毛志丹，謝克強(qiáng)，孔德全，蘇開萌，袁曉磊

（1.昆明理工大學(xué) 冶金與能源工程學(xué)院，云南 昆明650093；2.昆明理工大學(xué) 真空冶金國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明650093；3.昆明理工大學(xué) 設(shè)計(jì)研究院，云南 昆明650051）

鉛鋅金屬?gòu)V泛應(yīng)用于電氣、機(jī)械、軍事、冶金、化工、輕工業(yè)和醫(yī)藥業(yè)等領(lǐng)域。此外，鉛金屬在核工業(yè)、石油工業(yè)等領(lǐng)域也有較多用途，是重要的戰(zhàn)略金屬［1-2］。我國(guó)鉛鋅礦儲(chǔ)量豐富，主要集中在云南、內(nèi)蒙古、甘肅、廣東、湖南和廣西。隨著鉛鋅資源日漸枯竭，從低品位原礦中選別出高品位鉛鋅精礦成為選礦工作者研究的重點(diǎn)方向［3］。

云南某新開采鉛鋅礦石分為高品位鉛鋅礦石及低品位鉛鋅礦石。其中，高品位鉛鋅礦石含鋅52.73%、含鉛7.20%，低品位鉛鋅礦石含鋅17.62%、含鉛5.01%。本文以該低品位鉛鋅礦石為研究對(duì)象，對(duì)礦石性質(zhì)進(jìn)行了分析與討論，并探究了混合浮選的適宜工藝條件，獲得了合格混合鉛鋅精礦，為后續(xù)濕法煉鋅過程提供原料保障。

1 原礦性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 原礦性質(zhì)

原礦為淺灰色及深灰色塊狀結(jié)構(gòu)，主要金屬礦物為方鉛礦、白鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦，主要脈石礦物為白云石。原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 原礦物相化學(xué)分析結(jié)果

由表1可知，礦石中的主要金屬元素為鉛、鋅，由表2可知，該礦屬硫、氧混合鉛鋅礦。由于氧化鉛礦物親水性強(qiáng)，不易被常規(guī)的硫化劑硫化，可浮性較差，此為該礦回收鉛的難點(diǎn)與重點(diǎn)；礦石中鋅主要以硫化物形式存在，可浮性較好。

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

該礦石鉛氧化率較高且鋅主要以硫化物形式存在，屬硫、氧混合礦石。為提高主要金屬鉛、鋅回收率，采用硫、氧混合浮選工藝對(duì)硫化礦、氧化礦分別進(jìn)行選別。浮選原則流程見圖1。

圖1 浮選原則流程

實(shí)驗(yàn)藥劑包括硫酸銅、丁基黃藥、丁銨黑藥、乙硫氮、六偏磷酸鈉、硫化鈉、2號(hào)油等。實(shí)驗(yàn)儀器包括XFD實(shí)驗(yàn)室單槽浮選機(jī)（1.5 L）、真空抽濾機(jī)和智能球磨機(jī)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 磨礦細(xì)度的影響

按圖1所示流程，在硫酸銅用量500 g／t、丁基黃藥用量200 g／t、2號(hào)油用量20 g／t條件下經(jīng)一次粗選作業(yè)，探究了磨礦細(xì)度對(duì)浮選鉛、鋅品位及回收率的影響，結(jié)果見圖2。鉛、鋅品位及回收率隨著磨礦細(xì)度增加先升高后下降，在-0.074 mm粒級(jí)占81.62%時(shí)達(dá)到最高。綜合考慮，適宜的磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級(jí)含量80%。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)鉛、鋅品位及回收率的影響

2.2 硫化礦浮選實(shí)驗(yàn)

2.2.1 活化劑用量實(shí)驗(yàn)

硫酸銅作為浮選硫化礦常用的活化劑，會(huì)溶解礦物表面抑制性薄膜，增加捕收劑對(duì)礦物的捕收作用，還會(huì)消除礦漿中抑制性離子的有害影響，其作用機(jī)理為：硫酸銅中的Cu2+與閃鋅礦晶格中的Zn2+發(fā)生置換反應(yīng)，在閃鋅礦表面生成一層易浮的硫化銅薄膜，它與銅藍(lán)CuS具有相近的可浮性，使捕收劑對(duì)活化后的閃鋅礦進(jìn)行捕收。

按圖1所示流程，在磨礦細(xì)度-0.074 mm粒級(jí)占80%，丁基黃藥用量200 g／t、2號(hào)油用量20 g／t條件下，探究了活化劑硫酸銅用量對(duì)鋅浮選品位及回收率的影響，結(jié)果如圖3所示。隨著硫酸銅用量增加，鋅品位增加，表明硫酸銅對(duì)閃鋅礦的活化作用較好。硫酸銅用量300 g／t時(shí)回收率達(dá)到最高，隨后逐漸降低。過量的硫酸銅也會(huì)將被抑制的黃鐵礦活化，惡化浮選環(huán)境［4-5］。綜合考慮，適宜的硫酸銅用量為300 g／t。

圖3 活化劑硫酸銅用量對(duì)鋅品位及回收率的影響

2.2.2 捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

采用丁基黃藥與乙硫氮作為組合捕收劑［6-7］浮選該礦物中的閃鋅礦及方鉛礦。按圖1所示流程，在硫酸銅用量300 g／t、2號(hào)油用量20 g／t條件下，探究了捕收劑用量對(duì)鋅浮選品位及回收率的影響，結(jié)果如圖4所示。捕收劑丁基黃藥+乙硫氮用量為200+100 g／t時(shí)，鋅品位及回收率最高，之后呈下降趨勢(shì)。丁基黃藥對(duì)黃鐵礦也具有捕收作用，過多的捕收劑會(huì)使得黃鐵礦上浮，造成鋅品位及回收率下降。適宜的捕收劑丁基黃藥+乙硫氮用量為200+100 g／t。

圖4 捕收劑用量對(duì)鋅品位及回收率的影響

2.3 氧化礦浮選實(shí)驗(yàn)

原礦礦物除硫化礦物外還有白鉛礦、鋅白等氧化礦。為充分回收該礦有價(jià)金屬，對(duì)硫化礦浮選尾礦進(jìn)行了氧化礦浮選實(shí)驗(yàn)探究。

2.3.1 抑制劑六偏磷酸鈉用量實(shí)驗(yàn)

在硫化鈉用量1 500 g／t、丁基黃藥用量200 g／t、2號(hào)油用量20 g／t條件下，按圖1所示流程，探究了抑制劑六偏磷酸鈉用量對(duì)鉛浮選品位及回收率影響，結(jié)果如圖5所示。當(dāng)六偏磷酸鈉用量大于300 g／t時(shí)，鉛品位及回收率明顯下降。隨著六偏磷酸鈉用量增加，親水的磷酸膠體吸附在礦物表面，會(huì)對(duì)捕收劑的吸附起阻礙作用，從而影響浮選品位［8］。適宜的六偏磷酸鈉用量為300 g／t。

圖5 六偏磷酸鈉用量對(duì)鉛品位及回收率的影響

2.3.2 硫化劑硫化鈉用量實(shí)驗(yàn)

硫化鈉在浮選中的作用包括調(diào)節(jié)礦漿pH值、提高礦物表面電性、降低礦物表面溶解度、實(shí)現(xiàn)金屬離子沉淀、分散礦泥等［9-10］。按圖1所示流程，在六偏磷酸鈉用量300 g／t、丁基黃藥用量200 g／t、2號(hào)油用量20 g／t條件下，探究了硫化劑硫化鈉用量對(duì)浮選鉛品位及回收率的影響，結(jié)果見圖6。綜合考慮，適宜的硫化鈉用量為2 000 g／t。

圖6 硫化劑硫化鈉用量對(duì)鉛品位及回收率的影響

2.3.3 捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

選用丁銨黑藥+丁基黃藥作為組合捕收劑對(duì)氧化礦物進(jìn)行捕收。在六偏磷酸鈉用量300 g／t、硫化鈉用量2 000 g／t、2號(hào)油用量20 g／t條件下，按圖1所示流程探究了捕收劑用量對(duì)浮選鉛品位及回收率的影響，結(jié)果見圖7。綜合考慮，適宜的捕收劑丁銨黑藥+丁基黃藥用量為200+100 g／t。

圖7 鉛品位及回收率與捕收劑用量的關(guān)系

2.4 閉路實(shí)驗(yàn)

在開路實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定了浮選適宜的工藝及藥劑制度。由于在掃選階段得到的氧化礦精礦量不足以進(jìn)行另一精選，且增加精選次數(shù)會(huì)提高選礦成本，閉路實(shí)驗(yàn)采用中礦循環(huán)返回粗選階段的“一粗一精一掃”流程。實(shí)驗(yàn)流程見圖8，結(jié)果見表3。

圖8 閉路實(shí)驗(yàn)流程

表3 閉路實(shí)驗(yàn)結(jié)果

閉路實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，浮選所得混合精礦中鉛綜合回收率85.18%、鋅綜合回收率95.46%；硫化礦中鋅品位46.14%、鉛品位7.86%；氧化礦中鉛品位12.71%、鋅品位6.01%。

3 結(jié) 語(yǔ)

1）云南某新開采鉛鋅礦氧化率較高，屬硫、氧混合鉛鋅礦。該礦石主要結(jié)晶結(jié)構(gòu)類型為斑狀結(jié)構(gòu)及包含結(jié)構(gòu)，鉛緊密包裹著鋅，且多數(shù)鋅賦存于鉛中。方鉛礦與其他金屬礦物嵌布緊密，且與白鉛礦共生關(guān)系復(fù)雜，鉛礦物成為浮選此礦的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

2）采用硫、氧混合浮選，且運(yùn)用組合捕收劑浮選該礦并取得較好結(jié)果。硫化礦浮選的適宜條件為：磨礦細(xì)度-0.074 mm粒級(jí)含量80%、硫酸銅用量300 g／t、丁基黃藥+乙硫氮用量200+100 g／t；氧化礦浮選的適宜條件為：六偏磷酸鈉用量300 g／t、硫化鈉用量2 000 g／t、丁銨黑藥+丁基黃藥用量200+100 g／t。浮選所得混合精礦中鉛綜合回收率85.18%、鋅綜合回收率95.46%；硫化礦中鋅品位46.14%、鉛品位7.86%；氧化礦中鉛品位12.71%、鋅品位6.01%。

3）由于在浮選工藝中未能實(shí)現(xiàn)鉛、鋅分離，擬將浮選得到的鉛、鋅混合精礦作為濕法煉鋅的原料，通過浸出工藝實(shí)現(xiàn)鉛鋅分離。