貴港市不同脈型含銀鉛鋅礦可浮性差異研究

傅勇，廖幸錦

(1.廣西壯族自治區(qū)第六地質(zhì)隊(duì)，廣西 貴港 537100；2.廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)測(cè)試研究中心，廣西 南寧 530000)

據(jù)統(tǒng)計(jì)廣西已探明且已開采的礦床發(fā)現(xiàn)，廣西區(qū)內(nèi)鉛鋅平均品位3.7%左右，同時(shí)鋅品位高于鉛品位，單一的鉛礦床基本沒有[1]。2000至2018年，廣西壯族自治區(qū)第六地質(zhì)隊(duì)對(duì)貴港-平南地區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)詳查工作，發(fā)現(xiàn)了多處中小型鉛鋅礦床。盡管各礦山同處貴港市，但是各礦點(diǎn)的礦物組成存在一定的差異，成礦機(jī)理也存在一定的差異[2-3]。

由于鉛鋅礦在礦產(chǎn)資源中占有重要地位，相應(yīng)的選礦技術(shù)研究也在不斷地深入和發(fā)展。一般來說鉛鋅礦物的嵌布粒度越細(xì)，分離指標(biāo)越差，分離難度越大[4-5]。鉛鋅礦物在磨礦過程中機(jī)械活化，使得表面具有較高的活化能，對(duì)浮選藥劑敏感性增加，鉛鋅礦物的可浮性重疊，使鉛鋅礦分離難度增加[6-7]。同時(shí)，礦物的可浮性差異是由于礦物晶體物理化學(xué)性質(zhì)的差異引起的，同一種礦物晶體物理化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)差異的主要原因是實(shí)際礦物中存在著晶格缺陷[8-10]。晶格缺陷主要表現(xiàn)在元素空位、類質(zhì)同象元素的摻雜，影響礦物半導(dǎo)體類型和價(jià)鍵離子性，對(duì)礦物晶體對(duì)浮選捕收劑和氧的吸附產(chǎn)生影響，進(jìn)一步影響可浮性[11-12]。為了更好地研究礦物組成差別對(duì)方鉛礦可浮性的影響，本研究選取了貴港市三處脈石礦物成分差別較大的礦點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。

1 礦樣及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 礦樣

實(shí)驗(yàn)用含銀鉛鋅礦原料采自廣西貴港市不同勘探地區(qū)，礦石中礦物粒度大小見表1，礦石主要礦物組成見表2，礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表3。

表1 礦石中主要礦物粒度大小Table 1 Size of the main minerals in the ores

表2 試樣的礦物組成/%Table 2 Physical phase compositions of the lead-zinc ores

表3 試樣主要化學(xué)成分分析/%Table 3 Chemical compositions of the lead-zinc ores

由表1可知，三個(gè)試樣均含有方鉛礦及閃鋅礦，1#樣主要脈石為石英、重晶石，2#樣主要脈石為白云石，3#樣主要脈石為石英、絹云母。

由表2可知，2#樣品中方鉛礦嵌布粒度較細(xì)，最細(xì)和最粗嵌布粒度分別為0.001 mm和0.8 mm， 同時(shí)該樣品中閃鋅礦嵌布粒度最細(xì)粒級(jí)也是三個(gè)樣品中粒級(jí)最細(xì)的，1#、3#樣品中，方鉛礦及閃鋅礦的最細(xì)嵌布粒度基本一致。

由表3可知，這3個(gè)礦樣中主要有用成分均為Pb、Zn，元素S含量不高；伴生元素Ag含量達(dá)到了綜合回收評(píng)價(jià)的要求，但2#樣中Ag含量最低；伴生元素Au除2#含量較低以外、其他兩個(gè)樣品達(dá)到了綜合回收評(píng)價(jià)的要求；伴生元素Cu含量未達(dá)到綜合回收評(píng)價(jià)的要求；有害雜質(zhì)As含量較低。

按照通常的樣品制備方法加工至-2 mm供實(shí)驗(yàn)用，小型實(shí)驗(yàn)用XMQ型球磨機(jī)磨礦，在XFD型1.5 L單槽浮選機(jī)中進(jìn)行粗、掃選，在1 L和0.5 L單槽浮選機(jī)中進(jìn)行精選。實(shí)驗(yàn)采用的試劑丁基黃藥、丁銨黑藥、乙硫氮、2#油屬于工業(yè)品級(jí)，石灰、硫酸銅、硅酸鈉、硫酸鋅、亞硫酸鈉等試劑屬于分析純產(chǎn)品，采用一次一因素實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)研究。

2 結(jié)果與討論

硫化鉛鋅礦浮選通常的方法有優(yōu)先浮選、等可浮選、混合分離浮選、電位調(diào)控浮選等方法，由于浮選理論研究的發(fā)展、浮選藥劑的創(chuàng)新和浮選工藝的改進(jìn)，優(yōu)先浮選工藝在目前的硫化鉛鋅工業(yè)應(yīng)用中最為廣泛。主要由于優(yōu)先浮選工藝流程簡單，工業(yè)生產(chǎn)操作簡單，選礦指標(biāo)穩(wěn)定，并且有利于金、銀等伴生元素的回收，因此本研究選擇優(yōu)先浮選回收利用目的礦物。

浮選實(shí)驗(yàn)流程見圖1，掃選藥劑用量為粗選藥劑用量的一半。

圖1 浮選條件實(shí)驗(yàn)流程Fig .1 Flow chart of flotation test process

2.1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

方鉛礦化學(xué)成分為PbS，莫氏硬度2.5，比重7.5，具有完全的立方體解理。閃鋅礦化學(xué)成分為ZnS，屬于等軸晶系的硫化礦物，莫氏硬度3.5～4.0，比重3.9～4.2。方鉛礦在磨礦過程中易過磨，因此要嚴(yán)格控制各個(gè)礦樣的磨礦細(xì)度。鉛粗選以石灰作調(diào)整劑將pH值調(diào)整為10，在硫酸鋅用量1000 g/t、乙硫氮40 g/t、2#油30g/t的條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig .2 Effect of grinding fineness on the index of lead rough concentrate

由圖2可知：隨著磨礦細(xì)度的提高方鉛礦單體解離度獲得提升后，除1#樣品的Pb品位先上升后下降外，其他兩個(gè)樣品的Pb品位均有所下降。綜合考慮單個(gè)礦樣的回收率以及品位，1#礦樣的較佳磨礦細(xì)度為-74 μm 70%，2#礦樣的較佳磨礦細(xì)度為-74 μm75%，3#礦樣的較佳磨礦細(xì)度為-74 μm 70%。

2.2 鉛粗選實(shí)驗(yàn)

以氧化鈣為pH值調(diào)整劑、硫酸鋅為閃鋅礦抑制劑、乙硫氮為方鉛礦捕收劑、2#油為起泡劑進(jìn)行鉛粗選實(shí)驗(yàn)。

2.2.1 鉛粗選礦漿pH值條件實(shí)驗(yàn)

當(dāng)采用石灰作為硫化鉛鋅礦浮選pH值調(diào)整劑時(shí)，石灰的用量以及pH值對(duì)硫化鉛礦的浮選指標(biāo)影響較大[13-14]。由于石灰除了有調(diào)整礦漿pH值的作用外，還能抑制脈石礦物，同時(shí)還能聯(lián)合硫酸鋅抑制閃鋅礦。pH值條件實(shí)驗(yàn)，在粗選硫酸鋅1500 g/t、乙硫氮40 g/t、2#油30 g/t的條件下進(jìn)行，結(jié)果見圖 3。

圖3 pH值對(duì)鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig .3 Effect of pH on the index of lead rough concentrate

由圖3可知，隨著pH值的升高鉛粗精礦中Pb回收率和品位都有所提高、Zn回收率及品位呈下降趨勢(shì)，1#礦樣在pH值10左右時(shí)，鉛粗精礦中Pb回收率達(dá)到最大值； 2#礦樣當(dāng)pH值為11左右后，鉛粗精礦中Pb回收率不會(huì)隨著pH值升高有更大的變化；3#礦樣當(dāng)pH值為11左右后，鉛粗精礦中Pb回收率隨著pH值升高有下降的趨勢(shì)。因此1#、2#、3#礦樣的較佳選鉛pH值分別為10、11、11。

2.2.2 鉛粗選抑制劑條件實(shí)驗(yàn)

抑制劑的選擇對(duì)硫化鉛鋅礦的高效分離十分重要，常見的抑制劑有硫酸鋅、硫化鈉、焦亞硫酸鈉等，也可以將這幾種藥劑復(fù)配使用。實(shí)際生產(chǎn)中硫酸鋅是抑鋅的最常用和有效的藥劑，用氧化鈣將礦漿調(diào)整至各礦樣的較佳pH值，粗選在乙硫氮40 g/t、2#油30g/t的條件下進(jìn)行抑制劑用量實(shí)驗(yàn)，掃選捕收劑、起泡劑用量為粗選的1/2。結(jié)果見圖4。

由圖4可知：隨著抑制劑用量的增加鉛粗精礦中Pb回收率和品位會(huì)得到一定提高，Zn回收率及品位呈緩慢下降趨勢(shì)，1#、2#礦樣在抑制劑用量1500 g/t時(shí)可以獲得較佳的選鉛指標(biāo)，3#礦樣在抑制劑用量2000 g/t時(shí)可以獲得較佳的選鉛指標(biāo)。

2.2.3 鉛粗選捕收劑選擇實(shí)驗(yàn)

捕收劑對(duì)于硫化鉛鋅礦的品位與回收率有很大影響。常見的硫化鉛鋅礦的捕收劑有乙基黃藥、乙硫氮、丁胺黑藥等，也有將這三類捕收劑聯(lián)合使用的情況。用石灰調(diào)節(jié)礦漿至各礦樣的較佳pH值，硫酸鋅用量按照1#、2#礦樣1500g/t、3#礦樣2000 g/t，粗選捕收劑用量40 g/t，2#油30 g/t，掃選時(shí)捕收劑和起泡劑用量為粗選的1/2進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 捕收劑種類對(duì)鉛粗精礦指標(biāo)的影響 /%Table 4 Effect of collector’s type on the index of lead rough concentrate

從表4可以看出，若采用單獨(dú)的捕收劑作為這三個(gè)礦樣的捕收劑，乙硫氮在浮選回收1#、2#礦樣時(shí)較另外兩種捕收劑可以獲得較佳的選礦指標(biāo)，3#礦樣采用丁胺黑藥可以獲得較佳的選別指標(biāo)。

2.2.4 鉛粗選捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

在石灰調(diào)節(jié)礦漿至各礦樣的較佳pH值、硫酸鋅用量按照1#、2#礦樣1500 g/t、3#礦樣2000 g/t，2#油30 g/t，掃選時(shí)捕收劑和起泡劑為粗選用量1/2的條件下進(jìn)行了捕收劑用量實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見圖5。

圖5 捕收劑用量對(duì)鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig .5 Effect of collectors dosage on the index of lead rough concentrate

由圖5可知，隨著捕收劑用量的增加鉛粗精礦中Pb回收率呈上升趨勢(shì)，Pb品位呈下降趨勢(shì)。捕收劑用量對(duì)鉛粗精礦中的Zn品位影響不大，但用量的增加Zn回收率可以獲得較好的提升。綜合考慮，1～3#礦樣的粗選捕收劑用量分別為40、40、60 g/t。

2.3 鋅粗選實(shí)驗(yàn)

由于選鉛時(shí)加入了抑制硫化鋅的硫酸鋅，硫化鋅礦物受到抑制，因此選硫化鋅前需要加入活化劑將其活化。工業(yè)應(yīng)用最廣且常見的硫化鋅活化劑為硫酸銅，本次實(shí)驗(yàn)也將采用該藥劑作為選鋅活化劑。對(duì)各礦樣的1粗1掃選后的選鉛尾礦進(jìn)行選鋅實(shí)驗(yàn)，主要進(jìn)行了活化劑用量及捕收劑用量條件實(shí)驗(yàn)?；罨瘎┎捎昧蛩徙~，捕收劑采用丁基黃藥加丁銨黑藥（丁基黃藥：丁銨黑藥=2:1）。

2.3.1 鋅粗選活化劑用量實(shí)驗(yàn)

閃鋅礦粗選之前不再進(jìn)行pH值調(diào)整，粗選采用丁基黃藥+丁銨黑藥：(40+20) g/t為捕收劑用量、起泡劑為2#油30 g/t，進(jìn)行活化劑用量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖6。

圖6 硫酸銅用量對(duì)鋅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.6 Effect of copper sulfate dosage on the index of zinc rough concentrate

由圖6可以看出，3#礦樣的鋅粗精礦Zn品位受硫酸銅用量的改變影響較大，其他兩個(gè)礦樣Zn品位隨著硫酸用量的增加有一定的提升；三個(gè)礦樣的選鋅回收率都隨著活化劑用量的增加上升后再降低。綜上所述，1～3#礦樣的鋅粗選活化劑用量分別為150、100、100 g/t。

2.3.2 鋅粗選捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

在硫酸銅為各礦樣較佳用量條件下，進(jìn)行捕收劑用量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖7。

圖7 硫酸鋅用量對(duì)鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig. 7 Effect of zinc sulfate dosage on the index of lead rough concentrate

圖7 捕收劑用量對(duì)鋅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.7 Effect of collectors dosage on the index of zinc rough concentrate

由圖7可以看出，各礦樣的鋅粗精礦中Zn品位受捕收劑用量的改變影響較大，Zn回收率隨著捕收劑用量的增加有所提升，綜合考慮選礦指標(biāo)，1#～3#礦樣的鋅粗選捕收劑用量分別為：60、75、45 g/t。

2.4 閉路實(shí)驗(yàn)

在條件實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室小型閉路實(shí)驗(yàn)。1～3#礦樣在進(jìn)行鉛精選Ⅰ時(shí)均補(bǔ)加了抑制劑（硫酸鋅）500 g/t，鋅精選未補(bǔ)加藥劑，鉛、鋅掃選補(bǔ)加藥劑為粗選的1/2，中礦順序返回。根據(jù)各礦樣的原礦中Pb、Zn含量不同，鉛鋅精、掃選作業(yè)次數(shù)做了相應(yīng)的調(diào)整。1#礦樣選鉛1粗1精1掃，選鋅1粗3精2掃；2#礦樣選鉛1粗2精1掃，選鋅1粗3精2掃；3#礦樣選鉛1粗2精1掃，選鋅1粗3精2掃。各礦樣實(shí)驗(yàn)藥劑用量見表5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 閉選實(shí)驗(yàn)結(jié)果/%Table 6 Results of closed-circuit test

由表6可知，各礦樣經(jīng)過閉路實(shí)驗(yàn)后，2#原礦樣中含Pb：0.55%、回收率Pb：86.85%為三個(gè)礦樣中最低；同時(shí)2#礦樣含Ag：4.72g/t為三個(gè)礦樣中最低，Ag在鉛、鋅精礦中基本沒有得到富集和回收。1#礦樣含Zn為三個(gè)礦樣中最低，獲得的鋅精礦Zn品位及回收率為三個(gè)樣品中最低。

3 結(jié) 語

（1）廣西貴港市三處鉛鋅礦石主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等，三處礦石礦樣中均含有元素Ag。1#平南礦樣主要脈石為石英、重晶石， 2#桂平礦樣主要脈石為白云石， 3#貴港礦樣主要脈石為石英、絹云母。以白云巖脈石為主的樣品中方鉛礦和閃鋅礦嵌布粒度最細(xì)，同時(shí)含Ag最低。

（2）各礦樣在較佳磨礦細(xì)度條件下，采用乙硫氮作為捕收劑在等量的情況下選鉛，石英—重晶石脈型礦樣所需的石灰用量達(dá)到3000 g/t時(shí)才能獲得較好的選鉛指標(biāo)，其他兩種脈型石灰較佳用量則為2000g/t。選石英脈型時(shí)采用丁胺黑藥獲得指標(biāo)較采用乙硫氮作為捕收劑要好。

（3）Pb含量由高至低依次為3#、1#、2#礦樣，Pb回收率從高到低依次為1#、3#、2#礦樣；Zn含量由高至低依次為3#、2#、1#礦樣，Zn回收率從高到低依次為2#、3#、1#礦樣；Ag含量由高至低依次為3#、1#、2#礦樣，Ag回收率從高到低依次為1#、3#、2#礦樣，伴生元素含量以及回收率與礦樣中含Pb順序一致。

（4）2#礦樣中的白云石含量高達(dá)93%，達(dá)到礦產(chǎn)資源的綜合利用的含量要求，下一步工作考慮進(jìn)行2#礦樣的白云巖綜合回收研究。