貴州某鋅尾礦可選性試驗與綜合利用*

葉太平 楊國彬 楊 松

(貴州省地質礦產中心實驗室)

礦產資源是人類生存與發展過程中重要的一種自然資源，具有不可再生性，也是關乎國家戰略安全和國計民生的基本物質保障，是國家經濟建設的重要支撐[1]。礦業作為國家工業原材料的供應者，處于國民經濟產業鏈“第一位”。長期以來，“選甲扔乙” 、“采富棄貧”的生產模式浪費了大量的礦產資源。隨著我國經濟社會的快速發展，礦產資源供求矛盾日益突出。在此嚴峻形勢下，礦產資源綜合利用成為緩解這一矛盾的必由之路。本文以貴州某鋅礦選礦廠尾礦庫尾礦為例，進行可選性探索試驗，以期為其綜合利用提供技術依據。

1 試樣采集與處理

試樣采自貴州省某鋅礦選礦廠尾礦庫，由多個尾礦樣品組合而成，包括表層30 cm以下樣品和垂直剖面樣品。試樣經烘干—破碎—篩分—縮分等一系列工序處理后，分別獲得分析樣和試驗樣。

2 試樣性質

2.1 試樣組成

試樣制成砂光片在偏光顯微鏡下觀察，發現試樣主要礦物白云石占80%以上，其他可見礦物為黃鐵礦(褐鐵礦)及少量石英。試樣主要礦物組成分析結果(表1)與砂光片鏡下觀測結果一致。

表1 試樣主要礦物組成 %

試樣化學多元素分析結果見表2，鋅物相分析結果見表3。

表2 試樣化學多元素分析結果 %

表3 試樣鋅物相分析結果 %

從表1、表2可以看出，試樣成分以CaO、MgO為主，燒失量大主要是因為試樣礦物成分以白云石為主；Pb含量極低，無開發利用價值；Zn含量在邊界品位下限附近，S含量達到綜合利用品位要求。鋅主要存在于鋅氧化礦物中，其次是其他形態的鋅、硫化鋅，鋅氧化率高達87.03%，但未達到氧化礦邊界品位要求，選礦難度大。

2.2 粒度分析

試樣用套篩進行濕篩[2]，粒度分析結果見表4。

表4表明，試樣Zn、S主要分布在-75 μm粒級，在+380 μm粒級中有所富集，可能原因是前期磨礦出現跑粗，粗選浮選分離效果差，致使尾礦品位偏高。+380 μm粒級產率很低，無分離利用價值。

3 可選性試驗

該尾礦是鋅礦石浮選產生的低品位鋅尾渣，尾渣中既含有一定量的硫化鋅礦物，又含有氧化鋅礦物，并以氧化鋅礦物為主。造成鋅損失在尾渣中的主要原因：一是細粒級含鋅礦物單體解離不完全；二是含鋅氧化礦物難于被捕收上浮。為提高含鋅礦物單體解離度，通過磨礦細度試驗，在保持浮選指標變化不大的情況下選擇磨礦細度為-0.074 mm 91%。

表4 試樣粒度分析結果

該類鋅尾礦浮選分離方法中,以硫化礦直接浮選—氧化礦硫化—活化—黃藥類捕收劑浮選工藝應用最多。含鋅硫化礦浮選捕收劑可以選用黃藥類、黑藥類、硫氮類等，含鋅氧化礦浮選則可選用油酸類、氧化石蠟皂、羥肟酸類、胺類等捕收劑，常用的活化劑有硫酸銅，常用硫化劑為硫化鈉，pH調整劑多使用碳酸鈉。按先浮選硫化礦再浮選氧化礦原則流程進行鋅浮選試驗。

在磨礦細度-0.074 mm 91%的條件下，以碳酸鈉為pH調整劑、硫酸銅為活化劑、丁基鈉黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑，進行1粗1掃含鋅硫化礦浮選，獲得鋅精礦1；浮鋅尾礦用硫化鈉在55 ℃溫度下進行硫化，以碳酸鈉為pH調整劑、硫酸銅為活化劑、異戊基鈉黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑，進行1粗1掃氧化礦硫化浮選，獲得鋅精礦2，鋅精礦1和鋅精礦2合并成綜合鋅精礦[3-8]。試驗流程見圖1，結果見表5。

表5 鋅浮選試驗結果 %

從表5可以看出，1粗1掃硫化礦浮選—氧化礦1粗1掃加溫硫化浮選可獲得鋅品位1.31%、回收率53.15%的綜合鋅精礦，鋅品位提高到鋅硫化礦最低工業利用品位，可作為進一步富集鋅的原料。

進一步試驗發現，含鋅硫化礦直接浮選—氧化礦加溫硫化—硫酸銅活化—浮選流程和直接硫化—硫酸銅活化浮選—尾礦反浮選流程選別指標均較好，且較為接近，且直接硫化—硫酸銅活化浮選—尾礦反浮選流程成本略低。但總體來說，該試樣尚沒有一種選礦指標好、流程簡單、藥劑用量少、成本低的選鋅工藝流程，目前選別利用幾乎沒有盈利的可能性。

圖1 硫化礦浮選—加溫硫化浮選試驗流程

4 綜合利用方案設想

試樣CaO、MgO含量高，Al2O3、SiO2、K2O、Na2O含量低，酸不溶物為黃鐵礦(褐鐵礦)、石英和少量鋁硅酸鹽礦物。部分礦床白云石用途與主要成分對比見表6，平板玻璃用白云石標準見表7。

從表6、表7結合表2可知，試樣主要成分及含量與其他地區白云石礦床具有相似性，MgO、CaO、SiO2含量滿足平板用玻璃白云石標準。試樣可通過磁選、浮選等方法去除黃鐵礦(褐鐵礦)，所得精礦可作為冶金熔劑、耐火材料、提煉金屬鎂、玻璃及平板玻璃的原材料使用；尾礦含硫化鐵，可作為生產硫酸的原材料使用，從而實現該鋅尾礦資源的回收再利用。

表6 部分礦床白云石用途及主要化學成分對比 %

表7 平板玻璃用白云石標準主要化學成分 %

注：“-”為礦石在該類用途上對相應礦物成分無要求[9-10]。

5 結 論

(1)貴州某鋅選礦廠尾礦主要礦物為白云石，鉛、鋅含量均較低。鋅主要以氧化鋅的形式存在，多分布于-0.074 mm粒級。該尾礦具有高Ca、Mg，低Al、Si、K、Na的特征，回收利用鋅的難度較大。

(2)在磨礦細度-0.074 mm 91%的條件下，1粗1掃硫化礦浮選—氧化礦1粗1掃加溫硫化浮選工藝流程可獲得鋅品位1.31%、回收率53.15%的鋅精礦。盡管可達到含鋅硫化礦最低工業利用品位，但由于鋅富集程度差、回收率低、選礦工藝復雜、成本高，直接進行選礦回收不具有可行性。

(3)由于鋅尾礦主要成分與各地區白云石礦床具有相似性，可考慮通過磁選、浮選等選礦方法除去含鐵礦物如黃鐵礦、褐鐵礦，獲得白云石精礦作為冶金熔劑、耐火材料、提煉金屬鎂、制造玻璃及平板玻璃的原材料，尾礦則可作為硫酸生產原料使用。該綜合利用方案在技術上可行，并能有效減少礦山尾礦堆存量，實現鋅尾礦的資源化利用。

[1] 劉玉平.關于礦產資源綜合利用的幾點思考[J].高科技與產業化,2008(11):68-69.

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[9] 《礦產資源工業要求手冊》編委會. 礦產資源工業要求手冊 [M].北京：地質出版社．2010．

[10] 國家建筑材料工業局秦皇島玻瑞研究院. JC/T 649—1996 平板玻璃用白云石[S].秦皇島：出版者不詳，1996.