。河北某低品位鉛鋅礦在生產(chǎn)過(guò)程中，存在鉛鋅產(chǎn)品互含較高的問(wèn)題，鉛鋅精礦的品位不高，回收率不理想，影響企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。本文針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)存在的問(wèn)題，主要對(duì)礦石的性質(zhì)和工藝流程及藥劑制度的調(diào)整進(jìn)行研究，重點(diǎn)對(duì)磨礦細(xì)度進(jìn)行調(diào)整，對(duì)鋅浮選藥劑制度進(jìn)行優(yōu)化，促進(jìn)該礦鉛鋅元素浮選回收效果。

1 原礦石性質(zhì)

1.1 原礦化學(xué)多元素分析

表1為原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果。由表1可知，原礦中具有回收價(jià)值的金屬元素為鉛和鋅，品位分別為1.22%和2.15%。原礦中銀的品位為11.30 g/t，另有少量的金，預(yù)計(jì)可隨同鉛鋅浮選精礦伴生回收。原礦中雜質(zhì)成分主要是SiO2，其次為Al2O3、CaO、K2O，以及Fe、S、MgO等，有害元素As的含量也較低，對(duì)浮選過(guò)程影響不大。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果

1.2 礦物組成及鉛鋅賦存狀態(tài)

礦石中主要的金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦，其次為菱鋅礦、軟錳礦、硬錳礦、黃銅礦、赤鐵礦、褐鐵礦、毒砂及少量的白鉛礦、鉛礬、銅藍(lán)、輝銅礦等；脈石礦物主要有石英、絹云母、黏土礦物，其次有白云石、方解石，少量尖晶石、金紅石、電氣石等。礦石主要礦物組成及其相對(duì)含量見(jiàn)表2。

表2 原礦主要礦物組成及其相對(duì)含量

Pb賦存狀態(tài)及原礦樣鉛物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，原礦樣中鉛主要賦存于硫化物方鉛礦中，約占總鉛的85.85%，白鉛礦等氧化鉛約占總鉛的3.77%；硫酸鉛中的鉛約占總鉛的7.55%；鉛鐵礬類的鉛約占2.83%。

表3 原礦鉛化學(xué)物相分析結(jié)果

Zn賦存狀態(tài)及原礦樣鋅物相分析結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，鋅主要賦存于硫化物閃鋅礦中，占總鋅的75.65%，其次賦存于氧化鋅和鋅鐵尖晶石中，占總鋅的24.35%。

表4 原礦樣鋅化學(xué)物相分析結(jié)果

1.3 主要礦物嵌布特征

方鉛礦主要與閃鋅礦、黃鐵礦接觸嵌生，交代閃鋅礦、黃鐵礦，接觸界線不平整，閃鋅礦、黃鐵礦呈交代殘余狀嵌布于方鉛礦中。方鉛礦嵌布粒度較細(xì)，主要在0.03～0.30 mm之間；閃鋅礦主要呈不規(guī)則他形晶粒狀結(jié)構(gòu)，閃鋅礦主要與黃鐵礦、方鉛礦接觸嵌生，閃鋅礦交代包裹黃鐵礦，或嵌布于黃鐵礦裂隙中被黃鐵礦包裹，閃鋅礦的嵌布粒度屬中粒嵌布，主要在0.05～0.50 mm之間；黃鐵礦主要呈他形晶粒狀嵌布于脈石中，其次與閃鋅礦、方鉛礦接觸嵌生，被閃鋅礦、方鉛礦交代包裹，或黃鐵礦包裹閃鋅礦、方鉛礦。黃銅礦在礦石中的相對(duì)含量較少，主要呈乳濁狀嵌布于閃鋅礦中；脈石礦物主要石英是原礦中最主要的脈石礦物，其相對(duì)含量約為44.8%。呈他形粒狀集合體，與硫化物緊密共生，膠結(jié)硫化物，方鉛礦、閃鋅礦等主要礦物嵌布特征具體如圖1～圖4所示。

圖1 方鉛礦與閃鋅礦連生

圖2 方鉛礦交代閃鋅礦

圖3 方鉛礦交代黃鐵礦、閃鋅礦

圖4 閃鋅礦包裹細(xì)粒級(jí)方鉛礦

1.4 目前選礦生產(chǎn)情況

目前，鉛鋅選廠規(guī)模1 500 t/d，生產(chǎn)鉛精礦和鋅精礦兩種產(chǎn)品，采用一段磨礦，優(yōu)先浮選工藝，依次浮選鉛鋅。一段磨礦細(xì)度-0.074 mm占比為55%，pH值為11，鉛浮選硫酸鋅抑鋅，乙硫氮捕收浮鉛，鋅浮選硫酸銅活化，丁黃藥捕收浮鋅。目前，選礦技術(shù)指標(biāo)不理想，具體見(jiàn)表5。由表5可知，鉛精礦與鋅精礦中鉛鋅互含較高，鉛精礦中鋅的含量約10.77%，鋅精礦中鉛的含量約5.98%，而且回收率也不理想，伴生銀的回收率只有45%。

表5 目前選礦生產(chǎn)的技術(shù)指標(biāo)

選礦技術(shù)指標(biāo)不理想的主要原因?yàn)椋孩僭V鉛礦物嵌布粒度偏細(xì)且與閃鋅礦物連生關(guān)系復(fù)雜，其中方鉛礦交代閃鋅礦的界線多呈港灣狀、蠶食狀等，磨礦過(guò)程中難以單體解離，不利于鉛鋅分離，導(dǎo)致鉛精礦含鋅較高；②目前現(xiàn)場(chǎng)磨礦制度簡(jiǎn)單，入磨粒度較粗，不能使鉛鋅有效解離，方鉛礦的解離度只有69%，閃鋅礦的解離度只有72%，存在過(guò)多方鉛礦與閃鋅礦的連生體，部分方鉛礦和閃鋅礦分別與黃鐵礦連生，入選原礦磨礦細(xì)度-0.074 mm占比為55%時(shí)，主要礦物的單體解離度見(jiàn)表6；③鉛浮選流程中部分方鉛礦與閃鋅礦的連生體較多，選礦生產(chǎn)中抑鋅藥劑制度以硫酸鋅進(jìn)行簡(jiǎn)單抑制，對(duì)于鉛鋅元素的連生體，很難達(dá)到明顯的抑制效果。

表6 磨礦細(xì)度-0.074 mm占比為55%時(shí)主要礦物的解離度

2 浮選工藝研究

2.1 浮選方案的選擇

目前，該礦采用抑鋅浮鉛優(yōu)先浮選的工藝對(duì)鉛鋅進(jìn)行回收，存在鉛鋅精礦互含較高的問(wèn)題。為有效解決該問(wèn)題，依據(jù)該礦石工藝礦物學(xué)的分析結(jié)果，在探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，本次試驗(yàn)依舊采用現(xiàn)場(chǎng)常規(guī)“抑鋅浮鉛”優(yōu)先浮選工藝，優(yōu)化磨礦制度，充分有效地解離鉛鋅礦物，選擇有效的鋅抑制及活化藥劑制度，實(shí)現(xiàn)鉛鋅浮選的高效分離與富集[4-6]。

2.2 鉛浮選

2.2.1 鉛粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)

該礦石磨礦細(xì)度-0.074 mm占比為55%時(shí)，方鉛礦的解離度只有69%，閃鋅礦的解離度只有72%，在試驗(yàn)中提高磨礦細(xì)度，進(jìn)一步強(qiáng)化鉛鋅礦物的解離度，在入選細(xì)度-0.074 mm占比為60%、70%、75%、85%的條件下分別進(jìn)行鉛粗浮選試驗(yàn)，確定磨礦細(xì)度。試驗(yàn)流程為對(duì)原礦進(jìn)行磨礦，磨至不同細(xì)度，在磨礦過(guò)程中加入石灰，浮選時(shí)分別添加硫酸鋅、亞硫酸鈉作為調(diào)整劑，抑制鋅礦物，攪拌2 min后，加入捕收劑乙硫氮，起泡劑2號(hào)油，攪拌2 min后充氣浮選，浮選4 min獲得鉛粗精礦、選鉛尾礦。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。隨著磨礦細(xì)度的增加，鉛回收率逐漸提高，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占比達(dá)到65%后，繼續(xù)提高磨礦細(xì)度對(duì)鉛粗精礦鉛回收率提高不明顯且鉛品位下降、鋅含量升高，綜合考慮鉛鋅品位、回收率及磨礦成本等因素，最終確定粗選磨礦細(xì)度-0.074 mm占比為65%[7]，原礦粒度篩分分析結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知，鉛鋅分布呈現(xiàn)較細(xì)的粒度分布，說(shuō)明原礦鉛礦物嵌布粒度偏細(xì)。

圖5 磨礦細(xì)度選擇試驗(yàn)

表7 原礦水篩析分析結(jié)果

2.2.2 鋅抑制劑的選擇與用量確定

在浮選過(guò)程中，礦漿pH值是較為重要的影響因素之一，石灰對(duì)黃鐵礦有較好的抑制作用[7]。石灰加入到球磨機(jī)中比加入到攪拌桶中更加能強(qiáng)化對(duì)黃鐵礦的抑制作用[8-9]。從探索試驗(yàn)可知，當(dāng)石灰用量為2 000 g/t、礦漿pH值為11時(shí)，鉛粗選效果最好，粗精礦含鉛16.26%、含鋅8.32%，鉛回收率83.25%。因此選擇石灰用量為2 000 g/t為后續(xù)試驗(yàn)的條件。

常用的閃鋅礦抑制劑有硫酸鋅、硫代硫酸鈉、硫化鈉、亞硫酸鈉等[10]。通常情況下，硫酸鋅與其他幾種抑制劑組合使用，各藥劑之間的協(xié)同作用效果更好，而目前生產(chǎn)中只應(yīng)用了單一的硫酸鋅，對(duì)鋅的抑制并沒(méi)有較為理想的效果，因此本文側(cè)重討論了組合藥劑的使用和評(píng)價(jià)。

1) 抑制劑種類條件試驗(yàn)。抑制劑種類試驗(yàn)主要考察了硫化鈉+硫酸鋅+亞硫酸鈉(200 g/t+1 000 g/t+300 g/t)、硫酸鋅+亞硫酸鈉(1 000 g/t+500 g/t)、硫酸鋅+碳酸鈉(1 100 g/t+400 g/t)、硫酸鋅+亞硫酸鈉+GM(1 000 g/t+450 g/t+50 g/t)4種藥劑組合方案對(duì)鋅的抑制效果[11]。鉛粗選抑制劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，試驗(yàn)試驗(yàn)固定條件為調(diào)整劑石灰2 000 g/t，捕收劑SN 20 g/t，起泡劑視情況添加。 由圖6可知，四種方案中用硫酸鋅+亞硫酸鈉(1 000 g/t+500 g/t)組合抑制劑時(shí)對(duì)鋅抑制效果較好。

圖6 鉛粗選抑制劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果

2) 抑制劑用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，硫酸鋅+亞硫酸鈉組合的抑制效果最好。采用ZnSO4+Na2SO3抑制閃鋅礦，抑制劑用量條件試驗(yàn)固定條件為調(diào)整劑石灰2 000 g/t，捕收劑SN20 g/t，試驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。由圖7可知，用量達(dá)1 500 g/t(ZnSO4+Na2SO3為1 000+500 g/t)時(shí)，獲得鉛粗精礦含鉛16.45%、含鋅7.34%，鉛回收率83.5%，此時(shí)鉛浮選指標(biāo)較好[2]。

圖7 硫酸鋅+亞硫酸鈉用量試驗(yàn)

2.3 鋅浮選

考慮到原礦中黃鐵礦含量較高，因此在浮鋅過(guò)程中加石灰進(jìn)一步抑制黃鐵礦，以硫酸銅作為鋅礦物活化劑，丁黃藥作捕收劑，2號(hào)油作起泡劑進(jìn)行浮選[11]。記錄硫酸銅為鋅活化劑時(shí)，其用量對(duì)鋅浮選的影響?；罨瘎l件試驗(yàn)固定條件為調(diào)整pH=11(雖然鋅粗選段pH值較高，但仍有部分可選性較好的黃鐵礦上浮，因此進(jìn)行鋅粗選時(shí)石灰用量必須嚴(yán)格控制，以此確保鋅精礦的品位)，丁黃藥用量100 g/t，對(duì)鋅浮選開(kāi)展用量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。由圖8可知，硫酸銅用量為250 g/t較為適宜，可實(shí)現(xiàn)鋅品位16.27%，含鉛0.65%、鋅回收率61.56%的鋅精礦。繼續(xù)提高硫酸銅用量對(duì)鋅浮選效果不明顯，且精礦中黃鐵礦含量有所增加。

圖8 硫酸銅用量選擇試驗(yàn)

2.4 全流程閉路試驗(yàn)

浮選工藝研究在原則工藝流程和各種條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用鉛鋅依次優(yōu)先浮選工藝，一段磨礦、一粗三精二掃流程選鉛、一粗二精二掃流程選鋅的流程進(jìn)行開(kāi)路和閉路試驗(yàn)。閉路試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可知，實(shí)現(xiàn)鉛品位54.23%、含鋅8.43%、含銀420.61 g/t、鉛回收率73.29%、銀收率47.23%的鉛精礦，鋅品位47.34%、含鉛1.46%、鋅回收率64.33%的鋅精礦，相較之前鉛-鋅精礦的品位及回收率都有了很大的提高。

表8 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果

由于鉛精礦鋅含量仍然較高，又對(duì)鉛精礦進(jìn)行解離度測(cè)定，鉛礦物解離度為75%，鉛精礦鉛品位不高，只有54.23%，而且含鋅較高為8.43%，為提高鉛精礦品位得同時(shí)降低其中鋅的品位，對(duì)鉛粗精礦進(jìn)行再磨，以使鉛礦物進(jìn)一步單體解離，獲得較高品位鉛精礦，有效控制鉛精礦中鋅的含量，同時(shí)可進(jìn)一步提高鉛鋅金屬的回收率[11-12]。

按圖9所示的流程進(jìn)行鉛粗精礦再磨閉路流程試驗(yàn)，當(dāng)鉛粗選礦漿pH=11～12時(shí)，在原礦粗磨細(xì)度-0.074 mm占比為65%，鉛粗精礦再磨細(xì)度-0.038 mm占比為80%的條件下，采用優(yōu)先浮鉛再浮鋅的工藝流程對(duì)鉛、鋅進(jìn)行回收，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。由表9可知，可實(shí)現(xiàn)鉛品位58.63%、含鋅5.92%、含銀452.85 g/t、鉛回收率78.36%、銀回收率52.48%的鉛精礦和鋅品位52.34%、含鉛1.28%、鋅回收率72.15%的鋅精礦，從而有效降低了鉛精礦中鋅的含量，很好地提高了鋅的回收率。

圖9 鉛粗精礦再磨全流程閉路試驗(yàn)

表9 鉛粗精礦再磨全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果

在企業(yè)實(shí)施后，可進(jìn)一步提高企業(yè)生產(chǎn)效益，經(jīng)濟(jì)效益提高4 704.5萬(wàn)元/a，具體情況如下所述(根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)及與冶煉廠的銷售合同進(jìn)行估算)。

1) 鉛精礦提高效益計(jì)算公式見(jiàn)式(1)，代入可得鉛精礦提高效益約1 456.3萬(wàn)元/a。

增加效益=日處理量×原礦品位×增加回收率×金屬價(jià)格(年均)×冶煉返還系數(shù)×生產(chǎn)天數(shù)

(1)

2) 鋅精礦提高效益計(jì)算公式見(jiàn)式(2)，代入可得鋅精礦提高效益約3 147.1萬(wàn)元/a。

增加效益=日處理量×原礦品位×增加回收率×金屬價(jià)格(年均)×冶煉返還系數(shù)×生產(chǎn)天數(shù)

(2)

3) 鉛精礦中含銀提高效益計(jì)算公式見(jiàn)式(3)，代入可得鉛精礦中含銀提高效益約101.1萬(wàn)元/a。

增加效益=日處理量×原礦品位×增加回收率×金屬價(jià)格(年均)×冶煉返還系數(shù)×生產(chǎn)天數(shù)

(3)

3 結(jié) 論

1) 原礦中主要礦物方鉛礦與閃鋅礦物嵌布粒度偏細(xì)且關(guān)系復(fù)雜，是磨礦過(guò)程中難以單體解離，導(dǎo)致鉛精礦含鋅較高的主要原因。同時(shí)，由于生產(chǎn)過(guò)程中磨礦細(xì)度較粗，鉛粗選過(guò)程中抑制鋅的作用不明顯，從而導(dǎo)致鉛精礦與鋅精礦中鉛鋅互含較高，鉛精礦中鋅的含量約為10.77%，鋅精礦中鉛的含量約為5.98%，而且鉛、鋅元素的回收率不理想，從而影響企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效益。

2) 在工藝礦物學(xué)和磨礦細(xì)度試驗(yàn)、鋅浮選抑制劑選擇試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，推薦采用鉛鋅依次優(yōu)先浮選，一粗(鉛粗精再磨)三精二掃流程選鉛和一粗二精二掃流程選鋅的工藝流程，在當(dāng)鉛粗選礦漿pH=11～12時(shí)，在原礦粗磨細(xì)度-0.074 mm占比為65%、鉛粗精礦再磨細(xì)度-0.038 mm占比為80%的條件下，可實(shí)現(xiàn)鉛品位58.63%、含鋅5.92%、含銀452.85 g/t、鉛回收率78.36%、銀回收率52.48%的鉛精礦和鋅品位52.34%、含鉛1.28%、鋅回收率72.15%的鋅精礦。

3) 通過(guò)鉛粗精礦再磨提高鉛鋅礦物解離度及對(duì)鋅抑制藥劑的選擇調(diào)整，有效解決了選礦產(chǎn)品鉛鋅互含的問(wèn)題，鉛鋅元素的回收率較原來(lái)分別提高了17.59%和17.51%，鉛精礦中鋅含量由10.77%降至5.92%，從而有效降低了鉛精礦中鋅的含量，預(yù)計(jì)實(shí)施后企業(yè)可實(shí)現(xiàn)4 704.5萬(wàn)元/a經(jīng)營(yíng)效益。