商洛地區(qū)典型鉛鋅尾礦特性分析

閻贊，劉明寶，南寧

（商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院/陜西省尾礦資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西商洛726000）

商洛地區(qū)典型鉛鋅尾礦特性分析

閻贊，劉明寶，南寧

（商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院/陜西省尾礦資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西商洛726000）

通過化學(xué)多元素分析、真密度測試、X射線衍射分析、粒度分析方法對商洛地區(qū)典型鉛鋅尾礦從化學(xué)成分、真密度大小、礦物組成、粒度組成方面進(jìn)行了研究，并提出了從尾礦中提取有價(jià)金屬成分，探討該地區(qū)鉛鋅尾礦中有價(jià)元素二次利用的可能性及生產(chǎn)新型建筑材料、采空區(qū)回填、復(fù)墾充填等綜合回收利用方案。研究結(jié)果表明，鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦和洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦均不具備再選價(jià)值，可考慮將其用于生產(chǎn)建筑材料、進(jìn)行采空區(qū)充填或尾礦區(qū)復(fù)墾等。商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦中鐵含量高達(dá)12.98%，山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦中鋅含量為4.36%，均具有再選價(jià)值，可考慮采用浮選法等分離出精礦。

鉛鋅尾礦；有價(jià)元素；商洛

商洛市坐落于陜西省東南部，其獨(dú)特的成礦地質(zhì)條件與特殊的地質(zhì)歷史孕育了雄厚的礦產(chǎn)資源。根據(jù)地質(zhì)部門勘察，鉛、鋅探明儲量居全省第二位，具有礦種多樣、分布廣泛，開發(fā)利用潛力大等特點(diǎn)[1-2]。由于鉛鋅礦屬多種礦物的共生、伴生復(fù)合礦，具有貧礦多、富礦少，礦物組成復(fù)雜，嵌布粒度較細(xì)等特點(diǎn)，導(dǎo)致其分選難度不斷增加[3-4]。再受限于分選技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備性能、經(jīng)濟(jì)條件、管理模式等因素，使得有用礦物的回收率較低，很多共生礦物、伴生礦物和有價(jià)元素進(jìn)入尾礦之中，產(chǎn)生大量尾礦[5-6]。由于尾礦中硫含量較高，導(dǎo)致礦山尾礦酸化，隨著酸化而發(fā)生的一系列重金屬粒子溶出等反應(yīng)，加劇了環(huán)境污染，成為當(dāng)?shù)卮迕裆钪芯薮蟮奈ｋU(xiǎn)源[7-8]。因此，采用化學(xué)多元素分析、真密度測試、X射線衍射分析、粒度分析方法分析商洛地區(qū)典型鉛鋅尾礦的化學(xué)成分、真密度大小、礦物組成、粒度組成特性，為進(jìn)一步采取適宜方法妥善處理鉛鋅尾礦資源，探討該地區(qū)鉛鋅尾礦中有價(jià)元素二次利用的可能性提供理論依據(jù)，揭示了尾礦一些不被關(guān)注的性質(zhì)，不僅解決了尾礦堆存占用大量土地資源的問題，同時(shí)緩解了尾礦帶來的環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)資源效益的最大化，對實(shí)踐循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

1 試驗(yàn)原料及儀器

1.1 試驗(yàn)原料

本試驗(yàn)所用尾礦分別取自商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦、鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦、洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦、山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦，采樣點(diǎn)的分布方法可按鉛鋅尾礦的物料堆中采樣方法進(jìn)行布點(diǎn)，在每個(gè)取樣點(diǎn)挖取1000～2000 g子樣，采集好的鉛鋅尾礦作為本試驗(yàn)的最初試驗(yàn)樣品。

從外觀上看，鉛鋅尾礦呈土灰色，礦樣大多為顆粒狀，少部分為塊狀，塊狀是由于礦樣中含有水分，在運(yùn)輸過程中受到擠壓壓實(shí)而結(jié)成塊狀，并且還存在少量的碎木草屑。由于試樣中的塊狀物會(huì)使得取樣的均勻性受到影響，因此需采用分散措施碾細(xì)大塊，使試樣全部呈顆粒狀。即將采集回來的鉛鋅尾礦試樣攤成薄薄一層，置于室內(nèi)通風(fēng)陰干，在試樣半干程度時(shí)，將所存在的大塊試樣用鐵棒碾碎。待試樣全部干燥之后，通過混勻、縮分制取樣品，供后續(xù)試驗(yàn)使用。試樣制備流程如圖1所示。

圖1 試樣制備流程圖

1.2 試驗(yàn)儀器

化學(xué)成分分析儀：TP-BS6Y，南京同譜分析儀器制造有限公司；標(biāo)準(zhǔn)篩：GBIT60031-1997，浙江圣超儀器設(shè)備有限公司；烘干箱：HYXD-GHK，深圳市華宇現(xiàn)代科技有限公司；全自動(dòng)真密度分析儀：3H-2000TD2，貝士德公司；X射線衍射分析儀：X'Pert Powder，荷蘭帕納科公司；電子天平：SG，上海實(shí)干有限公司。

2 試驗(yàn)方法

2.1 化學(xué)多元素分析

化學(xué)多元素分析可以準(zhǔn)確地定量分析鉛鋅尾礦中各種元素的含量，據(jù)此可以確定哪幾種元素在選礦工藝中必須考慮回收，哪幾種元素屬于有害雜質(zhì)，需將其分離。因此化學(xué)分析是了解選別對象的基礎(chǔ)，是確定鉛鋅尾礦資源合理利用的必要手段。

2.2 真密度測定

采用全自動(dòng)真密度分析儀，以“氣體置換法”測定鉛鋅尾礦的真密度[9]。稱取一定質(zhì)量的鉛鋅尾礦，裝入樣品瓶，進(jìn)行測量，得到其真密度值。

2.3 X射線衍射分析

X射線衍射分析采用荷蘭帕納科公司的XPertPowder設(shè)備，在管電壓60kV，管電流60mA，索拉狹縫0.04 rad條件下，得到其衍射圖譜，分析確定試驗(yàn)樣品的物相組成[10]。

2.4 粒度分析

采用篩析法[11]進(jìn)行粒度分析，即讓鉛鋅尾礦試樣通過一系列不同篩孔的標(biāo)準(zhǔn)篩，將其分離成若干個(gè)粒級，分別稱重，計(jì)算產(chǎn)率，得出某粒徑范圍的顆粒占整個(gè)物料的百分比，即其粒度分布。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 化學(xué)多元素分析

商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 董家后溝鉛鋅尾礦化學(xué)多元素分析

由表1化學(xué)多元素分析結(jié)果可知，該尾礦中SiO2含量為32.76%，MgO、CaO、Al2O3含量分別為2.81%、10.24%、4.41%，Pb、Zn含量都相對較低，不具備再選價(jià)值。鐵含量為12.98%，但S含量較高，為8.96%，故可考慮進(jìn)行選鐵除硫試驗(yàn)。

鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦化學(xué)多元素結(jié)果見表2。

表2 月西溝鉛鋅尾礦化學(xué)多元素分析

由表2可見，月西溝鉛鋅尾礦中SiO2含量最多，高達(dá)43.02%，MgO、CaO、Al2O3含量分別為1.98%、8.34%、5.27%。該尾礦中的有價(jià)元素鉛、鋅、銅含量都比較低，無需進(jìn)行再選，故可初步考慮將其用于生產(chǎn)建筑材料、進(jìn)行采空區(qū)充填或尾礦區(qū)復(fù)墾。

洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表3。

表3 寨子溝鉛鋅尾礦化學(xué)多元素分析

由表3可知，寨子溝鉛鋅尾礦中鉛、鋅含量較低，分別為1.73%、0.31%，屬超貧尾礦，不適合再選。但該尾礦中SiO2含量為48.65%，因此可考慮可用它作原料生產(chǎn)建筑材料、充填采空區(qū)或進(jìn)行尾礦區(qū)復(fù)墾。

山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表4。

表4 桐木溝鉛鋅尾礦化學(xué)多元素分析

由表4可知，桐木溝鉛鋅尾礦中SiO2含量高達(dá)61.37%，MgO、CaO、Al2O3含量分別為1.85%、7.04%、5.64%。該尾礦中的有價(jià)元素鋅含量較高，為4.36%，具有二次回收價(jià)值，可以進(jìn)行再選。

3.2 真密度分析

商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦、鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦、洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦、山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦礦樣真密度測試結(jié)果，見表5。

由表5真密度測定結(jié)果可知，四組礦樣的真密度結(jié)果相差并不大，在3.1～3.6 g·cm-3。鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦真密度相對較大，為3.5264 g·cm-3，商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦真密度最小，為3.1488 g·cm-3，而洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦和山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦的真密度相當(dāng)，分別為3.1808 g·cm-3、3.1917 g·cm-3。

表5 礦樣真密度測試結(jié)果

3.3 X射線衍射分析

為確定每種礦樣的礦物組成，采用X射線衍射儀對商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦、鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦、洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦、山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦礦樣進(jìn)行X射線衍射分析，結(jié)果如圖2～圖5所示。

圖2 商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦X射線衍射圖譜

圖3 鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦X射線衍射圖譜

圖4 洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦X射線衍射圖譜

由圖2～圖5的X射線衍射圖譜結(jié)果可知，商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦、鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦、洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦、山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦中SiO2晶體的衍射峰強(qiáng)度十分明顯，并且峰值較高，說明這些鉛鋅尾礦中均含有大量的SiO2晶體；鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦、洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦中還含有CaO、MgO晶體，而商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦中含有CaO、Fe2O3晶體，山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦中含有CaO、FeS2晶體。

圖5 山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦X射線衍射圖譜

3.4 粒度分析

為了研究每種尾礦樣的粒度特性，采用標(biāo)準(zhǔn)篩對商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦、鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦、洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦、山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦礦樣進(jìn)行粒度組成分析，結(jié)果如圖6～圖9所示。

由圖6可知，商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦粒度在+0.125 mm粒級的產(chǎn)率為21.61%，-0.075 mm粒級產(chǎn)率為56.00%，而粒度在-0.038 mm以下粒級產(chǎn)率高達(dá)32.13%，可見，此尾礦屬于微細(xì)粒尾礦。

圖6 商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦粒度分布

由圖7可知，鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦粒度集中在-0.125+0.075 mm，其產(chǎn)率為38.20%，-0.075 mm粒級產(chǎn)率為34.67%，粒度較粗。結(jié)合其化學(xué)多元素分析結(jié)果，該尾礦中鐵含量高達(dá)16.55%，品位較高，這是由于粗顆粒中的鐵物相沒有完全單體解離造成的。因此，可考慮在后續(xù)研究中先對此尾礦進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，再采用浮選、磁選或重選分選出鐵精礦。

圖7 鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦粒度分布

圖8 洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦粒度分布

圖9 山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦粒度分布

由圖8可知，洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦粒度在+0.075 mm粒級的尾礦，其產(chǎn)率高達(dá)83.04%，粒徑相對較粗。其化學(xué)多元素分析結(jié)果表明，該尾礦中有價(jià)元素含量相對較低，沒有二次選別價(jià)值，因此，可考慮用此尾礦制造建材或進(jìn)行其他綜合利用。

由圖9可知，山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦的粒度主要集中在-0.450+0.180 mm粒級，產(chǎn)率為34.23%。+0.075 mm粒級產(chǎn)率高達(dá)78.19%，粒度較粗。結(jié)合其化學(xué)多元素分析結(jié)果，該尾礦中有價(jià)元素鋅的含量較高，為4.36%，具有再選價(jià)值。因此，可在采用浮選法獲得鋅精礦之前進(jìn)一步磨細(xì)此尾礦，使粗顆粒盡可能達(dá)到完全單體解離。

4 結(jié)論

商州區(qū)董家后溝鉛鋅尾礦屬于微細(xì)粒超貧尾礦，粒度在-0.038 mm以下粒級產(chǎn)率高達(dá)32.13%，真密度為3.1488 g·cm-3，SiO2含量高達(dá)32.76%，有價(jià)元素Pb、Zn含量較低，不具備再選價(jià)值，鐵含量為12.98%，但S含量較高，為8.96%，可考慮進(jìn)行選鐵除硫試驗(yàn)。

鎮(zhèn)安縣月西溝鉛鋅尾礦粒度集中在-0.125+0.075 mm，-0.075 mm粒級產(chǎn)率為34.67%，粒度較粗，真密度為3.5264 g·cm-3。該尾礦中有價(jià)元素Fe、Pb、Zn含量較低，可考慮將其用于生產(chǎn)建筑材料、進(jìn)行采空區(qū)充填或尾礦區(qū)復(fù)墾等。

洛南縣寨子溝鉛鋅尾礦屬于微粗粒超貧尾礦，+0.075 mm粒級產(chǎn)率高達(dá)83.04%，真密度為3.1808 g·cm-3，尾礦中SiO2含量為48.65%，有價(jià)元素含量相對較低，沒有二次選別價(jià)值，可考慮用此尾礦作原料生產(chǎn)建筑材料、充填采空區(qū)或進(jìn)行尾礦區(qū)復(fù)墾等。

山陽縣桐木溝鉛鋅尾礦粒度主要集中在-0.450+0.180 mm粒級，+0.075 mm粒級產(chǎn)率高達(dá)78.19%，粒度較粗，真密度為3.1917 g·cm-3。該尾礦中SiO2含量高達(dá)61.37%，同時(shí)有價(jià)元素鋅含量較高，為4.36%，具有再選價(jià)值，可先對此尾礦進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，使粗顆粒盡可能達(dá)到完全單體解離，再采用浮選法分離鋅精礦。

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（責(zé)任編輯：張國春）

An Analysis Characteristic on of the Typical Lead and Zinc Tailings in Shangluo

YAN Zan,LIU Ming-bao,NAN Ning
(College of Chemical Engineering and Modern Materials/Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources,Shangluo University,Shangluo 726000,Shaanxi)

The chemical composition,true density,mineral composition and size distribution have been studied on the typical lead and zinc tailings in Shangluo by chemical multi-element analysis,true density test,X-ray diffraction analysis and particle size analysis.It is of great significance to put forward the extraction of valuable metals from tailings,explore the possibility of second use,valuable elements in lead and zinc tailings and the comprehensive recycling program of building material products,goaf backfill,reclamation and filling.The results show that the lead and zinc tailings in Yuexigou,Zhenan County and Zhaizigou,Luonan county,are no value and can consider to be used for production of building materials,goaf filling or reclamation,and so on.The iron content of lead and zinc tailings in Yaogou,Shangzhou Cistrict is as high as 12.98%,and the zinc content of lead and zinc tailings in Tongmugou,Shanyang County is 4.36%,which have chosen value and can be considered to separate concentrate by flotation or other methods.

lead and zinc tailings;valuable elements;Shangluo

X753

：A

：1674-0033（2017）04-0054-05

10.13440/j.slxy.1674-0033.2017.04.012

2017-02-20

陜西省尾礦資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（2014SKY-WK011）

閻贊，女，陜西戶縣人，碩士，講師