(西安西北有色地質(zhì)研究院有限公司,陜西省礦產(chǎn)資源綜合利用工程技術(shù)研究中心,陜西 西安 710054)
我國鉛鋅礦資源總量大,占世界的1/5 以上,但分布相對集中,主要分布在滇西、秦嶺-祁連山、內(nèi)蒙狼山-大興安嶺、川滇、南嶺五大成礦區(qū)。鉛鋅礦作為重要的有色金屬礦產(chǎn)資源,主要用于電氣、機械、軍事、化學(xué)、冶金、醫(yī)藥、輕工業(yè)等領(lǐng)域。鉛鋅礦資源的特點是貧礦多,富礦少,礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物組成復(fù)雜,共伴生礦床多,單一礦床少,多以鉛鋅多金屬礦的形式存在,其中包含的可以回收利用的有用元素或有用礦物包括銅、錫、銻、金、銀、鎵、鎘、鍺、重晶石、螢石等,回收利用這些元素可以有效地提高我國鉛鋅礦床的經(jīng)濟價值和利用價值,因此在開采時應(yīng)盡可能的考慮綜合回收有用礦物,使資源得到充分利用[1-3]。我國鉛鋅礦產(chǎn)資源的特點決定了我國鉛鋅選礦以浮選為主,并且多金屬及伴生金屬的綜合回收決定了選礦工藝流程的復(fù)雜性。根據(jù)鉛鋅礦石的性質(zhì)及其伴生組分的特點,目前常用的浮選工藝包括優(yōu)先浮選流程、等可浮選流程、混合浮選流程等[4-7]。
該礦石自然類型為磁黃鐵礦鉛鋅礦是和黃鐵礦—磁鐵礦鉛鋅礦石,礦石工業(yè)類型為多金屬原生礦石。礦石性質(zhì)復(fù)雜,鉛鋅關(guān)系緊密,本研究旨在通過試驗確定其高效的開發(fā)利用工藝。
礦石中主要回收的目的礦物是閃鋅礦,其次是方鉛礦。其他金屬礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、毒砂、黃銅礦、褐鐵礦和紅砷鎳礦等。非金屬礦物為石英、角閃石、黑云母、石榴子石、綠泥石、方解石、長石、白云母。原礦多元素分析結(jié)果見表1,鉛、鋅化學(xué)物相分析結(jié)果見表2,粒度組成見表3。
表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果/%Table 1 Main chemical analysis results of the raw ore
表2 鉛、鋅物相分析結(jié)果Table 2 Lead and Zinc phase analysis results
表3 物料的粒度組成特性Table 3 Particle size composition characteristics of material
從表1~ 2 可知,礦石中具有回收價值的元素為鉛、鋅,硫、銀達(dá)到伴生綜合利用指標(biāo),可綜合回收。該礦屬低鉛高鋅硫化礦,鉛鋅比達(dá)到了1:5.9,明顯高于我國目前開采的礦床鉛鋅比1:2.5,這將給選礦分離增加難度,且鉛礦物氧化率較高,將會影響鉛的回收率。
從表3 可以看出,鉛礦物和鋅礦物嵌布粒度均為微細(xì),-74 μm 分別為80.45%、81.59%,是影響回收率的主要原因。
方鉛礦在礦石中含量較低,主要呈浸染狀分布于紋層-條帶狀鉛鋅礦石,在粒度較粗的閃鋅礦及磁黃鐵礦-閃鋅礦紋層-條帶中,特別在重結(jié)晶、交代作用較強烈的部位,分布較多,有定向排列的特征,方鉛礦大多數(shù)與閃鋅礦連生于脈石礦物中,或單獨浸染于脈石礦物中;其次與磁黃鐵礦連生或者與磁黃鐵礦、閃鋅礦三者連生于脈石中,少數(shù)分布于閃鋅礦、黃鐵礦中,以半規(guī)則連生為主。
閃鋅礦以兩種類型存在于礦石中,一種是鐵閃鋅礦,顏色較深,主要分布于條紋—條帶狀鉛鋅礦石、稠密浸染狀鉛鋅礦石中;另一種是閃鋅礦,含鐵較低,礦物顏色較淺,主要分布于稀疏斑點狀、浸染狀鉛鋅礦石中。
該礦石閃鋅礦普遍含鐵,由于方鉛礦、閃鋅礦與磁黃鐵礦的關(guān)系較為密切,同時部分磁鐵礦的可浮性較好,故方鉛礦、閃鋅礦與磁黃鐵礦的分離是本次實驗的關(guān)鍵。
方鉛礦和閃鋅礦是主要的目的礦物。根據(jù)礦物浮選特性,確定采用“鉛鋅優(yōu)先浮選—鉛、鋅粗精礦浮磁聯(lián)合精選”工藝流程。
圖1 鉛浮選實驗流程Fig.1 Lead flotation test flow chart
2.1.1 磨礦細(xì)度實驗(礦漿溫度18℃)
磨礦細(xì)度是有用礦物單體解離后與脈石礦物分離的前提,磨礦細(xì)度不夠,有用礦物沒有充分解離,無法進(jìn)行有效分選;磨礦細(xì)度過細(xì),則會產(chǎn)生大量礦泥,影響精礦質(zhì)量的提高,實驗結(jié)果見圖2。
圖2 磨礦細(xì)度實驗結(jié)果Fig.2 Test results of grinding fineness
圖2結(jié)果表明,隨著磨礦細(xì)度增加,鉛鋅互含現(xiàn)象逐漸降低,鉛鋅回收率逐漸提高,磨礦細(xì)度越細(xì)鉛鋅分離效果越好。說明該礦石方鉛礦與閃鋅礦均較細(xì)。綜合考慮,確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm 80%。
2.1.2 鋅抑制劑種類及用量實驗
對于鉛鋅礦石的分離,選取適宜的鋅礦物抑制劑是至關(guān)重要的,這是鉛鋅礦石分離的必要條件,結(jié)果見表4。
表4 鋅抑制劑種類試驗結(jié)果Table 4 Test results of species of zinc inhibitors
表4 表明,①亞硫酸鈉對方鉛礦抑制作用較強。②石灰對方鉛礦抑制作用也較強,尤其是在pH 值大于10 以后,因此認(rèn)為使用硫酸鋅作為鋅礦物抑制劑較為合適。
硫酸鋅是閃鋅礦的抑制劑,通常在堿性條件下有抑制作用,硫酸鋅用量實驗結(jié)果見圖3。
圖3 硫酸鋅用量實驗結(jié)果Fig.3 Test results of dosage of ZnSO4
圖3結(jié)果表明,添加少量硫酸鋅有較強的抑制作用,且對方鉛礦的上浮有利,但當(dāng)硫酸鋅用量超過900 g/t,硫酸鋅用量增加,粗精礦含鋅反而稍微增加,故確定硫酸鋅用量900 g/t 為宜。
2.1.3 石灰用量實驗
石灰是鉛鋅礦石選礦中常用的pH 值調(diào)整劑,且是磁黃鐵礦、黃鐵礦的抑制劑,本研究中采用25#黑藥、丁黃藥為捕收劑,考察了不同石灰用量對浮選指標(biāo)的影響,實驗結(jié)果見圖4。
圖4 石灰用量實驗結(jié)果Fig.4 Test results of dosage of lime
圖4結(jié)果表明,隨著石灰用量的增加,粗精礦鉛品位呈上升趨勢,含鋅呈下降趨勢,但當(dāng)石灰用量較大時尾礦中鉛品位稍有提高,綜合考慮,確定石灰用量600 g/t 為宜。
2.1.4 25#黑藥用量實驗
在硫化礦浮選過程中,黑藥應(yīng)用較廣泛,它是僅次于黃藥的捕收劑,具有選擇性高、穩(wěn)定性好等特點,因此選擇25#黑藥為鉛捕收劑,實驗結(jié)果見圖5。
圖5 25#黑藥用量實驗結(jié)果Fig.5 Test results of dosage of 25# aerofloat
圖5結(jié)果表明,隨著25#黑藥用量增加,鉛回收率呈上升趨勢,但當(dāng)25#黑藥用量大于20 g/t時,鉛回收率增加幅度變緩,故確定25#黑藥用量20 g/t 為宜。
2.1.5 分散劑水玻璃用量實驗
水玻璃是浮選中最常使用的抑制劑,鉛粗選時加入水玻璃,對石英、硅酸鹽類礦物以及鋁硅酸鹽礦物有很好的抑制作用。水玻璃用量實驗結(jié)果見圖6。
圖6 水玻璃用量實驗結(jié)果Fig.6 Test results of dosage of water glass
圖6結(jié)果表明,隨著水玻璃用量增加,鉛粗精礦品位呈上升趨勢,而鉛回收率基本保持不變,當(dāng)水玻璃用量大于200 g/t 時,鉛品位上升幅度減小,故確定水玻璃用量200 g/t 為宜。
2.1.6 丁黃藥用量實驗
丁基鈉黃藥是一種捕收能力較強的浮選藥劑,它廣泛應(yīng)用于各種有色金屬硫化礦的混合浮選中。丁黃藥用量實驗結(jié)果見圖7。
圖7 丁黃藥用量實驗結(jié)果Fig.7 Test results of dosage of butyl xanthate
圖7結(jié)果表明,隨著丁黃藥用量增加,鉛粗精礦品位雖稍有下降,但鉛回收率上升幅度較大,當(dāng)丁黃藥用量達(dá)10 g/t 時,二者基本趨于平穩(wěn),故確定丁黃藥用量10 g/t 為宜。
2.2.1 鋅粗選硫酸銅用量實驗
硫酸銅是常見的閃鋅礦活化劑,硫酸銅用量實驗結(jié)果見圖9。
圖9 硫酸銅用量實驗結(jié)果Fig.9 Test results of dosage of CuSO4
圖9結(jié)果表明,隨著硫酸銅用量增加,鋅回收率呈上升趨勢,當(dāng)硫酸銅用量大于200 g/t 時,鋅回收率基本不變,故確定硫酸銅用量200 g/t為宜。
2.2.2 丁黃藥用量實驗
丁黃藥是閃鋅礦最常用的捕收劑,其用量實驗結(jié)果見圖10。
圖10 丁黃藥用量實驗結(jié)果Fig.10 Test results of dosage of butyl xanthate
圖10 結(jié)果表明,隨著丁黃藥用量增加,鋅回收率呈上升趨勢,但當(dāng)丁黃藥用量大于10 g/t 時,鋅回收率上升幅度緩慢,故確定丁黃藥用量10 g/t為宜。
2.2.3 鋅精選石灰用量實驗
盡管鋅粗選段pH 值>12,但還有部分可選性尚好的黃鐵礦和磁黃鐵礦上浮,因此進(jìn)行鋅精選石灰用量以得到合格鋅精礦十分必要。石灰用量結(jié)果見圖11。
圖11 鋅精選石灰用量實驗結(jié)果Fig.11 Test results of dosage of lime for zinc cleaning separation
圖11 表明,隨著石灰用量增加,鋅精礦品位逐步提高,但磁性產(chǎn)品含鋅也升高,即鋅損失增大,綜合考慮確定鋅精選石灰用量1000 g/t 為宜。
2.2.4 磁感應(yīng)強度對比實驗
磁選是在不均勻磁場中利用礦物之間的磁性差異而使不同礦物實現(xiàn)分離的一種選礦方法,當(dāng)用重選和浮選不能得到最終精礦時,可用磁選結(jié)合其他方法進(jìn)行分選。磁選-浮選流程實驗只進(jìn)行磁感應(yīng)強度對比實驗,浮選條件及流程完全參照鉛鋅優(yōu)先浮選-鉛、鋅粗精礦浮磁聯(lián)合精選。磁感應(yīng)強度對比實驗結(jié)果見表5。
表5 磁感應(yīng)強度對比實驗結(jié)果Table 5 Test results of magnetic induction strength comparison
表6 結(jié)果表明,磁感應(yīng)強度的變化對磁性產(chǎn)品中鉛和鋅的含量及磁性產(chǎn)品的指標(biāo)影響不大,故確定磁感應(yīng)強度0.12kA/A·S 進(jìn)行下步實驗。
從浮選實驗結(jié)果可以看出,該礦石很難得到鋅品位大于40%的鋅精礦,原因是該礦石磁黃鐵礦含量較高,且磁黃鐵礦浮游活性也高,因此在優(yōu)先浮選流程中增加磁選作業(yè),以提高鋅精礦品位。
在開路和磁選實驗的基礎(chǔ)上,對該礦進(jìn)行了浮選-浮磁聯(lián)合精選閉路試驗,工藝閉路流程為鉛一粗一掃三精,選鉛尾礦選鋅,鋅一粗一掃三精,浮選精礦再經(jīng)磁選最終得到鉛精礦和鋅精礦。閉路流程及藥劑用量見圖12,實驗結(jié)果見表6。
圖12 浮磁聯(lián)合精選閉路實驗流程Fig.12 Flow chart of closed-circuit test of flotating-magnetic combined separation
表6 磁選-優(yōu)先浮選閉路實驗結(jié)果Table 6 Results of closed-circuit test of magnetic -priority flotation
(1)該礦多元素分析結(jié)果表明,原礦含鉛0.47%、含鋅2.77%,伴生有金、銀等貴金屬礦物,屬復(fù)雜多金屬礦共存的硫化礦。
(2)對礦石中的鉛、鋅礦物分別進(jìn)行了物相分析,結(jié)果表明,礦石中鉛、鋅礦物主要是硫化礦物。
(3)根據(jù)礦石性質(zhì),制定“鉛鋅優(yōu)先浮選-鉛、鋅粗精礦浮磁聯(lián)合精選”的實驗研究工藝流程,在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 75%條件下,1 粗1 掃3 精選鉛,選鉛尾礦選鋅,1 粗1 掃3 精選鋅,浮選精礦再經(jīng)磁選,得到鉛品位50.82%、鉛回收率62.59%、含銀343.02 g/t 的鉛精礦;鋅品位45.42%、鋅回收率79.26%、含銀12.73 g/t 的鋅精礦;磁性產(chǎn)品中鉛品位1.38%、鉛回收率4.19%、鋅品位11.83%、鋅回收率6.15%。