西藏某含硫鉛鋅礦選礦實驗研究

祝杰，劉應(yīng)冬，鄧杰，周家云

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局應(yīng)用地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610036；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，中國地質(zhì)調(diào)查局金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)研究中心，四川 成都 610041)

鉛、鋅礦產(chǎn)作為廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的戰(zhàn)略礦產(chǎn)，在我國分布范圍寬、儲量大，綜合利用前景廣[1-2]。但貧礦多[3-4]，成礦環(huán)境復(fù)雜，共生和伴生組分多[5-6]，嵌布關(guān)系復(fù)雜，采選方式存在很大差別[7]。

以西藏某鉛鋅礦為研究對象，礦石主要以硫化礦為主，并且金屬礦物含量較高，礦石的構(gòu)造主要是以致密塊狀和稠密浸染狀為主；有用元素以鉛鋅為主；礦石中磁黃鐵礦在礦石中含量高、廣泛分布，是構(gòu)成硫化礦物的主體組成，鉛鋅礦物與磁黃鐵礦之間的嵌布關(guān)系也十分的密切[8-9]，礦物間最常見為固溶體分離結(jié)構(gòu)[10-11]及交代結(jié)構(gòu)[12]，從而會導(dǎo)致在鉛鋅礦物之間以及鉛鋅礦物與磁黃鐵礦之間主要為細密嵌布，無法達到完全單體解離[8]?；诖穗y點，本文針對生產(chǎn)現(xiàn)場礦石解離不充分及其浮選過程中鉛鋅分離效率不高[13]等問題，開展了選礦工藝流程和藥劑配比實驗研究，最終實現(xiàn)了鉛鋅高效分離和回收。

1 礦物性質(zhì)

礦區(qū)礦物質(zhì)組分相對復(fù)雜，主要有硫（氧）化物、單質(zhì)礦物及硅酸（硫酸、碳酸）鹽礦物。主要金屬礦物為：閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂；主要非金屬礦物為：石英、方解石、白云石、螢石、透閃石。礦石的構(gòu)造關(guān)系與熱液成因密切相關(guān)，主要分為兩類：一為氧化礦石的土狀、蜂窩狀構(gòu)造，二是從熱液中結(jié)晶析出的構(gòu)造以致密塊狀構(gòu)造、細脈浸染狀構(gòu)造為主，稀疏浸染狀、中等-稠密浸染狀次之。礦物間的結(jié)構(gòu)主要為熱液結(jié)晶、熔蝕及固溶體分離結(jié)構(gòu)。結(jié)晶結(jié)構(gòu)以交代殘余結(jié)構(gòu)為主，包括自形粒狀結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)、它形粒狀結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)；乳滴狀結(jié)構(gòu)主要出現(xiàn)在固溶體分離結(jié)構(gòu)中。

圖2 閃鋅礦沿方解石粒間交代的顯微特征Fig.2 Microscopic characteristics of sphalerite metasomatism along calcite grains

圖3 方鉛礦包裹呈交代殘留的閃鋅礦顯微特征Fig.3 Microscopic characteristics of sphalerite encapsulated by galena with metasomatic residue

主要有價元素物相分析的結(jié)果見表1 ～ 3，礦石多元素分析結(jié)果見表4。

表1 銅物相分析結(jié)果Table 1 Result of copper phase analysis of ore

表2 鉛物相分析結(jié)果Table 2 Result of lead phase analysis of ore

表3 鋅物相分析結(jié)果Table 3 Result of zinc phase analysis of ore

表4 礦石多元素分析結(jié)果/%Table 4 Result of multi element analysis of ore

由分析結(jié)果可知，礦石中含量較高的是鉛鋅礦物，它是主要回收對象；而銅礦物含量較低，就以原生硫化銅為主，占銅礦物含量的89%左右，同時含有8%左右的次生硫化銅，銅的金屬量也比較少，而且為了降低鉛鋅礦中的互含，在選取銅礦物時就需要加入抑制鉛鋅礦物的抑制劑，同時還要選用捕收能力弱的捕收劑來回收銅礦物[14]，不僅導(dǎo)致銅的回收率比較低，還費時費力，考慮到經(jīng)濟成本因素，因此在這項工作中就不考慮銅礦物的回收；鉛礦物以方鉛礦為主，占鉛礦物含量81%左右，氧化鉛含量也較高，占鉛礦物含量19%左右，氧化鉛以白鉛礦為主，在鉛鋅分離中對氧化鉛的回收難度較大；閃鋅礦作為鋅礦物主要成分，在鋅礦物含量中占比95%以上，氧化鋅含量較低。

2 實驗結(jié)果與分析

從礦石性質(zhì)可知，該礦石礦物種類多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，浮選難度很大。目前，鉛鋅選礦常用的捕收劑有丁基黃藥、乙基黃藥、乙硫氮、丁銨黑藥、苯胺黑藥等。有研究表明，分別采用EML3和EML6作為螯合捕收劑，可以對礦石中鉛鋅分離有良好的效果[8]。本次實驗采用的是鉛—鋅全優(yōu)浮選工藝流程，在自然pH值條件下，采用適宜的磨礦細度，再加入抑制劑硫酸鋅和硫化鈉，選擇EML3作捕收劑，進行鉛礦物浮選；在加入石灰調(diào)整礦漿pH=11的條件下，加入硫酸銅和水玻璃作為抑制劑，采用EML6作捕收劑，進行鋅礦物浮選。

2.1 鉛粗選條件實驗

2.1.1 磨礦細度對浮選分離的影響

主要金屬礦物能否有效解離，磨細度是關(guān)鍵的一步[15]。采用硫酸鋅用量1000 g/t、硫化鈉用量300 g/t，捕收劑EML3用量35 g/t，考察了鉛粗選磨礦細度對鉛鋅品位以及回收率的影響，實驗結(jié)果見圖4。

圖4 磨礦細度實驗結(jié)果Fig.4 Result of grinding fineness

從圖4中可以得出磨礦細度對選礦指標(biāo)的影響比較明顯。隨著磨礦細度的增加，在鉛粗精礦中鉛的回收率由81.46%提高到91%，明顯提高，但鉛品位由28.07%降低到21.21%，明顯降低，且鋅在鉛精礦中的損失率由19.16%增加到31%，明顯增加；鋅粗精礦中的鉛含量降低、鋅品位由21.88%提高到25.92%，但鋅回收率由76.66%降低到66.43%。因此，選擇-0.074 mm磨礦細度，含量為87.5%。

2.1.2 硫酸鋅對浮選指標(biāo)的影響

硫酸鋅通常作為含硫鉛鋅礦物的一種優(yōu)良的抑制劑來使用[16]。為研究硫酸鋅對浮選指標(biāo)的影響，固定磨礦細度為-0.074 mm 87.5%、硫化鈉用量300 g/t，捕收劑EML3用量35 g/t，進行了硫酸鋅用量實驗，實驗結(jié)果見圖5。

圖5 硫酸鋅用量實驗結(jié)果Fig.5 Result of zinc sulfate dosage tests

逐漸增大硫酸鋅試劑量，鉛粗精礦中含鉛量由20.51%明顯提高到27.75%，含鋅量有所降低。當(dāng)硫酸鋅用量達到2000 g/t時，鉛粗精礦中含鋅達到7.88%，但鉛回收率較低。最后，選取硫酸鋅用量為1500 g/t 作為鉛粗選的適宜條件。

2.1.3 EML3捕收劑對浮選指標(biāo)的影響

由于鉛鋅可浮性相近，需采用高選擇性的EML3捕收劑才能實現(xiàn)鉛的優(yōu)先浮選[17]。為此，在選取磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，硫酸鋅用量1500 g/t，硫化鈉用量300 g/t的條件下，進行了捕收劑EML3用量實驗，實驗結(jié)果見圖6。

圖6 捕收劑EML3用量實驗結(jié)果Fig.6 Result of collector EML3 dosage tests

從結(jié)果表明，隨著加入EML3捕收劑用量不斷增加，在鉛粗精礦中鉛的回收率明顯提升。但是，當(dāng)EML3用量較大時，鉛粗精礦品位呈下降趨勢，并且鋅的損失也明顯增加。因此，綜合考慮實驗確定鉛一次粗選作業(yè)適宜的EML3用量為35 g/t左右。

2.1.4 硫化鈉對浮選指標(biāo)的影響

在復(fù)雜硫化鉛鋅礦浮選分離過程中，由于鉛、鋅礦物可浮選性相近，且溶液中的鉛離子又是鋅礦物的活化劑[18]。因此，在優(yōu)先浮選鉛時，鋅硫化礦物的抑制比較重要。選擇磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，硫酸鋅用量1500 g/t，捕收劑EML3用量35 g/t，進行硫化鈉用量實驗，實驗結(jié)果見圖7。

圖7 硫化鈉用量實驗結(jié)果Fig.7 Result of sodium sulfide dosage tests

圖7 表明，添加硫化鈉對鉛的回收率及鋅在鉛精礦中的損失率影響不大，但有利于提高鉛粗精礦品位，確定硫化鈉用量100 g/t時較為適宜。

2.1.5 硫酸鋅對鉛粗精礦浮選指標(biāo)的影響

為提高鉛精礦的品位，使用硫酸鋅作為抑制劑，對鉛粗精礦進行精選。為研究硫酸鋅對鉛粗精礦浮選指標(biāo)的影響，選擇磨礦細度為-0.074 mm 87.5%、硫化鈉用量100 g/t，捕收劑EML3用量35 g/t，進行硫酸鋅用量實驗，實驗結(jié)果見圖8。

圖8 鉛一次精選硫酸鋅用量實驗結(jié)果Fig.8 Result of zinc sulfate dosage tests used in primary cleaning of lead

圖8 表明，鉛精選作業(yè)添加硫酸鋅對鋅礦物有較明顯的抑制作用，有利于提高鉛精礦品位。實驗確定適宜的硫酸鋅用量為400 g/t。

2.2 鋅粗選條件實驗

2.2.1 石灰對浮選效指標(biāo)的影響

在鋅礦物浮選過程中，適度的酸堿度既有利于鋅礦物的上浮，又有利于抑制硫化物的干擾[19]。為研究不同的酸堿度對浮選效果的影響，選擇磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，硫酸銅用量為600 g/t，捕收劑EML6用量為40 g/t，進行鋅礦粗選石灰試劑用量實驗，實驗結(jié)果見圖9。

圖9 石灰用量實驗結(jié)果Fig.9 Result of lime dosage tests

圖9 表明，選鋅作業(yè)添加石灰有利于提高鋅精礦品位。但是，若石灰量較大，則不利于回收鋅礦物。實驗確定石灰用量為2000 g/t較為適宜。

2.2.2 硫酸銅對浮選指標(biāo)的影響

在復(fù)雜硫化鉛鋅礦浮選分離過程中，硫酸銅常被作為鋅礦物浮選的活化劑。固選擇磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，加入石灰試劑量2000 g/t，加入捕收劑EML6為40 g/t，進行硫酸銅試劑用量實驗（圖10）。

圖1 閃鋅礦與磁黃鐵礦、黃銅礦粒間交代的顯微特征Fig.1 Microscopic characteristics of intergranular metasomatism of sphalerite with pyrrhotite and chalcopyrite

圖10 硫酸銅用量實驗結(jié)果Fig.10 Result of copper sulphate dosage tests

圖10 表明，添加硫酸銅可明顯提高鋅的回收率。但是，若硫酸銅用量過高，則由于強化了鋅連生體礦物的活化，導(dǎo)致鋅粗精礦品位明顯降低，鋅粗精礦中鉛的夾帶明顯增加。實驗確定適宜的硫酸銅用量為400 g/t。

2.2.3 EML6捕收劑對浮選指標(biāo)的影響

選取磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，加入石灰用量2000 g/t，硫酸銅用量400 g/t，采用捕收劑EML6進行用量實驗，實驗結(jié)果見圖11。

圖11 捕收劑EML6用量實驗結(jié)果Fig.11 Result of collector EML6 dosage tests

實驗結(jié)果表明，隨著EML6捕收劑用量的增加，鋅粗精礦中的鋅回收率略有提高，鋅品位略有降低。實驗確定適宜的EML6用量為40 g/t。

2.2.4 水玻璃對浮選指標(biāo)的影響

通過固定磨礦細度為-0.074 mm含量87.5%，加入石灰用量2000 g/t，硫酸銅用量400 g/t，采用捕收劑EML6用量40 g/t，進行水玻璃用量實驗（結(jié)果見圖12）。

圖12 水玻璃用量實驗結(jié)果Fig.12 Result of Sodium Silicate dosage tests

實驗結(jié)果表明：添加水玻璃分散劑可明顯提高鋅粗精礦品位。實驗確定當(dāng)水玻璃試劑用量為500 g/t較為適宜。

2.3 閉路流程對選礦指標(biāo)的影響

在條件實驗的基礎(chǔ)上對部分條件調(diào)整進行閉路實驗，閉路實驗結(jié)果見表5，閉路實驗流程及條件見圖13。

圖13 閉路實驗流程Fig.13 Flowsheet of closed-circuit tests

表5 閉路實驗結(jié)果Table 5 Result of closed-circuit tests

從表5看出，對該復(fù)雜礦石，實驗取得了比較理想的選礦指標(biāo)。另外，鉛精礦中含銀達760 g/t、銀回收率達51.42%。主元素鉛、鋅得到了較好的回收，伴生的有益元素銀也得到了較好的回收利用。尾礦經(jīng)鏡下觀察表明，鋅礦物以粒徑為0.1～0.15 mm包裹黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦的顆粒為主；鉛礦物主要以粒徑為0.02 mm左右的氧化鉛；黃鐵礦粒徑在0.015～0.125 mm，大小不均勻，多為單體。在目前金屬礦物市場價格前提下，各種主要礦物已不具有綜合回收利用價值。

3 結(jié) 論

（1）該礦石以硫化礦為主，金屬礦物含量較高，礦石構(gòu)造以致密塊狀和稠密浸染狀為主；有用元素以鉛鋅為主；礦石中磁黃鐵礦含量高、分布廣泛，是構(gòu)成硫化礦物的主體，鉛鋅礦物與磁黃鐵礦嵌布關(guān)系非常密切，交代結(jié)構(gòu)和固溶體分離結(jié)構(gòu)常見，從而導(dǎo)致鉛鋅礦物之間、鉛鋅礦物與磁黃鐵礦之間主要為細密嵌布，無法達到完全單體解離；脈石礦物以碳酸鹽為主。由于該礦石礦物間的嵌布關(guān)系非常復(fù)雜，采用優(yōu)先浮鉛、再浮鋅的工藝流程能較好地產(chǎn)出高品級的鉛、鋅精礦產(chǎn)品。

（2）采用EML3、EML6選礦藥劑和合理的工藝流程，取得了較好的選礦指標(biāo)：鉛精礦含鉛59.38%、含銀760 g/t、含鋅3.45%，鉛回收率77.07%、銀回收率51.42%；鋅精礦含鋅43.20%、含鉛2.43%、鋅回收率74.61%。主要元素得到了較好的回收。