某尾礦低品位氧化鋅回收的工藝研究

張旭東，王少東，朱從杰，郭 宇

(昆明冶金研究院, 云南 昆明 650031)

我國是一個礦業大國，礦業固體廢料的積存量和年排放量十分巨大。據統計, 2000年以前,我國礦山產出的尾礦總量為50.26億t。2000年以后,我國礦山年排放尾礦達到6億t。按此推算,現有尾礦的總量在80億t左右。這些尾礦中大多含有各種有色、黑色、稀貴、稀土和非金屬礦物等,是寶貴的二次礦產資源[1]。目前，這類廢料多以自然堆積法儲存于尾礦庫中。這些尾礦不僅要侵占大量的土地，污染著礦區與周邊地區的環境，每年還需要投入大量并且是無法收回的廢料處理資金，尾礦已成為礦山企業沉重的包袱。充分利用尾礦資源來發展節地、節能、環保利廢的新型工業產品是尾礦處理最直接有效的途徑，也必將對我國的可持續發展產生重大而深遠的影響。

某鉛鋅選廠經過多年的生產，所產生的尾礦越來越多，目前已經達到上百萬噸，給尾礦庫造成很大的壓力。為解決這一狀況，某鉛鋅選廠準備利用尾礦回填采空礦區。然而尾礦中尚有2%左右的金屬量，這部分金屬經過合理的選礦，可以綜合回收利用。目前氧化鋅的選礦工藝主要采用加溫硫化-黃藥浮選法和硫化-胺浮選法,另外還有反浮選和絮凝浮選等方法[2]。 結合尾礦的性質特點，進行了多種選礦工藝的研究。

1 礦石性質

1.1 主要礦物賦存狀態

本次試驗尾礦樣(以下稱為原礦)含鉛0.68%、鋅2.86%、硫1.52%，主要金屬礦物有黃鐵礦、菱鋅礦、異極礦、白鉛礦、方鉛礦、閃鋅礦等；脈石礦物以白云石、方解石為主，有少量重晶石和石英。

通過原礦工藝礦物學的研究，查明鉛主要以獨立礦物的形式賦存在白鉛礦和方鉛礦中，分別占64.58%和21.67%，方鉛礦現大部分和黃鐵礦等連生，單體解離的較少。白鉛礦粒度較細一般在0.01～0.04mm，部分和方解石、白云石和菱鋅礦連生，有部分單體解離，約占30%～50%；鋅主要以獨立礦物的形式賦存在菱鋅礦和異極礦(硅鋅礦)中，分別占54.55%和37.90%。菱鋅礦和異極礦單體解離的約占50%～60%，其他常和白鉛礦、方解石和白云石等連生。

1.2 試樣的多元素分析及物相分析

試樣多元素分析結果見表1，鉛鋅物相分析結果分別見表2和表3。

表1 試樣多元素分析結果

表2 鉛物相分析結果

表3 鋅物相分析結果

2 選礦工藝研究

從上述原礦的礦石性質考查結果可看出，該礦石中的主要有用組份為鉛、鋅，主要有用金屬礦物有菱鋅礦、異極礦、白鉛礦等氧化礦物和少量的黃鐵礦、方鉛礦和閃鋅礦等硫化礦物。根據各種礦物的可浮性能，采用了重選、浮選、浮選-重選等不同工藝流程進行試驗研究，回收鉛、鋅等有價金屬。

2.1 方案Ⅰ：浮選-搖床重選流程試驗

浮選-搖床重選流程試驗見圖1。

圖1 方案Ⅰ：浮選-搖床重選流程試驗流程圖

2.2 方案Ⅱ：浮選-螺旋溜槽-搖床重選流程試驗

浮選-螺旋溜槽-搖床重選流程試驗見圖2。

圖2 方案Ⅱ：浮選-螺旋溜槽-搖床重選流程試驗流程圖

2.3 方案Ⅲ：浮選-Falcon離心機-搖床重選流程試驗

浮選-Falcon離心機-搖床重選流程試驗見圖3。

圖3 方案Ⅲ：浮選-Falcon離心機-搖床重選流程試驗流程圖

2.4 方案Ⅳ：脫泥-全浮選流程試驗

脫泥-全浮選流程試驗見圖4。

2.5 方案Ⅴ：不脫泥-全浮選流程試驗

不脫泥-全浮選流程試驗見圖5。

圖4 方案Ⅳ：脫泥-全浮選流程試驗流程圖

圖5 方案Ⅴ：不脫泥-全浮選流程試驗數質量流程圖

2.6 五種不同工藝的試驗結果對比

由于此次研究主要是針對氧化鋅礦物，下面主要對采用不同工藝所得的氧化鋅精礦的品位和回收率進行對比。試驗結果見表4。

表4 五種不同工藝的試驗結果

根據以上五種不同工藝的試驗結果可以看出，采用浮選-搖床重選流程目的是減少藥劑成本，解決氧化鋅浮選難的問題，可以取得較好的選礦指標。采用浮選-螺旋溜槽-搖床重選流程目的是對浮選尾礦進行大量拋廢，降低選礦成本，由于原礦中氧化鋅礦物有部分嵌布粒度較細，采用螺旋溜槽難以回收細粒級氧化鋅礦物。采用浮選-Falcon離心機-搖床重選流程，主要利用Falcon離心機在高倍的強化重力場內,比重大和比重小的礦物的重力差別被極大地放大,重礦物顆粒能夠取代輕礦物顆粒在選別床層中占據的位置而保留下來,輕礦物顆粒則作為尾礦排出,從而實現礦物顆粒按比重分選[3]。目的也是對浮選尾礦進行大量拋廢，同時利用離心機對細粒級礦物回收的優勢，降低選礦成本，但是效果不理想，主要原因在于本次試驗樣中礦物成分比重差異較小。采用全浮選流程可以獲得較好的試驗指標。

以上針對氧化鋅的選礦提供了多種選礦方法，由于氧化鋅礦的性質變化較大，很難找到一種通用的選礦方法。文中所述的不同工藝方案，生產中實際選擇了不脫泥-全浮選流程，且選礦廢水直接回用，目前生產指標氧化鋅精礦品位達25%以上，回收率達60%左右，生產現象穩定，其指標還有進一步提高的可能性。

3 結語

1)本次研究尾礦樣含鉛0.68%、鋅2.86%、硫1.52%，主要金屬礦物有黃鐵礦、菱鋅礦、異極礦、白鉛礦、方鉛礦、閃鋅礦等，脈石礦物以白云石、方解石為主，有少量重晶石和石英。

2)本次研究針對原礦礦石性質特點，分別進行了浮選和重選等多種選礦方法的條件試驗和流程試驗。試驗結果表明：采用搖床重選可以回收部分鉛鋅礦物，采用硫化物浮選可以回收大部分鉛礦物和黃鐵礦、以及部分硫化鋅礦物，對氧化鋅礦物采用浮選可以獲得較高的鋅回收率。

3)采用不脫泥-全浮選流程，利用高效調整劑，選礦廢水直接回用，在生產中的應用是可行的，獲得了較好的浮選指標。

4)通過研究，使某尾礦庫中的有用金屬得到了有效的回收，提高了經濟效益，使資源得到更加合理的利用。其研究成果對同類礦山具有很好的借鑒作用。

[1] 我國尾礦資源現狀[J].現代礦業，2009(02)：73.

[2] 毛素榮，楊曉軍，何劍，等. 氧化鋅礦浮選現狀及研究進展[J].國外金屬礦選礦，2007(04)：4.

[3] 張金鐘，姜良友，吳振祥，等.尼爾森選礦機及其應用[J].有色礦山，2003(D3)：28-29.