某混合粗精礦銅鉛分離選礦試驗研究

趙榮艷 李天恩

(西安天宙礦業(yè)科技集團(tuán)有限公司，西安 710199)

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，銅鉛等主要有色金屬礦物消耗量增加，難選礦石量增加，銅鉛礦物分離難度不斷加大，銅鉛礦物資源日益緊缺。國家提倡綠色發(fā)展戰(zhàn)略，環(huán)境保護(hù)愈發(fā)重視，如何在合理利用礦物資源的同時實現(xiàn)綠色生產(chǎn)逐漸成為礦物加工工程領(lǐng)域面臨的重要問題。由于黃銅礦與方鉛礦均具有良好的天然可浮性，且浮選過程中部分含銅礦物溶解的銅離子會對方鉛礦產(chǎn)生活化作用，因而在浮選時難以分離。尋找并采用高效的方鉛礦抑制劑一直以來是銅鉛礦物分離研究的重點方向[1]。

本文對該混合粗精礦進(jìn)行銅、鉛分離選礦試驗研究，其目的是通過對樣品的礦物組成及化學(xué)組成查定，對樣品性質(zhì)進(jìn)行銅、鉛分離，獲得獨立的合格銅精礦、鉛精礦；綜合回收伴生組分提供一套技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的銅、鉛分離工藝流程，提高礦產(chǎn)品價格及礦山經(jīng)濟(jì)效益，提供詳實可靠的技術(shù)依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

樣品中主要金屬礦物為黃銅礦、方鉛礦等；非金屬礦物主要是碳酸鹽(鉄白云石為主)、微細(xì)粉體、石英等。黃銅礦粒度較細(xì)，有31.82%黃銅礦與脈石礦物連生，其中粒度小于0.048 mm黃銅礦顆粒被包裹，以微粒狀分散于脈石礦物中難于解離。方鉛礦和脈石礦物連生體為15%，部分粒度小于0.01 mm方鉛礦，被包裹在碳酸鹽、石英脈石礦物中無法單體解離。脈石礦物中的金屬礦物包裹體含量14%，包裹體粒徑全部小于0.02 mm，屬于微細(xì)粒包裹體，被包裹礦物主要為黃銅礦和方鉛礦。這部分脈石礦物中的黃銅礦和方鉛礦包裹體(含量14%)影響銅、鉛的回收率。

試驗樣性質(zhì)研究結(jié)果分析：

1)粗精礦中脈石礦物含量較高(碳酸鹽33%、微細(xì)粉體28%)，并包裹有細(xì)粒黃銅礦、方鉛礦，這些被包裹的細(xì)粒銅、鉛礦物，增強(qiáng)了脈石礦物可浮性，是造成脈石礦物與黃銅礦、方鉛礦分離困難的原因之一。

2)脈石礦物在現(xiàn)場選礦生產(chǎn)過程中已經(jīng)過浮選藥劑作用，使進(jìn)入粗精礦中的脈石礦物在銅、鉛浮選分離中很難被抑制，是造成浮選使脈石礦物與銅、鉛礦物分選困難的原因之二。

3)為獲得互含合格銅、鉛精礦，必須細(xì)磨使銅、鉛礦物達(dá)到基本單體解離。但細(xì)磨會使銅、鉛礦物產(chǎn)生泥化現(xiàn)象，使銅、鉛礦物損失于尾礦中，影響銅、鉛回收率。

4)細(xì)磨使脈石礦物與銅、鉛礦物有效分選，在獲得互含合格銅、鉛精礦基礎(chǔ)上，提高銅、鉛回收率，是本次銅、鉛分離選礦試驗的技術(shù)關(guān)鍵。

1.1 樣品主要化學(xué)成分分析

樣品化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

結(jié)果表明，Cu、Pb品位達(dá)到礦床工業(yè)品位，有害組分As、MgO含量較高，會影響銅、鉛精礦產(chǎn)品質(zhì)量。

表1 樣品化學(xué)成分分析結(jié)果

1.2 原礦化學(xué)物相分析

1.2.1 原礦鉛物相分析

原礦鉛物相分析結(jié)果見表2。

表2 原礦鉛物相分析結(jié)果

鉛物相分析結(jié)果表明，鉛主要以硫化物形式存在，但占總鉛7%左右氧化鉛和結(jié)合鉛，會影響鉛的回收而降低回收率。

1.2.2 原礦銅物相分析

原礦銅物相分析結(jié)果見表3。

表3 原礦銅物相分析結(jié)果

分析結(jié)果表明，銅主要以硫化物形式存在，氧化銅和結(jié)合銅僅占總銅的1.38%。

2 選礦工藝流程試驗

2.1 原則流程的確定

根據(jù)混合粗精礦性質(zhì)，銅、鉛分離進(jìn)行了不磨礦直接抑鉛浮銅浮選分離；磨礦—抑鉛浮銅浮選分離；磨礦精選—抑鉛浮銅浮選分離；浮—重、重—浮銅鉛分離聯(lián)合流程方案[2]對比試驗結(jié)果分析結(jié)論：

1)混合粗精礦不磨礦直接抑鉛浮銅浮選分離流程

銅精礦、鉛精礦不但品位低，而且互含高，分離效果很差，即不磨礦鉛、銅礦物沒有單體解離，不能使鉛、銅礦物有效分離，該流程不能采用。

2)混合粗精礦磨礦—抑鉛浮銅浮選分離流程

銅精礦中銅品位達(dá)到20%以上，但鉛雜質(zhì)含量高達(dá)15%左右；鉛精礦品位比分離前提高了10%左右，但未達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量要求，其中銅雜質(zhì)含量為4.34%。即磨礦后鉛銅分離雖然可以提高銅、鉛精礦品位，仍不能使鉛、銅有效分離，該流程仍不能采用。

3)混合粗精礦磨礦精選-銅鉛浮選分離流程

銅精礦品位高達(dá)27.20%，含雜質(zhì)鉛也小于5%，合乎銅精礦質(zhì)量要求。即該流程獲得合格銅精礦是肯定的。但是鉛精礦品位只有26.94%，雜質(zhì)銅含量也較高，該流程仍不能采用。

4)混合粗精礦磨礦精選-銅鉛浮選分離-重選提高鉛品位聯(lián)合流程

該流程不但獲得合格銅精礦，鉛精礦中鉛品位由分離前的26.94%提高到42.06%；雜質(zhì)銅含量也由分離前的5.96%降低到2.66%。說明銅、鉛浮選分離—重選提高鉛品位分離流程，是混合粗精礦銅、鉛礦物分離適宜的流程之一。

5)重選—浮選銅、鉛分離流程

無論是重選—磨礦—浮選分離流程，還是磨礦—重選—浮選分離流程，不但不能獲得合格鉛精礦，而且銅、鉛金屬在重選尾礦中損失率都在50%以上。該流程不能采用。

以上多種流程方案探討試驗結(jié)果對比分析，混合粗精礦磨礦精選—銅鉛浮選分離—重選提高鉛品位聯(lián)合流程，使銅、鉛分離指標(biāo)得到了根本性改善，可以獲得獨立合格的銅精礦和鉛精礦。

因此，本次試驗確定采用磨礦精選—銅鉛浮選分離方案為原則流程。下一步試驗重點是在該流程基礎(chǔ)上，圍繞提高鉛精礦品位進(jìn)行脈石抑制劑種類、用量，以及抑鉛浮銅、抑銅浮鉛分離流程的代鉻、代氰組合抑制劑設(shè)計、用量等條件的優(yōu)化。

2.2 銅鉛混合精選條件試驗

2.2.1 混合精選調(diào)整劑種類選擇試驗

粗精礦精選調(diào)整劑種類選擇試驗，進(jìn)行了銅鉛硫化礦選礦常用石灰、硫酸銨、六偏磷酸鈉、MS、水玻璃、FN等組合使用，抑制黃鐵礦及脈石礦物。試驗將調(diào)整劑加在磨礦機(jī)中，這樣既減少藥劑攪拌桶的設(shè)備投資，又會加強(qiáng)抑制效果。

樣品在磨礦細(xì)度-0.048 mm 90%、捕收劑乙基黃藥用量133 g/t、Z200號用量60 g/t的條件下進(jìn)行一次精選試驗。

粗精礦混合精選調(diào)整劑種類選擇試驗分析結(jié)果見表4。

表4 粗精礦混合精選調(diào)整劑種類選擇試驗分析結(jié)果

試驗結(jié)果分析，石灰+六偏磷酸鈉+硫酸銨組合抑制劑使用，銅鉛混合精礦Cu品位在10%左右、Pb品位在20%左右，Cu回收率為85%左右，Pb回收率為90%左右，組合抑制劑對提高銅鉛品位有利，而對銅鉛回收率影響不大。采用石灰+六偏磷酸鈉+硫酸銨組合使用進(jìn)行銅鉛分離試驗。

2.2.2 混合精選捕收劑用量試驗

銅鉛精選捕收劑按捕收劑種類探討試驗篩選確定選用的乙硫氮+乙基黃藥+Z200號組合捕收劑，組合捕收劑使用配比為乙硫氮∶乙基黃藥∶Z200號=2∶2∶1。

樣品在磨礦細(xì)度-0.048 mm 90%條件下，添加抑制劑石灰用量2 000 g/t，六偏磷酸鈉用量4 000 g/t，硫酸銨用量4 000 g/t的條件下進(jìn)行一次精選試驗。

粗精礦混合精選捕收劑用量試驗分析結(jié)果見表5。

表5 粗精礦混合精選捕收劑用量試驗分析結(jié)果

試驗結(jié)果分析：隨著組合捕收劑用量增加，銅鉛混合精礦中Pb品位逐漸降低，Cu品位變化不大，但Cu、Pb回收率呈直線上升。綜合考慮品位和回收率因素，確定一段精選作業(yè)的Cu、Pb回收率80%以上，組合捕收劑總量333 g/t為宜。

2.3 銅鉛浮選分離條件試驗

抑鉛浮銅、抑銅浮鉛的兩種銅鉛分離工藝，浮選分離的工藝條件易于控制。因此，國內(nèi)外的銅、鉛多金屬硫化礦選礦生產(chǎn)中，均得到廣泛的應(yīng)用[4]。本次試驗進(jìn)行了抑鉛浮銅、抑銅浮鉛兩種流程的對比試驗：

1)抑鉛浮銅浮選分離工藝試驗，獲得合格銅精礦，其中銅品位27.20%、雜質(zhì)鉛含量小于5%；鉛精礦品位比分離前提高10%左右。

2)抑銅浮鉛浮選分離工藝試驗，鉛精礦品位比分離前提高10%左右，雜質(zhì)銅含量大于10%；銅精礦品位和雜質(zhì)鉛含量都未達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

試驗結(jié)果看出：抑銅浮鉛工藝銅鉛分離效果很差，而抑鉛浮銅浮選分離工藝，銅品位及雜質(zhì)鉛含量均達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。故本次試驗選用抑鉛浮銅分離工藝。

2.3.1 銅鉛分離鉛組合抑制劑配比優(yōu)化試驗

為減少鉻酸鹽對環(huán)境污染，銅鉛分離鉛抑制劑種類的選擇依據(jù)混合粗精礦的性質(zhì)自行設(shè)計，以原料來源廣、易得、無毒、價廉的低鉻組合抑制劑為原則。

選用RBT組合抑制劑抑鉛浮銅。由于RBT為含鉻酸鹽的組合抑制劑，為降低鉻酸鹽的用量，排除鉻對環(huán)境不同程度的污染，特別對RBT組合抑制劑配用比例進(jìn)行優(yōu)化組合。

銅鉛分離鉛組合抑制劑配比優(yōu)化試驗流程見圖1，試驗分析結(jié)果見表6。

圖1 銅鉛分離組合抑制劑配比優(yōu)化試驗流程Fig.1 Flowsheet of combination inhibitor ratio test for copper-lead separation

表6 銅鉛分離鉛組合抑制劑配比優(yōu)化試驗分析結(jié)果

試驗結(jié)果分析：RBT組合抑制劑中鉻酸鹽配用比例在30%～75%，銅精礦中的鉛含量小于6%，達(dá)到銅精礦產(chǎn)品質(zhì)量小于8%的要求；當(dāng)鉻酸鹽配用比例在10%時，銅精礦中的鉛含量高達(dá)11.66%，超過銅精礦產(chǎn)品質(zhì)量小于8%的要求。試驗采用銅鉛分離指標(biāo)好，鉻酸鹽配用比例少(30%)的RBT-2。

2.3.2 銅鉛分離鉛組合抑制劑RBT-2用量試驗

在2.3.1章節(jié)基礎(chǔ)上進(jìn)行了組合抑制劑RBT-2用量試驗，銅鉛分離鉛組合抑制劑RBT-2用量試驗分析結(jié)果見表7。

表7 銅鉛分離鉛組合抑制劑RBT-2用量試驗分析結(jié)果

試驗結(jié)果可知：銅-鉛分離鉛組合抑制劑用量3 000 g/t以上，銅精礦Cu品位大于24%，雜質(zhì)Pb含量5.16%，達(dá)到合格銅精礦質(zhì)量要求；鉛粗精礦回收率在70%以上。綜合考慮藥劑成本和指標(biāo)，選用鉛組合抑制劑RBT-2用量3 000 g/t為宜。

2.4 銅鉛分離—重選提高鉛品位全流程磨礦細(xì)度試驗

粗精礦中銅、鉛礦物粒度較細(xì)，分別有32%和15%的連生體存在，特別是粒度小于0.02 mm銅、鉛礦物復(fù)雜連生與包裹，很難基本單體解離，為此，選擇適宜的磨礦細(xì)度尤為重要。

銅鉛分離—重選提高鉛品位全流程磨礦細(xì)度試驗流程見圖2，試驗分析結(jié)果見表8。

圖2 銅鉛分離-重選提高鉛品位全流程磨礦細(xì)度試驗流程Fig.2 Flowsheet of grinding fineness test for copper-lead separation

表8 銅鉛分離—重選提高鉛品位全流程磨礦細(xì)度試驗分析結(jié)果

試驗結(jié)果分析：磨礦細(xì)度無論粗細(xì)，銅精礦品位都在25%左右，雜質(zhì)Pb含量也在5%以下。但是隨著磨礦細(xì)度提高，鉛精礦品位由30.59%大幅度提高到50.08%，雜質(zhì)Cu含量也由2.51%降低到0.96%。綜合考慮磨礦成本及技術(shù)指標(biāo)，本次銅鉛分離選礦試驗選用磨礦細(xì)度-0.048 mm 80%。

2.5 粗精礦精選-銅鉛分離(抑鉛浮銅)-重選提高鉛品位聯(lián)合工藝流程

粗精礦精選—銅鉛分離(抑鉛浮銅)-重選提高鉛品位聯(lián)合工藝流程見圖3，試驗分析結(jié)果見表9。

圖3 最終選礦聯(lián)合工藝試驗流程Fig.3 Flowsheet of final dressing test

表9 最終選礦聯(lián)合工藝試驗分析結(jié)果

2.5.1 銅精礦產(chǎn)品檢查分析

從表10可以看出，銅精礦達(dá)到了銅精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(YS/T318-2007)[3]三級品，As、MgO等雜質(zhì)含量符合要求。

表10 銅精礦產(chǎn)品檢查分析結(jié)果

2.5.2 鉛精礦產(chǎn)品檢查分析

從表11可以看出，鉛精礦達(dá)到了鉛精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(YS/T319-2013)[3]五級品，Al2O3、SiO2等雜質(zhì)含量符合要求。

表11 鉛精礦產(chǎn)品檢查分析結(jié)果

3 結(jié)論

1)本試驗經(jīng)過多流程方案對比試驗，最終推薦采用混合粗精礦精選-銅鉛浮選分離(抑鉛浮銅)—重選提高鉛品位聯(lián)合工藝流程；最終可獲得Cu品位21.50%，含Pb 4.57%，Cu回收率69.92%的銅精礦；Pb品位46.89%，含Cu 0.82%，Pb回收率55.39%的鉛精礦。

2)抑鉛浮銅工藝采用自行設(shè)計的無氰、低鉻、無污染組合抑制劑RBT-2，使銅鉛達(dá)到有效分離，獲得了互含合格銅精礦。RBT-2組合抑制劑，價格低廉，性質(zhì)穩(wěn)定，易于保管和使用。

3)重選提高鉛精礦品位工藝，是將浮選藥劑作用過的難于抑制的碳酸鹽礦物，利用方鉛礦和脈石密度差異來分選，使鉛礦物得以富集，提高了鉛精礦品位，銅雜質(zhì)小于2%，分離效果明顯，獲得互含合格的鉛品位大于40%的鉛精礦。

4)伴生組分銀大部分富集在銅精礦和鉛精礦中，提高了產(chǎn)品的附加值。

5)混合粗精礦分離前增加精選作業(yè)，對提高銅鉛混合精礦品位有利，而且靈活性、適應(yīng)性強(qiáng)，可根據(jù)混合粗精礦品位變化確定是否需要精選作業(yè)?，F(xiàn)場選礦生產(chǎn)中，精選尾礦要返回原礦混合粗選回路，所以浮選精選尾礦中銅鉛金屬量不會損失。

6)混合粗精礦有用礦物黃銅礦、方鉛礦粒度細(xì)小，多以細(xì)粒包裹賦存在碳酸鹽、石英脈石中。要使銅、鉛分離必須細(xì)磨，細(xì)磨導(dǎo)致銅、鉛礦物泥化難于分選，這是銅、鉛分離回收率偏低的主要原因。此外，混合粗精礦在現(xiàn)場堆放時間較長，產(chǎn)生了不同程度的氧化變質(zhì)或表面污染，直接影響各種礦物的可浮性，是導(dǎo)致銅、鉛分離回收率偏低的又一原因。