降低高鉛鉬精礦鉛的研究

馬高峰，雷 寧，王子川，王 偉，馮寶奇

(西部鑫興金屬材料有限公司，陜西 商洛 726100)

0 前言

我國鉬冶金的原料絕大多數為原生鉬即輝鉬礦(MoS2)，輝鉬礦與方鉛礦有密切的連生關系，從連生類型看，方鉛礦主要以毗鄰連生為主;其次是穿插連生，方鉛礦穿插在輝鉬礦中，也有輝鉬礦穿插在方鉛礦中;少數呈包裹連生，多為輝鉬礦包裹方鉛礦［1］。陜西黃龍地區經陜西省第十三地質隊1985年勘查，黃龍鉬礦區屬于復雜難處理多金屬共伴生礦，鉬金屬量達30 萬t，儲量位于全省前列。目前，洛南境內有鉬選企業10 多家，但是，大多數企業所生產的鉬精礦品位一般在40.0%～43.0%之間，鉬精礦中含有的大量伴生金屬(Cu、Pb 等)雜質，特別是鉛含量在3.0%～5.0%之間，以機械包裹體的方式存在于輝鉬礦中，在經回轉窯焙燒過程中，極易形成不溶性鉬酸鉛，造成焙燒的氧化鉬不溶鉬高，粘窯，結圈嚴重，不僅影響鉬的回收率，而且影響回轉窯的壽命，鉬品位低及其他雜質含量超標，導致鉬的品質很差，是影響鉬酸銨生產回收率的主要因素之一，而且會給后續鉬深加工帶來很多除雜工序，極易造成重金屬污染。

由于鉛以方鉛礦形式存在，呈自形及半自形晶，最大顆粒為0.08 mm，最小顆粒0.015 mm，以0.025～0.05 mm 最多，因此，在傳統鉬精礦浮選過程中鉛很難除去，必須加入合適的抑制劑除去，而抑制劑的用量難以得到有效控制，藥劑有毒，這樣就導致了大部分生產廠家銷售的鉬精礦含鉛量普遍偏高。鉬精礦含鉛量高將直接影響環境。在煉鋼高溫下，氧化鉬中的鉛發生化學反應生成黃丹和鉛丹有毒氣體，嚴重影響生態環境及人體健康，鉛氧化物不但屬劇毒，且易在人體中積累，極易造成重金屬污染［2］。隨著國家環保要求的不斷增強以及含鉬礦石貧、雜的趨勢，該傳統工藝的弊端日益突顯。多年來，該類資源綜合利用一直是選礦工作者研究的重點課題，制約了企業鉬深加工產品的發展，同時也不利于當地貧困地區的經濟發展。該類共伴生礦產資源的傳統技術回收率低、能耗高、污染嚴重。這種鉬品位低、雜質高的鉬精礦不僅銷售價格低，而且只能作為添加劑和高品質鉬精礦摻和使用。因此針對高鉛鉬精礦必須采取必要措施進行降鉛。

1 降低高鉛鉬精礦鉛工藝分析

1.1 工藝原理

因輝鉬礦中鉛以方鉛礦(PbS)形式存在，利用MoS2和PbS 在HCl 中反應不同，MoS2在HCl 中不反應，PbS 在HCl 中反應生成PbCl2，但PbCl2在水中溶解度很小，而易溶于CaCl2溶液中，所以利用CaCl2，以鹽酸為介質，使生成的PbCl2溶于溶液中，從而達到降鉛的效果。

PbS+HCl=PbCl2+H2S↑

1.2 工藝流程

在3%～8%(質量分數)的鹽酸溶液中加入氯化鈣固體，完全溶解后，將混合溶液在攪拌的條件下加熱至90～100 ℃，加入高鉛鉬精礦粉體，(高鉛鉬精礦粉體質量∶混合溶液的體積=1 kg∶2～5 L，氯化鈣固體質量∶高鉛鉬精礦粉體質量=1∶8～12)，將固液混合物在90～100 ℃攪拌的條件下反應40～90 min，得到固液混合物;把固液混合物過濾，將過濾后得到的固體用80～100 ℃的熱水洗滌3 次后，在110～150 ℃下烘干，直至濾餅中的水分降至≤1.0 g/cm3，得到預處理后的鉬精礦品質大大提高［3］，生產工藝流程見圖1。

圖1 降低高鉛鉬精礦鉛工藝流程圖

2 正交實驗

通過對浸出過程中的單因素實驗研究，確定了浸出條件范圍，在此基礎上進行正交實驗，最終獲得優化的工藝條件。正交實驗的條件因素及水平設計見表1，實驗結果見表2。

表1 正交實驗的因素水平

表2 正交實驗的結果

3 影響鉛浸出率的因素

3.1 反應溫度對鉛浸出率的影響

當焙燒溫度從90 ℃提高到95 ℃時，鉛浸出率隨焙燒溫度升高而升高，在100 ℃以后，鉛浸出率隨溫度升高而下降，因此，溫度控制在95 ℃較好，實驗結果見圖2。

圖2 反應溫度對鉛浸出率的影響

3.2 反應時間對鉛浸出率的影響

當時間從40 min 到60 min 時，鉛浸出率隨反應時間增加而增加，在60 min 后，鉛浸出率隨時間延長而下降，反應時間為60 min 較好，實驗結果見圖3。

圖3 反應時間對鉛浸出率的影響

3.3 氯化鈣與高鉛鉬精礦比例對鉛浸出率的影響

氯化劑采用氯化鈣，其用量按氯化鈣與鉬精礦的質量比計。氯化鈣固體質量∶高鉛鉬精礦粉體質量=1∶8～1∶12，當鉬精礦比例從8 變化到9 時，鉛浸出率隨之增大，后又減小，在10 之后，隨氯化鈣與鉬精礦的質量比增大而減小，如圖4 所示，因此，氯化鈣∶鉬精礦=1∶10 較好。

4 實驗結果

由上述實驗結果可知，浸出采用濃度3%～8%的鹽酸，氯化鈣∶鉬精礦為1∶10，浸出溫度95 ℃，反應60 min，浸渣用熱水洗劑，鉬精礦回收率穩定在99%以上。實驗表明:鉬精礦品位由40.0%～43.0%提高到45.0%～48.0%，鉛由3.0%～5.0%降到0.3%以下，使鉬精礦品位大幅度提高，且有效回收鉛。鉬精礦平均以40.0%的鉬品位計算，按處理每噸鉬精礦，鉬損失1%，處理后每噸度比未處理多30 元出售計算，鉬精礦按1 200 元/噸度，年處理鉬精礦5 000 t 計算，利潤為40 ×30 元/噸度×5 000 t/年-1% ×1 200 元/噸度×5 000 t/年=594 萬元/年，年回收氯化鉛200 t，按現在市場價8 000 元計算，利潤為160 萬元，年合計創造效益為8 000萬元。

圖4 氯化鈣與高鉛鉬精礦比例對鉛浸出率的影響

5 結論

(1)此方法所需設備少且簡單，設備故障容易排除，投資小，利潤率高，操作工藝簡單，可以和焙燒鉬精礦生產線一起管理。

(2)延伸鉬產業鏈，有利于西部鑫興金屬材料有限公司后續鉬深加工生產線的運行，降低成本，增加附加值。

(3)增加回轉窯壽命及企業經濟效益和環保效益，減輕人工勞動強度，提高鉬回收率及品位，實現資源的綜合利用。

［1］雷 鳴，徐引行.鉬精礦降鉛研究［J］.中國鉬業，1994，18(4):15-16.

［2］張文鉦.鉬精礦降鉛方法［J］.中國鉬業，2003，27(4):3-4.

［3］馬高峰，郭金亮，白宏斌，等.復合型鉬礦中錸的回收及環保治理［J］.材料導報，2012，(1):318-333.