楊延宙，吳明海，張慧婷，胡生福，翁存建*，高向東

1.四川鑫源礦業(yè)有限責(zé)任公司，四川 甘孜 626000；2.西部礦業(yè)集團(tuán)科技發(fā)展有限公司，青海 西寧 810006；3.青海省有色礦產(chǎn)資源工程技術(shù)研究中心，青海 西寧810006；4.青海省高原礦物加工工程與綜合利用重點(diǎn)試驗(yàn)室，青海 西寧810006

鉛鋅是我國重要的大宗有色礦產(chǎn)資源。近幾十年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，鉛鋅資源的開發(fā)力度不斷加大和開采深度不斷深入，富礦越來越少，各鉛鋅礦山的資源逐漸呈貧、細(xì)、雜化趨勢，鉛鋅硫化礦石中的礦物組分越趨復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)、共伴生金屬礦物間嵌布關(guān)系復(fù)雜，已成為鉛鋅選礦中亟待解決的難題之一[1]。四川某鉛鋅硫化礦自開發(fā)利用以來，鉛鋅資源一直未得到較好的回收利用，鉛、鋅精礦中鉛鋅互含嚴(yán)重，鉛鋅回收率較低。為高效綜合回收利用該鉛鋅資源，在高堿條件下，采用“鉛鋅優(yōu)先浮選”原則工藝處理該鉛鋅礦，并以具有高選擇性和捕收性能的Y2作鉛高效捕收劑浮鉛，其主要成分是以乙硫氮和酯-105等復(fù)配而成，通過兩種或兩種以上的藥劑間協(xié)同作用來達(dá)到對鉛礦物的高效選擇和捕收作用。新工藝的應(yīng)用解決了鉛、鋅精礦中鉛鋅互含嚴(yán)重的問題，極大地提高了鉛、鋅精礦浮選指標(biāo)，為該鉛鋅硫化礦的高效開發(fā)利用提供了技術(shù)支撐。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)多元素分析

樣品來源于四川某鉛鋅礦山，經(jīng)破碎混勻縮分后進(jìn)行化學(xué)多元素分析，分析結(jié)果見表1。

由表1中數(shù)據(jù)可知，原礦主要回收元素為鉛、鋅，品位分別為1.39%和2.38%，伴生貴金屬銀、金品位分別為18.43 g/t和0.11 g/t，可綜合回收。礦石中黃鐵礦礦物含量為6.43%，主要脈石礦物是含SiO2、Al2O3、CaO的礦物。

表1 原礦的主要化學(xué)成分 /%

1.2 物相分析

原礦鉛、鋅化學(xué)物相分析結(jié)果如表2 和表3所示。

表2 礦石中鉛化學(xué)物相分析結(jié)果 /%

表3 礦石中鋅化學(xué)物相分析結(jié)果 /%

由表2和表3中數(shù)據(jù)可知，礦石中鉛、鋅以硫化相為主，分布率分別為91.37%和97.48%。鉛的氧化率較鋅高，達(dá)6.47%，這部分氧化鉛在浮選回收過程中難以回收。鋅的氧化率為2.10%，對鋅的浮選回收影響較小。

1.3 主要礦物及嵌布特征

該鉛鋅礦石中的礦物組成較為復(fù)雜，屬高硫低品位鉛鋅硫化礦。礦石中金屬礦物有黃鐵礦、閃鋅礦和方鉛礦，另見很少量的黝銅礦、砷黝銅礦和車輪礦；脈石礦物有石英、重晶石、長石、綠泥石和絹云母等。礦石中有用礦物間及與脈石礦物間共生關(guān)系復(fù)雜，嵌布形式多樣，礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，礦石結(jié)構(gòu)主要有自形-半自形-它形晶結(jié)構(gòu)，以條紋條帶狀、層紋狀和塊狀構(gòu)造為主，部分有用礦物呈浸染狀嵌布在脈石礦物中。部分方鉛礦沿脈石裂隙或粒間充填的它形細(xì)粒嵌布，少量與砷黝銅礦及車輪礦密切共生，黃鐵礦中有時(shí)也包裹細(xì)粒狀方鉛礦。方鉛礦在礦石中多呈中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，少量粒度大于0.2 mm，主要分布在0.043～0.2 mm之間，小于0.02 mm的顆粒約占6.63%。閃鋅礦在礦石中多呈中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，少量粒度大于0.2 mm，絕大部分顆粒介于0.043～0.2 mm之間，小于0.02 mm的顆粒約占2.5%。因此，礦石中細(xì)粒-極細(xì)粒的方鉛礦、閃鋅礦是尾礦中的主要損失形式。黃鐵礦常與閃鋅礦及方鉛礦一起組成集合體，部分呈它形細(xì)粒狀嵌布在以石英、長石為主的脈石中，并被脈石包裹。

2 試驗(yàn)方案的確定

國內(nèi)外對鉛鋅硫化礦的選別原則工藝主要有優(yōu)先浮選、混合浮選和等可浮等[2-6]。由該礦石的工藝礦物學(xué)研究表明，該礦石中礦物組成復(fù)雜，有用礦物間及與脈石礦物間嵌布關(guān)系復(fù)雜，黃鐵礦含量高、且包裹鉛、鋅礦物，對鉛、鋅礦物的回收非常不利。因此，選擇合適的磨礦細(xì)度、礦漿pH，以及對硫化鉛礦物捕收能力強(qiáng)、選擇性好，且對硫化鋅礦物捕收能力弱的捕收劑是關(guān)鍵。前期探索試驗(yàn)結(jié)果表明，在中性及弱堿性條件下，采用“鉛鋅優(yōu)先浮選”原則工藝處理該鉛鋅礦，均不能對硫鐵礦物進(jìn)行較好的抑制，泡沫夾雜嚴(yán)重，且硫鐵礦物進(jìn)入鉛鋅精礦中，影響精礦質(zhì)量。為此，采用在高堿條件下，以具較好選擇性和強(qiáng)捕收能力的高效捕收劑Y2浮鉛，解決了傳統(tǒng)鉛礦物捕收劑(25#黑藥、乙硫氮、乙基鈉黃藥等)不能兼具選擇性和強(qiáng)捕收能力的缺陷[7]，獲得的鉛精礦指標(biāo)較好，降低了鉛精礦中雜質(zhì)鋅的含量，同時(shí)，也提高了鋅精礦的選礦指標(biāo)[8]。因此，最終確定“高堿條件下浮鉛—選鉛尾礦再選鋅”的原則工藝流程，即在高堿條件下，經(jīng)一次粗選、三次精選獲得鉛精礦，金銀作為伴生貴金屬主要富集在鉛精礦中，鉛粗選尾礦經(jīng)兩次掃選再選鋅，鋅經(jīng)一次粗選、三次精選獲得鋅精礦，鋅粗選尾礦經(jīng)兩次掃選獲得最終尾礦。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 鉛粗選條件試驗(yàn)

鉛浮選作業(yè)以石灰為礦漿pH調(diào)整劑，硫酸鋅為鋅礦物抑制劑，高效捕收劑Y2為鉛礦物捕收劑，2#油為起泡劑。在探索試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對石灰用量、硫酸鋅用量、Y2用量和磨礦細(xì)度進(jìn)行條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程圖見圖1。

圖1 鉛粗選試驗(yàn)流程

3.1.1 鉛粗選石灰用量條件試驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場浮選泡沫現(xiàn)象及該鉛鋅礦石工藝礦物學(xué)研究可知，該鉛鋅礦石中黃鐵礦含量較高，在中性條件下浮鉛，浮選泡沫夾雜嚴(yán)重，且黃鐵礦隨鉛礦物一起浮入鉛精礦中，影響鉛精礦的質(zhì)量。鉛、鋅、硫浮選體系中存在鉛礦物、鋅礦物和硫鐵礦物分離的最佳礦漿pH，通過調(diào)控礦漿pH至合理范圍內(nèi)，可使鋅礦物和硫鐵礦物表面親水而被抑制，且在堿性條件下，有助于硫酸鋅對閃鋅礦的抑制，實(shí)現(xiàn)鉛礦物與鋅礦物和硫鐵礦物的有效分離[9-11]。在磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量占75%、硫化鉛礦物高效捕收劑Y2用量為40 g/t、硫酸鋅用量為800 g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t的條件下，考察了石灰用量對鉛粗精礦選別指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 石灰用量對鉛粗精礦浮選指標(biāo)的影響

由圖2可知，隨著石灰用量的增加，鉛粗精礦中鉛品位略有上升，鉛回收率呈先升高后降低的趨勢，鋅品位和鋅回收率逐漸降低后趨于平緩。當(dāng)石灰用量為4 000 g/t時(shí)，此時(shí)礦漿pH=12.30，鉛粗精礦的選礦綜合指標(biāo)最佳。因此后續(xù)鉛粗選石灰用量選4 000 g/t。

3.1.2 鉛粗選硫酸鋅用量條件試驗(yàn)

在鉛鋅浮選分離過程中，硫酸鋅是硫化鋅礦物的常用抑制劑，其常與石灰或亞硫酸鈉組合使用，對硫化鋅礦物的抑制效果最佳。本次試驗(yàn)在磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量占75%、石灰用量為4 000 g/t、硫化鉛礦物高效捕收劑Y2用量為40g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t的條件下，考察了硫酸鋅用量對鉛粗精礦選別指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 硫酸鋅用量對鉛粗精礦浮選指標(biāo)的影響

由圖3可知，隨著硫酸鋅用量的增加，鉛粗精礦中鉛品位和回收率變化不大，鋅品位和回收率逐漸降低后趨于平緩，當(dāng)硫酸鋅用量為800 g/t時(shí)，鉛粗精礦的選礦綜合指標(biāo)最佳。因此，后續(xù)鉛粗選選用硫酸鋅用量為800 g/t。

3.1.3 鉛粗選捕收劑種類條件試驗(yàn)

要實(shí)現(xiàn)鉛礦物與鋅礦物和硫鐵礦礦物的高效分離，選擇合適捕收劑是關(guān)鍵[12]。在磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量占75%、硫酸鋅用量為800 g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t的條件下，考察了不同鉛捕收劑種類對鉛粗精礦選別指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 不同捕收劑種類對鉛粗精礦浮選指標(biāo)的影響

由圖4可知，當(dāng)使用25#黑藥和丁銨黑藥作鉛捕收劑時(shí)，鉛粗精礦中鉛品位不高、且雜質(zhì)鋅品位較高，鉛回收率均不高，且鋅在鉛粗精礦中損失的回收率較高。當(dāng)使用乙硫氮作鉛捕收劑時(shí)，獲得的鉛粗精礦中鉛品位使用捕收劑Y2相差不大，但雜質(zhì)鋅品位較高，且鋅損失的回收率也略高于使用Y2時(shí)，Y2中含有的二甲基二甲酚基二硫代磷酸及二環(huán)己胺二硫代硫酸對鉛礦物的選擇性較好，對鋅的捕收性能較差。因此，綜合考慮，最終選定Y2作為鉛粗選捕收劑。

3.1.4 鉛粗選捕收劑Y2用量條件試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量占75%、石灰用量為4 000 g/t、硫酸鋅用量為800 g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t的條件下，考察了高效捕收劑Y2用量對鉛粗精礦選別指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 捕收劑Y2用量對鉛粗精礦浮選指標(biāo)的影響

由圖5可知，隨著高效捕收劑Y2用量的增加，鉛粗精礦中鉛、鋅品位變化不大，鋅回收率略有上升，鉛回收率呈先上升后趨于平緩，當(dāng)高效捕收劑Y2的用量為50 g/t時(shí)，鉛粗精礦的選礦綜合指標(biāo)最佳。因此，后續(xù)鉛粗選選用高效捕收劑Y2用量為50 g/t。

3.1.5 鉛粗選磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

選擇合理的磨礦細(xì)度既能保證目的礦物的充分解離，又能防止過磨現(xiàn)象，使礦泥的干擾降到最低[13-14]，鉛鋅礦物的充分單體解離是鉛鋅分離和提高鉛鋅品位的基本條件[15]。本次試驗(yàn)在石灰用量為4 000 g/t、硫酸鋅用量為800 g/t、硫化鉛礦物新型高效捕收劑Y2用量為50 g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t的條件下，考察了磨礦細(xì)度對鉛粗精礦選礦指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 磨礦細(xì)度對鉛粗精礦浮選指標(biāo)的影響

由圖6可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，鉛粗精礦中鉛品位變化不大，鉛回收率逐漸增加后趨于平緩，鋅回收率逐漸降低。當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm含量為75%時(shí)，鉛粗精礦選礦綜合指標(biāo)最佳。因此，后續(xù)鉛粗選選用磨礦細(xì)度-0.074 mm含量為75%。

3.2 鋅粗選條件試驗(yàn)

鋅浮選作業(yè)以石灰為礦漿pH調(diào)整劑，硫酸銅為活化劑，丁基黃藥為鋅礦物捕收劑，2#油為起泡劑。主要考察了硫酸銅用量、丁基黃藥用量對鋅粗精礦選礦指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程圖見圖7。

圖7 鋅粗選試驗(yàn)流程圖

3.2.1 鋅粗選硫酸銅用量條件試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量占75%、鋅粗選石灰用量為1 000 g/t、丁基黃藥用量為60 g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t的條件下，考察了硫酸銅用量對鋅粗精礦選別指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見圖8。

圖8 硫酸銅用量對鋅粗精礦浮選指標(biāo)的影響

由圖8可知，隨著硫酸銅用量的增加，鋅粗精礦中鋅品位變化不大，鋅回收率逐漸上升后趨于平緩。當(dāng)硫酸銅用量為300 g/t時(shí)，鋅粗精礦的選礦綜合指標(biāo)最佳。因此，后續(xù)鋅粗選選用硫酸銅用量為300 g/t。

3.2.2 鋅粗選丁基黃藥用量條件試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量占75%、鋅粗選石灰用量為1 000 g/t、硫酸銅用量為300 g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t的條件下，考察了丁基黃藥用量對鋅粗精礦選別指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見圖9。

圖9 丁基黃藥用量對鋅粗精礦浮選指標(biāo)的影響

由圖9可知，隨著丁基黃藥用量的增加，鋅粗精礦中鋅品位略有降低，鋅回收率逐漸上升后趨于平緩。當(dāng)丁基黃藥用量為80 g/t時(shí)，鋅粗精礦的選礦綜合指標(biāo)最佳。因此，后續(xù)鋅粗選選用丁基黃藥用量為80 g/t。

3.3 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)及開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了新工藝和現(xiàn)場工藝試驗(yàn)室小型閉路試驗(yàn)對比。新工藝和現(xiàn)場工藝閉路試驗(yàn)結(jié)果見表4，新工藝試驗(yàn)流程見圖10，現(xiàn)場工藝試驗(yàn)流程見圖11。

圖10 新工藝閉路試驗(yàn)流程

圖11 原工藝閉路試驗(yàn)流程

由表4可知，采用新工藝，在原礦含鉛1.39%、含鋅2.38%的情況下，可獲得鉛精礦含鉛50.34%、含鋅6.59%、鉛回收率80.61%，鋅精礦含鋅49.44%、含鉛1.94%、鋅回收率88.60的較好指標(biāo)。與現(xiàn)場工藝相比，鉛精礦中鉛品位提高了6.46%、鉛回收率提高了7.04%、雜質(zhì)鋅含量降低2.23%，鋅精礦中鋅品位提高6.02%、鋅回收率提高6.28%、雜質(zhì)鉛含量降低0.9%，優(yōu)越性明顯。

表4 不同工藝閉路試驗(yàn)結(jié)果 /%

4 結(jié)論

(1)該鉛鋅硫化礦石中礦物組成復(fù)雜，有用礦物間及與脈石礦物間嵌布關(guān)系復(fù)雜。礦石中含鉛1.1%～1.4%、含鋅2.30%～2.50%、含銀18.43 g/t、含金0.11 g/t。主要有用礦物為方鉛礦、閃鋅礦。其它金屬礦物有黝銅礦、砷黝銅礦、車輪礦，主要脈石礦物為石英、長石(包括鋇長石及正長石)、重晶石、絹云母、綠泥石等。方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦嵌布關(guān)系密切，常成集合體的形式相互連生或包裹、嵌布粒度較細(xì)，該鉛鋅礦屬中等難選類型礦石。

(2)針對該礦石性質(zhì)，采用了在高堿浮鉛、以具選擇性和強(qiáng)捕收能力的Y2作鉛礦物捕收劑，以及提高入選磨礦細(xì)度至75%等措施，較好地解決了鉛精礦中鉛品位和回收低、雜質(zhì)鋅含量高的難題，實(shí)現(xiàn)了該鉛鋅資源的高效回收。在原礦含鉛1.39%、含鋅2.38%的情況下，新工藝小型閉路試驗(yàn)可獲得鉛精礦含鉛50.34%、含鋅6.59%、鉛回收率80.61%，鋅精礦含鋅49.44%、含鉛1.94%、鋅回收率88.60的較好指標(biāo)。與現(xiàn)場工藝相比，鉛精礦中鉛品位提高了6.46%、鉛回收率提高了7.24%、雜質(zhì)鋅含量降低2.23%，鋅精礦中鋅品位提高6.02%、鋅回收率提高6.28%、雜質(zhì)鉛含量降低0.9%，使用新型捕收劑Y2的優(yōu)越性明顯。