某低品位難選銅鉛鋅硫化礦浮選分離試驗(yàn)研究①

魏宗武， 楊 謙， 黃 濤， 高 玚，2， 張旭哲， 楊一豪

（1.廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院，廣西 南寧 530004； 2.南丹縣自然資源局，廣西 南丹 547200）

銅、鉛、鋅等有色金屬是重要礦產(chǎn)資源，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要意義[1］。 銅鉛鋅需求量呈現(xiàn)持續(xù)增加的態(tài)勢(shì)，但自然資源有限，常年對(duì)富礦的過度開發(fā)，國(guó)內(nèi)外目前值得開采的銅鉛鋅礦大多有著貧、細(xì)、雜的特點(diǎn)[2-3］。 當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境保護(hù)力度不斷加強(qiáng)，對(duì)礦山藥劑、生產(chǎn)廢水提出了更嚴(yán)格的要求，因此需要以更高效、更環(huán)保的選礦技術(shù)開發(fā)現(xiàn)有低品位難選銅鉛鋅有色金屬資源[4-5］。

廣西某銅鉛鋅多金屬硫化礦礦物種類較多，本文使用新型環(huán)保藥劑對(duì)其進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究，以確定合適的藥劑制度，為該礦石的清潔開發(fā)提供參考。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)所用礦樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。 由表1 可知，礦石中主要可回收元素為鉛和鋅，伴生有益元素為銅、銀。 銅、鉛、鋅是具有回收價(jià)值的元素，銀可附帶回收于鉛精礦或銅精礦、鋅精礦中。 主要雜質(zhì)成分為SiO2，其次為Al2O3和CaO。

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

取磨機(jī)給礦，經(jīng)混合縮分后進(jìn)行巖礦鑒定，發(fā)現(xiàn)礦石大部分呈灰色、灰黑綠色塊狀。 原礦礦物組成如表2所示。 從表2 可知，原礦中金屬礦物主要為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等，脈石礦物主要為輝石、方解石、透閃石、陽(yáng)起石、綠泥石、石英等。

表2 原礦礦物組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

礦石中主要礦物共生關(guān)系復(fù)雜，銅-鋅、鉛-鋅以及一部分銅、鉛礦物與脈石礦物共生關(guān)系密切，部分方鉛礦嵌布粒度極細(xì)；部分閃鋅礦與黃銅礦呈毗鄰連生關(guān)系，邊界較平直，容易解離，而另一部分閃鋅礦中包含固溶體分離結(jié)構(gòu)的乳滴狀黃銅礦、葉片狀黃銅礦。

黃銅礦呈細(xì)微他形粒狀，粒度0.004 ～0.2 mm。 方鉛礦呈他形粒狀，部分聚集成不規(guī)則斑點(diǎn)，粒度0.004～0.5 mm，以0.04～0.2 mm 居多。 閃鋅礦呈他形粒狀，常聚集成不規(guī)則斑團(tuán)、斑點(diǎn)、團(tuán)狀，粒度0.004～0.2 mm。 目前磨礦條件下解離難度大，銅損失于鋅精礦中是銅回收率不高的主要原因。

2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于選礦廠實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。 浮選試驗(yàn)所用礦樣來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)水力旋流器溢流礦漿，磨礦細(xì)度－0.074 mm粒級(jí)含量約73%。 粗選、掃選試驗(yàn)使用1.5 L 浮選機(jī)，精選試驗(yàn)使用0.5 L 浮選機(jī)。 擬采用銅鉛混合浮選-銅鉛分離-鋅浮選方案進(jìn)行試驗(yàn)，于浮選槽中依次加入各類藥劑進(jìn)行充氣浮選，試驗(yàn)結(jié)束后，將產(chǎn)品稱量制樣后送往檢驗(yàn)科化驗(yàn)，并進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，取得最佳工藝流程及藥劑制度。 試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 試驗(yàn)原則流程

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 銅鉛混合浮選試驗(yàn)

3.1.1 調(diào)整劑石灰用量試驗(yàn)

石灰是常規(guī)硫鐵礦抑制劑，也是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣泛的pH 值調(diào)整劑[6］。 在磨礦細(xì)度－0.074 mm 粒級(jí)占73%，抑制劑硫酸鋅用量1000 g／t、捕收劑A22 用量20 g／t 時(shí)，采用一粗一掃混合浮選流程，進(jìn)行了石灰用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見圖2。 結(jié)果表明，隨著石灰用量增加，混合精礦中銅、鉛回收率逐漸降低，銅、鉛品位變化不大，混合精礦中鋅回收率先降低后升高，說(shuō)明添加石灰有利于抑制閃鋅礦和黃鐵礦，但過量的石灰會(huì)影響鉛的回收率。 綜合考慮，石灰用量1000 g／t 為宜，此時(shí)礦漿pH 值約為8。

圖2 石灰用量試驗(yàn)結(jié)果

3.1.2 抑制劑TZ01 用量試驗(yàn)

TZ01 是廣西大學(xué)自主研發(fā)的新型環(huán)保鋅抑制劑，為硫代氨基甲酸鹽，它與硫酸鋅聯(lián)合使用能有效抑制閃鋅礦。 石灰用量1000 g／t，其他條件不變，進(jìn)行了TZ01 用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖3。 結(jié)果表明，隨著TZ01 用量增加，混合精礦中鋅品位和回收率有所下降，說(shuō)明閃鋅礦受到了抑制；混合精礦中鉛、銅回收率變化不大，考慮到該礦石在此磨礦細(xì)度下部分銅鋅共生，無(wú)法完全解離，抑制劑TZ01 適宜用量為300 g／t。

圖3 TZ01 用量試驗(yàn)結(jié)果

3.1.3 捕收劑A22 用量試驗(yàn)

A22 是廣西大學(xué)自主研發(fā)的環(huán)保型捕收劑，主要官能團(tuán)為甲基、氨基和羰基，它具有用量少、成本低、可生物降解等特點(diǎn)[7］。 TZ01 用量300 g／t，其他條件不變，進(jìn)行了A22 用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。 結(jié)果表明，隨著A22 用量增加，混合精礦銅、鉛回收率呈逐漸升高趨勢(shì)；A22 用量超過20 g／t 后，銅、鉛回收率增加不明顯，但混合精礦中鋅含量上升。 綜合考慮，捕收劑A22適宜用量為20 g／t。

圖4 A22 用量試驗(yàn)結(jié)果

3.2 銅鉛分離浮選試驗(yàn)

銅鉛分離一般分為抑銅浮鉛法和抑鉛浮銅法。 抑銅浮鉛法應(yīng)用較多的是氰化物以及與它相關(guān)的組合藥劑，由于氰化物毒性較大，污染環(huán)境，難以達(dá)到環(huán)保要求，限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[8-9］。 本文選擇抑鉛浮銅工藝，使用組合抑制劑進(jìn)行銅鉛分離，兩組抑制劑的分離效果見表3。 結(jié)果表明，兩組抑制劑分離效果相近。 重鉻酸鉀含重金屬鉻離子，會(huì)對(duì)周邊及下游環(huán)境造成嚴(yán)重污染[10-11］，不符合環(huán)保要求，本文選用亞硫酸鈉＋CMC 組合進(jìn)行銅鉛分離。

表3 銅鉛分離抑制劑種類試驗(yàn)結(jié)果

3.3 鋅浮選試驗(yàn)

3.3.1 石灰用量試驗(yàn)

石灰是常規(guī)硫鐵礦抑制劑和pH 值調(diào)整劑，成本低廉，在選鋅作業(yè)中應(yīng)用廣泛。 但過量的石灰會(huì)產(chǎn)生粉塵，影響車間環(huán)境，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致礦漿、水管道堵塞等問題。

以銅鉛浮選尾礦進(jìn)行選鋅試驗(yàn)，在活化劑硫酸銅用量300 g／t、捕收劑CZ08 用量60 g／t 條件下，采用一粗兩掃浮選流程，進(jìn)行了石灰用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。結(jié)果表明，石灰用量對(duì)鋅粗精礦指標(biāo)影響較大。 綜合考慮，鋅浮選石灰用量1000 g／t 為宜，此時(shí)礦漿pH 值約為8.5。

圖5 鋅浮選石灰用量試驗(yàn)結(jié)果

3.3.2 CZ08 用量試驗(yàn)

CZ08 是廣西大學(xué)自主研發(fā)的新型高效環(huán)保捕收劑，由硫氨酯類捕收劑與黑藥復(fù)配而成，適用于低堿度條件下選鋅。 石灰用量1000 g／t、硫酸銅用量300 g／t條件下，進(jìn)行了CZ08 用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖6。 結(jié)果表明，隨著CZ08 用量增加，鋅粗精礦鋅品位和回收率不斷增加，CZ08 用量60 g／t 時(shí)達(dá)到峰值。 綜合考慮，CZ08 用量60 g／t 為宜。

圖6 CZ08 用量試驗(yàn)結(jié)果

3.4 閉路浮選試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上確定了合適的藥劑制度，并進(jìn)行了小型閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖7 所示，結(jié)果見表4。 在礦漿pH 值8、A22（20 g／t）為捕收劑、ZnSO4＋TZ01（300 g／t＋1000 g／t）為抑制劑，進(jìn)行一粗二掃二精銅鉛混合浮選，混合精礦再在亞硫酸鈉＋CMC（350 g／t＋25 g／t）為鉛抑制劑條件下進(jìn)行一粗一掃二精銅鉛分離，銅鉛浮選尾礦在礦漿pH 值8.5、CZ08（60 g／t）為捕收劑、CuSO4（300 g／t）為活化劑條件下一粗二掃二精浮選鋅，獲得了Cu 品位22.09%、回收率70.48%的銅精礦，Pb 品位59.48%、回收率89.35%的鉛精礦和Zn 品位45.00%、回收率86.96%的鋅精礦。 整個(gè)浮選流程實(shí)現(xiàn)了在低堿度條件下的銅鉛鋅分離。 選礦尾水pH 值在中性范圍，尾水中兩性物質(zhì)鉛、鋅、鎘等重金屬離子含量低，簡(jiǎn)單處理后可直接返回循環(huán)使用或外排，凈化處理成本低；減少了石灰用量，可減少燒制石灰的二氧化碳排放量，為國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和做出一定貢獻(xiàn)；利用環(huán)保藥劑在保證銅、鉛、鋅充分回收的前提下實(shí)現(xiàn)了清潔浮選。

圖7 閉路試驗(yàn)流程

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

廣西某銅鉛鋅多金屬硫化礦主要礦物嵌布關(guān)系較復(fù)雜，有價(jià)礦物與脈石共生關(guān)系密切，不易解離，屬難選銅鉛鋅礦。 根據(jù)原礦性質(zhì)研究結(jié)果，采用銅鉛混合浮選-銅鉛分離-鋅浮選流程，最終得到了Cu 品位22.09%、回收率70.48%的銅精礦，Pb 品位59.48%、回收率89.35%的鉛精礦和Zn 品位45.00%、回收率86.96%的鋅精礦。