甘肅某硫化鉛鋅礦無堿度浮選試驗(yàn)研究

王乃玲 宋寧波 盧冀偉

（東北大學(xué)資源與土木學(xué)院，遼寧沈陽110819）

鉛鋅礦作為重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，廣泛應(yīng)用于電氣、機(jī)械、軍事、冶金、化學(xué)、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域［1］。我國(guó)的鉛鋅礦產(chǎn)資源量十分巨大，截止到2016年，查明鉛礦資源儲(chǔ)量為8 546.77萬t，查明鋅礦資源儲(chǔ)量為17 798.89萬t，居世界第二位［2］。其中原生硫化鉛鋅礦儲(chǔ)量占鉛鋅礦總儲(chǔ)量的90%左右，氧化鉛鋅礦床只分布在云南、廣西、遼寧、陜西等少數(shù)幾個(gè)礦山［3］。同時(shí)以鋅為主的鉛鋅礦床和銅鋅礦床較多，而以鉛為主的鉛鋅礦床較少，單鉛礦床更少。以前鉛鋅分離大多采用氰化物工藝，雖然取得了不錯(cuò)的進(jìn)展，但氰化物有劇毒，因此無氰工藝及無氰藥劑成為當(dāng)前的主要研究方向［4］。硫化鉛鋅礦浮選主要有鉛鋅優(yōu)先浮選、鉛鋅混合-優(yōu)先浮選、鉛鋅等可浮選以及鉛鋅分支浮選等原則流程。一般采用優(yōu)先浮選流程，即先抑制閃鋅礦優(yōu)先浮選方鉛礦，再活化閃鋅礦后進(jìn)行浮選［5］。這緣于方鉛礦具有良好的可浮性，用普通黃藥或黑藥均可很好地浮選［6］。因此，針對(duì)甘肅某硫化鉛鋅礦石，結(jié)合礦石性質(zhì)，通過系統(tǒng)的浮選試驗(yàn)，確定采用優(yōu)先浮選工藝流程，系統(tǒng)研究流程中鉛鋅優(yōu)先浮選的藥劑制度，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦石中鉛鋅礦物的有效回收，為該礦石進(jìn)一步的工業(yè)開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石物質(zhì)組成

試驗(yàn)礦樣取自甘肅某硫化鉛鋅礦床，礦石呈灰白或灰色，呈層狀、塊狀和條帶狀構(gòu)造。礦石中鉛礦物主要為方鉛礦，鋅礦物主要為閃鋅礦，方鉛礦和閃鋅礦主要以半自形或他形晶體形式以粒狀、條帶狀嵌布在礦石中。礦石的化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，礦石中主要礦物組成及含量見表2。

注：Au、Ag含量的單位為g/t

從表1可見：礦石Pb、Zn含量均較高，分別為16.55%、13.24%；Au、Ag可考慮綜合回收；此外有害元素S、As的含量均較低，不會(huì)對(duì)浮選精礦質(zhì)量造成影響。

從表2可見：礦石中主要鉛礦物為方鉛礦，主要鋅礦物為閃鋅礦，此外還有黃鐵礦和少量黃銅礦；主要脈石礦物為石英、綠泥石等硅酸鹽礦物，還含有方解石、白云石等碳酸鹽礦物。易泥化的綠泥石和碳酸鹽礦物的存在可能會(huì)對(duì)鉛鋅礦物的回收產(chǎn)生一定影響。

1.2 礦石中鉛鋅的化學(xué)物相分析

礦石中鉛、鋅化學(xué)物相分析結(jié)果見表3。

從表3可見：礦石中鉛、鋅的氧化率均不高，屬于原生硫化鉛鋅礦石，但是其中鉛的氧化率為13.53%，浮選時(shí)會(huì)對(duì)鉛的回收率造成損失。

1.3 礦石中主要礦物的嵌布特征

礦石主要由較粗粒級(jí)礦物組成，不僅可見有原生的硫化物礦物，也可見有氧化后形成的次生礦物。礦石中鉛的主要載體礦物為方鉛礦，多呈細(xì)粒狀分布，粒度主要分布在0.074～0.020 mm，該粒級(jí)分布率高達(dá)86.63%，同時(shí)還可見礦石中存在一定量的白鉛礦，浸染嵌布于碳酸鹽之中，難以和碳酸鹽分離，這勢(shì)必會(huì)對(duì)鉛的回收產(chǎn)生一定的影響。礦石中鋅的主要載體礦物是閃鋅礦，多呈粒狀或不規(guī)則形狀分布，粒度主要分布在0.20～0.020 mm，該粒級(jí)分布率高達(dá)84.14%，個(gè)別鋅礦物的粒度在0.5 mm左右，鋅礦物的粒度較鉛礦物的要粗些。礦石中主要脈石礦物石英、方解石、長(zhǎng)石、白云石、綠泥石等大多相互緊密連生，尤其是礦石中的碳酸鹽礦物或易泥化的礦物，如綠泥石可能會(huì)對(duì)鉛鋅礦物的浮選造成一定的影響，磨礦時(shí)應(yīng)盡量避免泥化現(xiàn)象的產(chǎn)生。礦石的巖礦鑒定結(jié)果見圖1。

從圖1可見：閃鋅礦（暗白色）的粒度明顯大于鉛礦物（亮白色）的粒度，同時(shí)可見鋅礦物與脈石礦物（暗色或黑色）緊密相互連生；方鉛礦以獨(dú)立礦物或交代閃鋅礦存在。

2 試驗(yàn)方法與藥劑

磨礦采用XMQ-φ240 mm×90 mm錐形球磨機(jī)，每次磨礦量為1 000 g，磨礦濃度為60%；浮選時(shí)粗選及掃選均選用1.5 L XFD-Ⅲ型實(shí)驗(yàn)室用單槽浮選機(jī)，精選選用0.75 L和0.5 L XFD-Ⅲ型實(shí)驗(yàn)室用單槽浮選機(jī)，浮選濃度約為25%。

試驗(yàn)所用的捕收劑乙基黃藥、丁基黃藥、乙硫氮及起泡劑2#油均為工業(yè)品，調(diào)整劑石灰、硫酸鋅、亞硫酸鈉和硫酸銅均為化學(xué)純?cè)噭?/p>

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

參考鉛鋅硫化礦石的浮選實(shí)踐，并結(jié)合該礦石的性質(zhì)，先后進(jìn)行了鉛鋅依次優(yōu)先浮選、鉛鋅混浮—混合精礦再分離和鉛鋅等可浮浮選方案對(duì)比試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用鉛鋅依次優(yōu)先浮選方案對(duì)礦石中鉛鋅礦物的浮選回收更為有利，因此，采用優(yōu)先浮選工藝流程。通過前期浮選探索試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鉛礦物優(yōu)先浮選時(shí)，鋅礦物抑制劑需要在磨礦時(shí)加入，以達(dá)到足夠的反應(yīng)時(shí)間，并與新暴露的礦物表面充分作用，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)鋅礦物的有效抑制。試驗(yàn)原則流程如圖2所示。

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在pH調(diào)整劑石灰用量為1 000 g/t、抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為1 000+1 000 g/t、捕收劑乙基黃藥用量為60 g/t、起泡劑2#油用量為40 g/t條件下，進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，獲得的鉛精礦指標(biāo)如圖3所示。

從圖3可見：隨著磨礦細(xì)度的增加，鉛精礦的Pb品位逐漸降低，Pb回收率略有升高，當(dāng)-0.074 mm含量超過70%后回收率趨于平穩(wěn)，鉛精礦中的Zn品位及回收率變化不明顯。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%。

3.2 鉛浮選條件試驗(yàn)

3.2.1 石灰用量試驗(yàn)

在抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為1 000+1 000 g/t、捕收劑乙基黃藥用量為60 g/t、起泡劑2#油用量為40 g/t條件下，進(jìn)行石灰用量試驗(yàn)（改變浮選pH），獲得的鉛精礦指標(biāo)如圖4所示。

從圖4可見，隨著石灰用量的增加，礦漿的pH值升高，所得鉛精礦中的Pb品位略有升高，但是Pb回收率有所下降，從77.06%下降到73.63%，鉛精礦中的Zn品位及回收率均呈下降趨勢(shì)。顯然添加石灰并未對(duì)鉛的回收有明顯改善，本著盡量少添加藥劑簡(jiǎn)化浮選流程的原則，最終確定不添加石灰，直接在自然pH（低堿度）條件下進(jìn)行浮選。

3.2.2 組合抑制劑用量試驗(yàn)

硫酸鋅+亞硫酸鈉組合抑制劑作為氰化物的代用品對(duì)閃鋅礦有明顯的抑制效果，故在此基礎(chǔ)上分別對(duì)硫酸鋅和亞硫酸鈉的用量進(jìn)行試驗(yàn)以確定其最佳用量。

3.2.3.1 硫酸鋅用量試驗(yàn)

在自然pH、抑制劑亞硫酸鈉用量為1 000 g/t、捕收劑乙基黃藥用量為60 g/t、起泡劑2#油用量為40 g/t條件下，進(jìn)行抑制劑硫酸鋅用量試驗(yàn)，獲得的鉛精礦指標(biāo)如圖5所示。

從圖5可見，隨著硫酸鋅用量的增加，鉛精礦中的Pb品位及回收率均沒有明顯變化，但鉛精礦中的Zn品位及回收率均呈現(xiàn)大幅降低的趨勢(shì)，當(dāng)硫酸鋅用量增加到2 000 g/t后，Zn品位及回收率趨于平穩(wěn)。綜合考慮，確定硫酸鋅用量為2 000 g/t。

3.2.3.2 亞硫酸鈉用量試驗(yàn)

在自然pH、抑制劑硫酸鋅用量為2 000 g/t、捕收劑乙基黃藥用量為60 g/t、起泡劑2#油用量為40 g/t條件下，進(jìn)行抑制劑亞硫酸鈉用量試驗(yàn)，獲得的鉛精礦指標(biāo)如圖6所示。

從圖6可見，與硫酸鋅用量試驗(yàn)結(jié)果類似，隨著亞硫酸鈉用量的增加，鉛精礦中的Pb品位及回收率均沒有明顯變化，但鉛精礦中的Zn品位及回收率均呈現(xiàn)大幅降低的趨勢(shì)，當(dāng)亞硫酸鈉用量增加到1 000 g/t后，Zn品位及回收率趨于平穩(wěn)。綜合考慮，確定亞硫酸鈉最佳用量為1 000 g/t。

綜上試驗(yàn)，最終確定組合抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉的用量為2 000+1 000 g/t。

3.2.3 鉛捕收劑種類試驗(yàn)

對(duì)于鉛鋅分離的優(yōu)先浮選流程，鉛粗選時(shí)一般采用捕收力弱選擇性強(qiáng)的捕收劑如乙基黃藥、丁基黃藥、乙硫氮等浮選鉛礦物，以此來盡量減少在鉛浮選階段對(duì)鋅礦物的捕收［7］。因此本試驗(yàn)針對(duì)以上3種捕收劑及其組合進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。

在自然pH、抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為2 000+1 000 g/t、捕收劑用量為 60 g/t、起泡劑 2#油用量為40 g/t條件下，進(jìn)行捕收劑種類試驗(yàn)，獲得的鉛精礦指標(biāo)見表4。

從表4可見：乙基黃藥+乙硫氮組合作為鉛的捕收劑時(shí)所得鉛精礦中的Pb品位和回收率較高，分別為56.02%和80.73%，且Zn品位和回收率較低，分別為6.40%和11.47%，既能保證鉛礦物的回收，又對(duì)同時(shí)上浮的鋅礦物有一定選擇性。因此，采用乙基黃藥+乙硫氮組合作為鉛礦物浮選的捕收劑。

3.2.4 鉛捕收劑用量試驗(yàn)

在自然pH、抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為2 000+1 000 g/t、起泡劑 2#油用量為 40 g/t條件下，進(jìn)行捕收劑總用量試驗(yàn)（固定乙基黃藥與乙硫氮的質(zhì)量比為1∶1），獲得的鉛精礦指標(biāo)見圖7。

從圖7可見：隨著捕收劑總用量的增加，鉛精礦中的Pb品位略有下降，但回收率逐漸升高，當(dāng)用量超過60 g/t后，回收率趨于平穩(wěn)；鉛精礦中的Zn品位及回收率均呈現(xiàn)明顯升高趨勢(shì)。綜合考慮，確定捕收劑總用量為60 g/t，即乙基黃藥+乙硫氮用量為30+30 g/t。

根據(jù)以上各條件試驗(yàn)，確定了鉛浮選的最佳浮選條件及藥劑制度：自然pH、抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為2 000+1 000 g/t、捕收劑乙基黃藥+乙硫氮用量為30+30 g/t。此外，經(jīng)過試驗(yàn)確定了鉛粗選后2精3掃的選鉛流程及藥劑制度。

3.3 鋅浮選條件試驗(yàn)

閃鋅礦能被多種金屬陽離子活化。如Cu+、Ag+、Cd2+、Hg2+、Hg+、Pb2+等離子均能活化閃鋅礦。這些重金屬離子都能與S2-離子生成比ZnS溶度積更小的硫化物，因此這些重金屬陽離子都是閃鋅礦的有效活化劑，但實(shí)踐中常用硫酸銅做活化劑［7］。

3.3.1 硫酸銅用量試驗(yàn)

在自然pH、鋅捕收劑丁基黃藥用量為100 g/t、起泡劑2#油用量為60 g/t條件下，進(jìn)行硫酸銅用量試驗(yàn)，獲得的鋅精礦指標(biāo)見圖8。

從圖8可見，隨著硫酸銅用量的增加，鋅精礦中的Zn品位略有降低，但是回收率急劇升高，當(dāng)用量大于500 g/t后趨于平緩。因此，確定硫酸銅用量為500 g/t。

3.3.2 鋅捕收劑用量試驗(yàn)

相較于鉛浮選，浮選鋅礦物應(yīng)選擇捕收力較強(qiáng)的捕收劑，常用的有丁基黃藥、異戊基黃藥、丁銨黑藥、Z-200等，由于該礦硫化鋅分布率在97%以上，較易選別，因此選用使用廣泛且經(jīng)濟(jì)的丁基黃藥作為鋅礦物的捕收劑。

在自然pH、硫酸銅用量為500 g/t、起泡劑2#油用量為60 g/t條件下，進(jìn)行丁基黃藥用量試驗(yàn)，獲得的鋅精礦指標(biāo)見圖9。

從圖9可見：隨著丁基黃藥用量的增加，鋅精礦中的Zn品位略有下降，但Zn回收率大幅提高，當(dāng)用量大于100 g/t后趨于平緩，故確定丁基黃藥最佳用量為100 g/t。

根據(jù)以上各條件試驗(yàn)，確定了鋅浮選的最佳浮選條件及藥劑制度：在自然pH條件下、活化劑硫酸銅用量為500 g/t、捕收劑丁基黃藥用量為100 g/t。此外，經(jīng)過試驗(yàn)確定了鋅粗選后2精2掃的浮選流程及藥劑制度。

3.4 閉路試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)及開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了全流程閉路試驗(yàn)，工藝流程見圖10，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5可見：采用此優(yōu)先浮選工藝流程，獲得的鉛精礦指標(biāo)Pb品位66.45%、Pb回收率84.58%、Zn品位4.91%，達(dá)到二級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)；鋅精礦指標(biāo)Zn品位59.72%、Zn回收率87.57%、Pb品位0.94%，達(dá)到一級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)。此外，2種產(chǎn)品中銀均有一定程度的富集，其中鉛精礦Ag品位266 g/t、Ag回收率40.57%，鋅精礦Ag品位304 g/t、Ag回收率47.41%。

4 結(jié)論

（1）甘肅某硫化鉛鋅礦石中主要有用礦物為方鉛礦、白鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦，其中硫化鉛礦物中的鉛占86.47%，硫化鋅礦物中的鋅占97.36%；脈石礦物主要成分有石英及碳酸鹽礦物。由于白鉛礦部分包裹于碳酸鹽礦物中，對(duì)鉛礦物的回收有一定影響。

（2）通過條件試驗(yàn)確定了在自然pH，磨礦細(xì)度-0.074 mm占70%下，采用硫酸鋅+亞硫酸鈉為鋅礦物的抑制劑、乙基黃藥+乙硫氮為鉛礦物的捕收劑，經(jīng)1粗2精3掃可實(shí)現(xiàn)鉛礦物的回收；浮鉛尾礦采用硫酸銅為鋅礦物活化劑、丁基黃藥為鋅礦物捕收劑，經(jīng)1粗2精2掃可實(shí)現(xiàn)鋅礦物的回收。全流程閉路試驗(yàn)獲得了Pb品位和回收率分別為66.45%、84.58%的二級(jí)品鉛精礦及Zn品位和回收率分別為59.72%、87.57%的一級(jí)品鋅精礦，選別效果良好，為該礦石的工業(yè)開發(fā)利用奠定了基礎(chǔ)。