湖南三十六灣鉛精礦提質(zhì)降砷組合藥劑浮選方法試驗(yàn)研究

唐義勝，楊 森，趙環(huán)帥

(1.臨武縣南方礦業(yè)有限責(zé)任公司，湖南 郴州 423000；2.中關(guān)村綠色礦山產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，北京 100083；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)，北京 100083)

1 概述

臨武縣南方礦業(yè)有限責(zé)任公司三十六灣玉嶺多金屬礦屬于低品位Pb、Sb、Ag、Zn、Sn多金屬共生礦，回收Pb、Sb、Ag、Zn、Sn和Fe等有價(jià)金屬[1]。2020年5月份來(lái)，由于原礦性質(zhì)變化，原礦As含量急劇上升，最高可達(dá)3.0%，造成鉛精礦產(chǎn)品質(zhì)量下滑、雜質(zhì)As含量高達(dá)1.8%，嚴(yán)重超標(biāo)，不能滿足銷(xiāo)售質(zhì)量要求，導(dǎo)致鉛精礦產(chǎn)品滯銷(xiāo)，嚴(yán)重影響公司正常運(yùn)營(yíng)和經(jīng)濟(jì)效益。為降低鉛精礦含As量，南方礦業(yè)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)針對(duì)此難題開(kāi)展了大量的檢測(cè)分析和試驗(yàn)研究工作，取得了一定的成效。

以湖南三十六灣玉嶺高砷多金屬礦為研究對(duì)象，首先對(duì)高砷鉛精礦開(kāi)展了MLA礦物檢測(cè)及物相分析以查明含As組分賦存狀態(tài)，而后分別考察了磨礦細(xì)度、浮選pH、組合捕收劑用量及抑制劑用量配比等因素對(duì)高砷鉛精礦提質(zhì)降砷的影響，試驗(yàn)取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。方案應(yīng)用后為公司減少了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，研究成果可為相關(guān)工作提供參考。

2 礦石性質(zhì)分析

2.1 化學(xué)多元素分析

湖南三十六灣玉嶺高砷鉛精礦樣品的化學(xué)多元素組成分析結(jié)果見(jiàn)表1。精礦Pb品位38.78%，略低于正常生產(chǎn)指標(biāo)(Pb品位約42%)，As品位為1.88%，含量嚴(yán)重超標(biāo)。其它雜質(zhì)含量均達(dá)到Y(jié)S/T 319-2013五級(jí)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

表1 礦樣MLA多元素組成 %

2.2 礦物組成及含量分析

采用MLA檢測(cè)手段測(cè)定高砷鉛精礦的礦物組成并進(jìn)行定量分析，結(jié)果見(jiàn)表2。高砷鉛精礦中的鉛礦物主要為方鉛礦及脆硫銻鉛礦，其次為硫銻鉛礦，伴有少量車(chē)輪礦；有害元素砷主要以毒砂形式賦存。影響鉛精礦品位主要原因是鉛精礦中夾雜有大量的黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦及毒砂等金屬硫化礦。

表2 礦物組成及定量分析結(jié)果 %

2.3 主要礦物嵌布狀態(tài)

圖1為高砷鉛精礦掃描電鏡背散射電子圖像(SEM-BSE)。樣品中的主要鉛礦物包括方鉛礦、脆硫銻鉛礦、硫銻鉛礦和車(chē)輪礦。閃鋅礦與硫銻鉛礦常見(jiàn)毗鄰連生，連生邊界比較平直，閃鋅礦被硫銻鉛礦包裹(見(jiàn)圖1a)。毒砂與方鉛礦毗鄰連生為主，偶見(jiàn)部分毒砂被方鉛礦包覆(見(jiàn)圖1b)。毒砂與車(chē)輪礦以毗鄰連生為主，連生邊界不規(guī)則(見(jiàn)圖1c)。磁黃鐵礦與脆硫銻鉛礦常見(jiàn)毗鄰連生(見(jiàn)圖1d)，連生邊界較為平直，磁黃鐵礦常被脆硫銻鉛礦包裹，脆硫銻鉛礦有時(shí)也包裹磁黃鐵礦。含鉛礦物與閃鋅礦、磁黃鐵礦和毒砂等硫化礦共生關(guān)系緊密，可見(jiàn)存在一定分離難度。

圖1 高砷鉛精礦掃描電鏡背散射電子圖像(SEM-BSE)

2.4 高砷鉛精礦中主要礦物粒度分布

采用MLA對(duì)高砷鉛精礦樣品中主要礦物粒度分布進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表3。鉛精礦樣品中的金屬硫化礦物粒度均偏細(xì)。

表3 主要礦物粒度分布 %

3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

由工藝礦物學(xué)結(jié)果可知，含鉛礦物與毒砂以及其它硫化礦共生關(guān)系較為緊密，對(duì)磨礦細(xì)度進(jìn)行調(diào)整以提高單體解離度，有利于含鉛礦物與毒砂組分的分離。因此，首先在不同磨礦細(xì)度條件下進(jìn)行鉛鋅硫化礦混合浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。試驗(yàn)結(jié)果表明：磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級(jí)占68.00%時(shí)鉛精礦品位達(dá)最高值15.48%，鉛回收率為90.69%。若繼續(xù)增大磨礦細(xì)度，鉛回收率略有提升，但會(huì)導(dǎo)致鉛精礦品位下降。另外，此磨礦細(xì)度條件下，硫化礦混合精礦中錫回收率即損失率處于最低值16.03%。因此，原礦適宜的磨礦細(xì)度定為-0.074 mm粒級(jí)占68.00%。

圖2 硫化鉛鋅礦混合浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

圖3 硫化鉛鋅礦混合浮選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

4 優(yōu)先浮鉛pH試驗(yàn)

生產(chǎn)實(shí)踐同樣證明，原礦含As過(guò)高時(shí)，可在鉛精選過(guò)程中添加少量石灰，使精選礦漿pH值提高至12，有利于降抑制黃鐵礦及毒砂，提高鉛精礦質(zhì)量。但礦漿pH過(guò)高亦會(huì)使伴生含Sb、Ag礦物受到抑制，導(dǎo)致鉛銻混合精礦中Sb、Ag金屬的回收率降低。而采用碳酸鈉調(diào)漿低堿性浮鉛可減緩或避免此類(lèi)問(wèn)題，甚至可提高其綜合回收率。

在確定了68%的磨礦細(xì)度及相應(yīng)藥劑制度后，選用碳酸鈉為pH調(diào)整劑，進(jìn)行了不同pH條件下優(yōu)先浮鉛小型試驗(yàn)，并直接移植到生產(chǎn)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，以便確定礦漿pH值對(duì)鉛精礦提質(zhì)降砷效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4，隨礦漿pH值升高，精礦中As含量逐漸降低，而Pb回收率呈現(xiàn)先上升再下降的趨勢(shì)。pH值在8～12時(shí)，回收率波動(dòng)不大，保持在81.50%～85.95%之間。綜合考慮pH值取10為宜，此時(shí)精礦Pb品位42.16%、回收率84.60%，As含量可降至1.03%。此外，Sb回收率提高約5%，Ag回收率提高1%左右。

圖4 pH條件試驗(yàn)結(jié)果

5 組合捕收劑用量試驗(yàn)

目前硫化鉛類(lèi)礦石常用捕收劑主要包括黃藥類(lèi)、黑藥類(lèi)、黃藥酯類(lèi)及部分螯合類(lèi)捕收劑[4]。在處理共伴生復(fù)雜硫化鉛鋅類(lèi)礦石中，組合捕收劑的浮選效果往往優(yōu)于單一捕收劑，因組合捕收劑在礦物表面具有更強(qiáng)的特性吸附[5]。在優(yōu)先浮鉛流程中，捕收劑選用丁銨黑藥，其對(duì)毒砂或黃鐵礦捕收較弱，而對(duì)方鉛礦捕收能力較強(qiáng)。

通過(guò)前期試驗(yàn)研究表明，鉛砷分離作業(yè)中丁銨黑藥與乙硫氮按2︰1混合使用時(shí)效果最佳。在固定68.00%的磨礦細(xì)度和提質(zhì)降砷藥劑制度條件下進(jìn)行鉛浮選捕收劑混合用藥用量試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5，隨著混合捕收劑用量的增加，精礦Pb回收率亦隨之提高，同時(shí)As含量也逐漸升高。當(dāng)用量在330～360 g/t時(shí)，精礦Pb回收率及As增量趨緩。故鉛優(yōu)先浮選捕收劑混合用藥最佳用量為300 g/t(其中丁銨黑藥︰乙硫氮=2︰1)，此時(shí)可獲得精礦Pb品位可達(dá)42.06%，回收率83.63%，含As 1.05%的合格指標(biāo)。

圖5 混合捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

6 組合抑制劑用量配比試驗(yàn)

玉嶺礦屬多金屬共生礦，含有毒砂、黃鐵礦、閃鋅礦等與方鉛礦可浮性相近的礦物，在降砷的同時(shí)，鉛與其它組分的有效分離也是該礦回收利用過(guò)程中的關(guān)鍵一環(huán)。因此，選擇合適的抑制劑及用量至關(guān)重要。依據(jù)前期小型試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬定選用“硫酸鋅+亞硫酸鈉+氯化銨”組合藥劑作為Pb優(yōu)先浮選時(shí)As的抑制劑。固定硫酸鋅用量為1 300 g/t，而亞硫酸鈉+氯化銨用量在20～200 g/t之間調(diào)整，進(jìn)行抑制劑混合用藥用量配比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 混合抑制劑用量配比試驗(yàn)結(jié)果

由圖6可知，隨著混合抑制劑用量增加，鉛精礦含As量下降，鉛回收率也隨之下降，亞硫酸鈉+氯化銨用量在400+100 g/t時(shí)，鉛回收率急劇下降，這是由于此用量下亞硫酸鈉和氯化銨也會(huì)對(duì)鉛礦物造成抑制。故確定工業(yè)生產(chǎn)中鉛優(yōu)先浮選采用“硫酸鋅+亞硫酸鈉+氯化銨”的組合抑制劑，其適宜用量分別為1 300 g/t、400 g/t、100 g/t，此條件下可獲得Pb品位42.11%、Pb回收率83.85%、As含量1.03%的合格鉛精礦。

7 應(yīng)用效益分析

1)鉛精礦提質(zhì)降A(chǔ)s研究取得成功，控制了鉛精礦As含量符合客戶要求，挽回了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)市場(chǎng)形勢(shì)，當(dāng)鉛精礦含As≥1.5%時(shí)，產(chǎn)品滯銷(xiāo)；含1.0%≤As<1.5%時(shí)，扣款300元/t金屬量。公司每年生產(chǎn)鉛金屬量約5 000 t，所以降A(chǔ)s研究成果首先保證了產(chǎn)品能暢銷(xiāo)，避免了每年大約5 000 t×300元/t=150萬(wàn)元的銷(xiāo)售扣款。

2)Sb、Ag、Sn回收率分別提高5%、2%、1%。根據(jù)2021年處理原礦情況統(tǒng)計(jì)，同比2020年鉛精礦產(chǎn)品新增Sb金屬量約2100 t×5%=105 t、新增Ag金屬量24 500 kg×2%=490 kg，新增Sn金屬量3 000 t×1%=30 t，2021年Sb、Ag、Sn金屬新增效益960余萬(wàn)元。

綜上所述，研究成果應(yīng)用可為公司每年增加150+960=1 110萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。