兩種含碳鉛鋅礦石預(yù)先除碳工藝對(duì)比研究

及亞娜,孫體昌,紀(jì) 軍

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083;2.北京礦冶研究總院,北京 100044)

兩種含碳鉛鋅礦石預(yù)先除碳工藝對(duì)比研究

及亞娜1,孫體昌1,紀(jì) 軍2

(1.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083;2.北京礦冶研究總院,北京 100044)

對(duì)比四川和內(nèi)蒙古兩個(gè)含碳鉛鋅礦石性質(zhì),對(duì)兩個(gè)礦石分別采取相同的預(yù)先除碳,然后分別浮選鉛、鋅的工藝流程。分析比較了采用預(yù)先除碳工藝對(duì)鉛、鋅選別的影響,結(jié)果表明,四川龍?zhí)零U鋅礦石中的碳主要以有機(jī)碳存在,而內(nèi)蒙天寶山鉛鋅礦石中的碳主要以石墨的形式存在。采用相同的預(yù)先浮選除碳工藝,都可以消除碳對(duì)鉛、鋅浮選的影響,但龍?zhí)恋V石所得碳產(chǎn)品1可以合并到鋅精礦中,而天寶山礦石所得碳產(chǎn)品不能利用。

含碳鉛鋅礦;預(yù)先除碳工藝;浮選

Abstract:We compared the lead-zinc ores’properties from two places,Sichuan and Inner Mongolia. Predecarbonization was used to remove carbonaceous material in the two ores.And then the selective flotation for lead and zinc was adopted.We compared the effects coming from the process flow above.The results showed that the carbonaceous material in Sichuan Longtang ore was organic carbon and in Inner Mongolia Tianbaoshan was graphite.Using predecarbonization to the two ores could remove carbonaceous material.The carbon product 1 gained from Longtang ore could be mixed with zinc concentrate.But the carbon product 2 gained from Tianbaoshan ore could not be utilized at all.

Key words:carbonaceous lead-zinc ores;predecarbonization;flotation

如何消除含碳多金屬硫化礦石分離過程中碳的影響,一直是國(guó)內(nèi)外選礦研究的難題之一。由于碳的可浮性好,會(huì)隨著鉛、鋅一起浮出,并且由于礦物之間致密共生、互相嵌鑲,有些鉛鋅礦石鉛鋅分離本身就存在一定的困難,再加上碳的干擾,會(huì)嚴(yán)重影響鉛鋅礦的選別效果,影響鉛、鋅精礦品位。

四川龍?zhí)零U鋅礦為一較典型的沉積-改造成因的層控型鉛鋅礦床,其中含有大量的藻層紋石、疊層石白云巖及含藻白云巖[1-2],大量菌藻存在是龍?zhí)零U鋅礦中碳的來源。該礦區(qū)礦石中的碳以有機(jī)碳形式存在。

內(nèi)蒙古天寶山鉛鋅礦處于狼山-渣爾泰礦帶,此礦帶是我國(guó)北方重要的多金屬成礦帶。[3-5]該礦區(qū)賦礦圍巖是一套海相沉積巖,因?yàn)殪o水深海沉積的缺氧還原環(huán)境,形成了高含量的碳質(zhì)沉積。該礦區(qū)礦石中的碳主要以石墨形式存在。

以上兩個(gè)礦山都存在鉛鋅礦石中含碳的問題,由于碳的可浮性好,它的存在造成鉛、鋅選別指標(biāo)差,經(jīng)濟(jì)效益低。比較兩種礦石的礦石性質(zhì)后,對(duì)兩個(gè)礦石中的碳分別進(jìn)行了除碳處理,目的是比較不同性質(zhì)的含碳鉛鋅礦石采取相同除碳工藝后,鉛、鋅選別指標(biāo)的變化,以及比較分析鉛鋅礦石中所含的易浮碳對(duì)鉛、鋅浮選的影響。

1 礦石性質(zhì)研究對(duì)比

四川龍?zhí)梁笺U鋅礦石(以下簡(jiǎn)稱龍?zhí)恋V石)是硫化鉛鋅礦石,其中硫化物中的鉛占鉛總量的96.09%,硫化物中的鋅占鋅總量的96.19%。內(nèi)蒙古天寶山含碳鉛鋅礦石(以下簡(jiǎn)稱天寶山礦石)也是硫化鉛鋅礦石,其中,硫化物中的鉛占鉛總量的92.03%,硫化物中的鋅占鋅總量的98.74%。分別對(duì)兩種礦石進(jìn)行了化學(xué)分析,結(jié)果見表1。由表1可看出,兩個(gè)礦石中有價(jià)金屬均為鉛、鋅,且都具有工業(yè)開采的價(jià)值。其中,龍?zhí)零U鋅礦中鉛、鋅品位分別為1.23%、8.78%;天寶山礦石鉛、鋅品位略低于龍?zhí)潦V鉛鋅的品位,分別為1.12%、5.58%。兩種礦石中都含碳,且含碳量差別較大,龍?zhí)恋V石的含碳量達(dá)到11.26%,而天寶山礦石的含量只有4.30%。兩種礦石化學(xué)成分的另一個(gè)主要區(qū)別是硫的品位,龍?zhí)恋V石硫品位為4.68%,而天寶山礦石硫品位達(dá)為25.95%。

兩種礦石的礦物組成見表2。由表2可看出,雖然兩個(gè)礦石中都有碳,但碳的存在形式不同。龍?zhí)恋V石中總碳含有11.26%,有機(jī)碳在礦物組成中占1.17%,結(jié)合表1數(shù)據(jù),可計(jì)算出有機(jī)碳占總碳量的10.39%;其他的碳主要含在白云石和方解石等脈石中,其中白云石中所含碳占總碳量的87.47%,方解石中所含碳占總碳量的3.56%,這部分碳基本不會(huì)影響鉛、鋅的浮選。天寶山礦石總碳含量為4.30%。石墨在礦物組成中占2.61%,占總碳量的60.70%,其他含碳的脈石主要為方解石,占總碳量的39.35%。由以上對(duì)比分析可見,天寶山礦石中易浮的碳含量要高于龍?zhí)恋V石中易浮的碳含量。因此,碳對(duì)天寶山礦石的影響要高于對(duì)龍?zhí)恋V石的影響。

表1 兩種礦石主要化學(xué)成分比較(%)

表2 兩種礦石中礦物組成比較(%)

為考察和比較不同礦石中碳與其他礦物的關(guān)系,進(jìn)行了詳細(xì)的工藝礦物學(xué)研究。結(jié)果表明,龍?zhí)恋V石中的有機(jī)碳分布比較廣泛,中細(xì)粒有機(jī)碳常嵌生在脈石礦物中,有機(jī)碳多與閃鋅礦緊密共生,或沿粗粒閃鋅礦裂隙中嵌生,或呈微細(xì)粒沿閃鋅礦周邊嵌生,此外也有少量的有機(jī)碳以細(xì)粒-微細(xì)粒包裹的形式嵌生在閃鋅礦中。磨礦時(shí),部分有機(jī)碳與閃鋅礦充分單體解離比較困難。天寶山礦石中,大多數(shù)石墨嵌布粒度比較細(xì),多呈細(xì)小片狀嵌布在脈石礦物中,也有部分與閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦等金屬礦物緊密共生。少量結(jié)晶較差的石墨嵌布在閃鋅礦中或與閃鋅礦緊密共生,二者充分解離比較困難。

綜上所述,龍?zhí)恋V石和天寶山礦石中均含碳,但碳的形式、含量以及與脈石礦物結(jié)合程度均不相同。龍?zhí)恋V石含有機(jī)碳,而天寶山礦石中含石墨。有機(jī)碳占龍?zhí)恋V石中總碳的比例小于石墨占天寶山礦石中總碳的比例。龍?zhí)恋V石中的有機(jī)碳與鋅礦物結(jié)合緊密,而天寶山礦石中的石墨多與脈石結(jié)合緊密,也有相當(dāng)部分與鉛、鋅礦物共生。

2 除碳工藝研究及對(duì)比

針對(duì)礦石性質(zhì)以及礦石中碳嵌布特點(diǎn),為避免礦石中的碳對(duì)后面的鉛、鋅選別造成影響,對(duì)兩種礦石進(jìn)行了預(yù)先浮選除碳工藝小型試驗(yàn)。在進(jìn)行詳細(xì)條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分別進(jìn)行了閉路試驗(yàn),閉路實(shí)驗(yàn)的原則流程以及產(chǎn)品的結(jié)果見圖1。

浮選閉路時(shí),不同礦石的詳細(xì)流程有所不同。對(duì)龍?zhí)恋V石,除碳流程為一次粗選一次掃選四次精選的預(yù)選;鉛浮選為一次粗選一次掃選三次精選;鋅浮選為一次粗選兩次掃選三次精選。對(duì)天寶山礦石,除碳流程為一次粗選一次掃選一次精選;鉛浮選為一次粗選一次掃選三次精選;鋅浮選為一次粗選一次掃選三次精選。

由圖1A圖所列出的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,由于龍?zhí)恋V石中碳和鋅的緊密嵌生,碳產(chǎn)品1中鋅的含量高達(dá)46.25%,同時(shí)回收率也達(dá)到22.36%?？蓪⑻籍a(chǎn)品1作為一個(gè)鋅精礦,但其中的鉛的品位為5.66%,不符合鋅精礦的質(zhì)量要求。將它與除碳后鉛鋅順序浮選得到的鋅精礦混合作為總的鋅精礦,成為含鋅50.37%、回收率95.34%的合格鋅精礦,其中含鉛品位為1.94%,回收率為30.87%,這樣才能具有最優(yōu)的工業(yè)生產(chǎn)價(jià)值,同時(shí)也可以消除碳對(duì)鉛鋅浮選的影響。除碳后,進(jìn)行鉛鋅順序浮選,可以得到品位為71.76%、回收率為66.13%的鉛精礦,其中含鋅品位為6.50%、回收率為0.71%。

圖1 兩種礦石預(yù)先除碳原則流程及結(jié)果比較

由圖1B圖所示,對(duì)于天寶山礦石,采取預(yù)選除碳工藝消除了碳對(duì)鉛、鋅浮選的影響,得到合格的鉛、鋅精礦。其中,鉛精礦鉛品位達(dá)到64.08%、回收率71.09%,鋅品位為2.88%;鋅精礦鋅品位為50.55%、回收率88.35%,鉛品位為0.29%。

由于在兩種礦石中硫含量差異很大,在天寶山礦石中所含的硫比龍?zhí)恋V石中的硫高出4倍還多。因此,黃鐵礦對(duì)天寶山礦石在浮選過程中的影響,要遠(yuǎn)高于龍?zhí)恋V石。天寶山礦石采用預(yù)先除碳工藝后,得到的碳產(chǎn)品2中,用肉眼就可見大量的黃鐵礦顆粒。最終的產(chǎn)品顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),該碳產(chǎn)品2中除了石墨外,金屬礦物主要為黃鐵礦,其礦物相對(duì)含量接近40%;其次為閃鋅礦、方鉛礦和磁黃鐵礦,脈石礦物主要為微細(xì)粒的云母和方解石。由于碳產(chǎn)品2中有大量的黃鐵礦存在,沒有成為鉛精礦或鋅精礦的可能。而龍?zhí)恋V石采用預(yù)除浮碳工藝后,碳產(chǎn)品1中除有機(jī)碳外,主要金屬礦物為閃鋅礦,其次是方鉛礦和少量的黃鐵礦,其他的脈石礦物很少。多數(shù)閃鋅礦以細(xì)粒單體或與有機(jī)碳組成細(xì)粒連生體的形式產(chǎn)出,碳產(chǎn)品1中鋅的品位能夠達(dá)到低級(jí)別鋅精礦的要求,同時(shí)也沒有黃鐵礦的干擾。因此,最終與除碳后鉛鋅順序浮選得到的鋅精礦混合,作為一個(gè)總的鋅精礦產(chǎn)出。

由以上兩個(gè)實(shí)際礦石試驗(yàn)可以看出,由于碳的天然可浮性好,鉛鋅礦中如果有大量碳的存在,確實(shí)影響鉛、鋅的品位和回收率。采用預(yù)先除碳的流程,使天寶山礦石和龍?zhí)恋V石都達(dá)到了除碳的目的,消除了碳對(duì)鉛浮選影響,并得到合格鉛精礦以及鋅精礦。但如果應(yīng)用預(yù)先除碳工藝,在實(shí)際操作過程中,碳是作為一種副產(chǎn)品還是精礦,要根據(jù)含碳鉛鋅礦石的性質(zhì)以及碳與有價(jià)金屬礦物的嵌布特征,來最終確定對(duì)碳產(chǎn)品處理的問題。

預(yù)先浮碳在浮碳過程中,必定會(huì)有部分細(xì)粒、易浮的方鉛礦和閃鋅礦以及部分連生體進(jìn)入到碳產(chǎn)品中。在對(duì)龍?zhí)恋V石進(jìn)行預(yù)先除碳過程中,得到的碳產(chǎn)品中,鉛的品位達(dá)到5.66%,回收率高達(dá)23.03%,導(dǎo)致兩個(gè)鋅精礦混合后有30.87%的鉛損失在鋅精礦中,使得鉛精礦中鉛的回收率只有66.13%。天寶山礦石預(yù)先除碳所得的碳產(chǎn)品中,鉛品位1.50%、回收率4.64%;鋅品位2.51%、回收率1.8%,這會(huì)影響鉛鋅的回收率。因此,這種預(yù)先除碳工藝流程中,鉛、鋅的回收率會(huì)低于一般的鉛鋅分離工藝。通過以上試驗(yàn)研究可以說明,預(yù)先除碳工藝在實(shí)際工程中是可以被采用的,但要根據(jù)含碳礦石的性質(zhì)來確定最終的工藝流程。

3 結(jié)論

(1)兩種礦石中所含碳的存在狀態(tài)不同,龍?zhí)恋V石含1.17%的有機(jī)碳,占總碳量的10.39%;天寶山石礦含2.61%石墨,占總碳量的60.70%。同時(shí),龍?zhí)恋V石中的有機(jī)碳與鋅礦物結(jié)合緊密,而天寶山礦石中的石墨多與脈石結(jié)合緊密。

(2)雖然兩種礦石中碳的含量和存在狀態(tài)不同,但采用浮選預(yù)先除碳工藝,都可以消除碳對(duì)鉛、鋅選別的影響。經(jīng)過除碳后再鉛鋅順序浮選,兩種礦石都可以得到合格的鉛、鋅精礦。但由于礦石性質(zhì)的差異,兩種礦石所得碳產(chǎn)品的處理方法不同,龍?zhí)恋V石所得碳產(chǎn)品1可以合并到鋅精礦中,而天寶山礦石所得碳產(chǎn)品2不能利用。

(4)在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用過程中,應(yīng)根據(jù)含碳鉛鋅礦石的性質(zhì)對(duì)碳產(chǎn)品進(jìn)行處理。因?yàn)楹笺U鋅礦在碳預(yù)處理工藝流程中,碳產(chǎn)品中會(huì)有部分鉛、鋅進(jìn)入其中,所以鉛、鋅的回收率會(huì)低于不除碳直接進(jìn)行鉛、鋅順序分離浮選工藝。

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The comparative study on two carbonaceous lead-zinc ores using pre-decarbonization

J I Yan-a1,SUN Ti-chang1,J I Jun2
(1.Civil&Environment Engineering School,University of Science and T echnology Beijing,Beijing 100083,China; 2.Beijing General Research Institute of M ining and Metallurgy,Beijing 100044,China)

TD952.2

B

1004-4051(2010)02-0100-04

2009-08-31

及亞娜(1981-),女,河北唐山人,北京科技大學(xué)礦物加工博士生。