云南某高硫鉛鋅礦浮選分離工藝研究

胡陳強 ，郎召有 ，高連啟 ，崔艷芳 ，魏茜 ，焦芬

（1.中南大學(xué)資源加工與工程學(xué)院，湖南 長沙 410083；2.馳宏科技工程股份有限公司，云南 曲靖 655000）

我國鉛鋅礦資源十分豐富，以硫化礦為主，但貧礦多富礦少，礦石類型復(fù)雜，伴生成分多[1-2]。高硫鉛鋅礦是一種常見的鉛鋅礦床類型，在我國分布廣泛，工業(yè)生產(chǎn)中通常采用優(yōu)先浮選的方法來分離鉛鋅，并回收貴金屬[3-4]，但由于礦物共生復(fù)雜，許多因素會對礦物分離產(chǎn)生影響，產(chǎn)品分選往往達(dá)不到理想的效果。因此，研究高效分選浮選藥劑對于礦物分選十分重要。目前，選擇性好的綠色高效浮選捕收劑一直是選礦工作者們的研究熱點，常見的鉛鋅捕收劑有乙硫氮、丁銨黑藥和丁黃藥，一些新型捕收劑有BK906、BK90G、3418A和LW-01等[5-7]。本文以云南某高硫鉛鋅礦為研究對象，采用由硫代甲酸鹽和羧酸酯組成的鉛捕收劑HQ-Pb和由硫代磷酸鹽和硫酚組成的鋅捕收劑HQ-Zn進(jìn)行浮選實驗研究，實驗取得了良好的分選效果，為鉛鋅分離浮選生產(chǎn)提供一定的參考依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

礦石中的金屬礦物主要為黃鐵礦(含少量白鐵礦)、毒砂、雄黃、方鉛礦、閃鋅礦，脈石礦物主要為高嶺石、石英、綠泥石、絹云母等，以及長石、菱鐵礦、方解石等。礦石的多元素化學(xué)分析結(jié)果見表1，鉛、鋅化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

表1 主要化學(xué)成分分析/%Table 1 Analysis of main chemical components

由表1可知，礦石中最具回收價值的元素是Pb和Zn，含量分別為Pb 2.98%、Zn 2.79%；貴金屬有Ag、Au和In，其中S含量高達(dá)27.79%。在所有化學(xué)組分中含量最高，礦石屬于高硫礦石；Fe含量高達(dá)24.83%，排名第二。

由表2可知，鉛主要賦存于硫化物方鉛礦中，約占總鉛的79.86%；其次為鉛礬等硫酸鉛，約占總鉛的5.49%；白鉛礦等碳酸鉛約占9.82%；鉛鐵礬約占總鉛的4.83%。按可以回收的方鉛礦算，鉛的理論最大回收率為79.86%。鋅主要以硫化鋅的形式存在，約占總鋅的86.11%；其次為鋅鐵尖晶石等難溶鋅，約占總鋅的6.50%；再次為硫酸鋅和砷酸鋅，分別約占總鋅的5.77%；氧化鋅的含量和占比都較低，按可以回收的閃鋅礦來算，鋅的理論最大回收率為86.11%。

表2 原礦鉛物相和鋅物相結(jié)果Table 2 Results of lead phase and zinc phase of raw ore

2 實驗方法

高硫鉛鋅礦浮選流程主要有優(yōu)先浮選、混合-優(yōu)先浮選、部分混合浮選、等可浮浮選等[2,8]。根據(jù)礦石性質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)場實際生產(chǎn)和前期方案探索實驗結(jié)果，考慮到優(yōu)先浮選流程簡單，且精礦產(chǎn)品中的互含低等優(yōu)點，本文采用優(yōu)先浮選的原則流程，按鉛、鋅順序優(yōu)先浮選，其中鉛兩次粗選，分段抑制黃鐵礦，合并粗精礦進(jìn)行三次精選，鋅一次粗選三次精選。

3 結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度實驗

鉛鋅優(yōu)先浮選磨礦細(xì)度實驗流程見圖1，實驗結(jié)果見圖2。

圖1 磨礦細(xì)度實驗流程Fig.1 Test process of grinding fineness

圖2 磨礦細(xì)度實驗結(jié)果Fig.2 Test results of grinding fineness

由圖2可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，鉛粗精礦中鉛回收率和品位先逐漸下降，后基本保持不變，鋅回收率逐漸上升，鋅品位逐漸下降。由于鉛粗精礦中鉛回收率和含鋅量差別較小，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm 76.19%。

3.2 鉛粗選條件實驗

3.2.1 鉛粗選石灰用量

按圖1流程，磨礦細(xì)度為-0.074 mm 76.19%，考查鉛粗選石灰用量，結(jié)果見圖3。隨著石灰用量的增加，礦漿堿性逐漸增強，對黃鐵礦的抑制作用增強，硫回收率逐漸下降，鉛回收率基本不變，硫品位逐漸下降，鉛品位逐漸上升。石灰用量從7000 g/t增加到9000 g/t ，效果不大，因此選擇石灰用量為7000 g/t。

圖3 鉛粗選石灰用量實驗結(jié)果Fig.3 Test results of lime dosage for rough selection of lead

3.2.2 鉛粗選捕收劑種類和比例

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 76.19%，石灰用量為7000 g/t，鋅抑制劑為硫酸鋅+碳酸鈉（1400+700）g/t的條件下，考查鉛捕收劑種類。由圖4可知，分別采用乙硫氮+丁銨黑藥（40+20）g/t、HQ-Pb+丁銨黑藥（40+20）g/t、乙黃藥+丁銨黑藥（40+20）g/t、乙黃藥+乙硫氮+丁銨黑藥（20+20+20）g/t為鉛捕收劑時，鉛粗精礦中鉛回收率分別為80.14%、83.60%、40.54%、81.77%，鋅回收率分別為20.69%、22.36%、9.99%、24.69%。由于乙黃藥捕收能力較弱，乙黃藥+丁銨黑藥作為鉛捕收劑時，鉛粗精礦中鉛、鋅回收率極低。相比之下，使用HQ-Pb+丁銨黑藥作為鉛捕收劑時，鉛回收率最高，捕收能力較好。結(jié)合浮選現(xiàn)象，使用HQ-Pb+丁銨黑藥時，鉛上浮速度明顯加快，含硫量低。

固定鉛捕收劑用量為30 g/t，考查鉛捕收劑中HQ-Pb和丁銨黑藥的比例。由圖5可知，當(dāng)HQPb占比分別為33%、50%、67%、100%時，鉛粗精礦中鉛回收率分別為77.61%、80.12%、82.36%、79.63%，鉛粗精礦中鋅回收率分別為18.23%、19.58%、17.44%、16.81%。隨著捕收劑中HQPb占比增加，鉛、鋅回收率先增大后減小，鉛品位略微上升，表現(xiàn)出HQ-Pb對鉛良好的捕收能力。當(dāng)鉛捕收劑劑為中HQ-Pb占比67%時，鉛粗精礦中鉛回收率較高、含鋅較低，故確定HQPb∶丁銨黑藥比例為 2∶1。

圖5 鉛捕收劑中HQ-Pb占比實驗結(jié)果Fig.5 Test results of the proportion of HQ-Pb in lead collectors

3.2.3 鉛粗選捕收劑用量實驗

其他條件不變，考查鉛捕收劑HQ-Pb+丁銨黑藥用量。由圖6可知，隨著HQ-Pb+丁銨黑藥用量的下降，粗精礦產(chǎn)率呈下降趨勢，鉛粗精礦中鉛回收率基本持平，而鋅回收率明顯下降。當(dāng)HQPb+丁銨黑藥總用量為30 g/t時，鉛粗精礦中鉛回收率較高、含鋅較低。因此，確定HQ-Pb+丁銨黑藥總用量為30 g/t。

圖6 鉛捕收劑用量實驗結(jié)果Fig.6 Test results of lead collector dosage

3.2.4 鉛粗選鋅抑制劑比例和用量實驗

參考現(xiàn)場生產(chǎn)的藥劑制度和相關(guān)文獻(xiàn)[9]，采用硫酸鋅+碳酸鈉（2∶1）、硫酸鋅+碳酸鈉（1∶1）、硫酸鋅+亞硫酸鈉（2∶1）、硫酸鋅作為鋅抑制劑，用量均為2100 g/t時，實驗結(jié)果見圖7，鉛粗精礦中鉛回收率分別為82.70%、82.76%、80.43%、80.48%，鉛粗精礦中鋅回收率分別為20.51%、24.17%、23.22%、24.48%。當(dāng)抑制劑為硫酸鋅與碳酸鈉組合，比例為2∶1時，鉛粗精礦中鉛回收率較高、含鋅較低，表現(xiàn)出較好的抑制作用，選擇該組合抑制劑作為最終鋅抑制劑。

圖7 鋅抑制劑種類實驗結(jié)果Fig.7 Test results of zinc inhibitor types

其他條件不變，考查鋅抑制劑硫酸鋅+碳酸鈉（比例為2:1）用量。由圖8可知，隨著硫酸鋅+碳酸鈉總用量的增加，鉛粗精礦中鋅回收率和鋅品位逐漸下降，鉛回收率略有下降，鉛品位逐漸上升，綜合考慮選擇硫酸鋅+碳酸鈉總用量為2100 g/t。

圖8 鋅抑制劑用量實驗結(jié)果Fig.8 Test results of zinc inhibitor dosage

3.3 鋅粗選條件實驗

3.3.1 鋅粗選活化劑用量實驗

鋅粗選需添加硫酸銅活化被抑制的閃鋅礦。為提高鋅精礦質(zhì)量，仍需添加石灰抑制黃鐵礦。通過實驗確定鋅粗選石灰用量為1000 g/t，在此條件下考查鋅硫酸銅用量。由圖9可知，隨著硫酸銅用量的增加，鋅粗精礦中鋅品位逐漸下降，鋅回收率逐漸增高，當(dāng)硫酸銅用量高于500 g/t時，鋅回收率基本保持不變。因此選擇硫酸銅用量500 g/t。

圖9 硫酸銅用量實驗結(jié)果Fig.9 Test results of copper sulfate dosage

3.3.2 鋅粗捕收劑用量實驗

相對于乙硫氮、丁銨黑藥和丁黃藥，新型鋅捕收劑HQ-Zn具有選擇性好、上浮速度快等優(yōu)點，因此選鋅部分使用HQ-Zn作為捕收劑，并考查其用量。由圖10可知，隨著捕收劑用量的上升，鋅回收率和品位先增加后降低再增加，當(dāng)捕收劑用量達(dá)到60 g/t后捕收作用相當(dāng)，回收率和品位相差不大，為降低藥劑成本，最終選擇鋅捕收劑HQ-Zn用量為60 g/t。

圖10 鋅捕收劑用量實驗結(jié)果Fig.10 Test results of zinc collector dosage

3.4 全流程實驗

根據(jù)前述條件，進(jìn)行全流程開路實驗，流程見圖11，結(jié)果見表3。在開路實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化藥劑制度，采用中礦依次返回上段作業(yè)，進(jìn)行閉路實驗，結(jié)果見表4。

表4 閉路實驗結(jié)果Table 4 Closed circuit test results

圖11 開路實驗流程Fig.11 Open circuit experiment flow chart

表3 開路實驗結(jié)果Table 3 Open circuit test results

由表3可知，該開路實驗獲得了鉛品位為59.32%的鉛精礦，鉛回收率為62.38%，獲得了鋅品位為46.7%的鋅精礦，鋅回收率為50.8%。

由表4可知，該閉路實驗獲得鉛品位56.62%、銀品位1915.38 g/t的鉛精礦，鉛回收率82.36%，銀回收率73.44%；獲得鋅品位45.92%、銀品位171.38 g/t的鋅精礦，鋅回收率82.29%，銀回收率7.58%。

4 結(jié) 論

（1）礦石中最具回收價值的元素是Pb和Zn，含量分別為Pb 2.98%、Zn 2.79%；可綜合回收的元素貴有Ag、Au、In，其中S含量高達(dá)27.79%。

（2）采用新型鉛捕收劑HQ-Pb和鋅捕收劑HQ-Zn，閉路實驗獲得鉛品位為55.93%、銀品位1934.92 g/t的鉛精礦，鉛回收率85.20%，銀回收率77.71%；獲得鋅品位為48.93%、銀品位165.32 g/t的鋅精礦，鋅回收率82.37%，銀回收率6.80%。實驗效果較好。