某銅鉛鋅多金屬硫化礦石選礦試驗

冷相超李運強

（1.洛陽豫鷺礦業有限責任公司，河南洛陽471500；2.齊齊哈爾工程學院，黑龍江齊齊哈爾161002）

我國銅、鉛、鋅礦產資源普遍存在單一礦種少，共伴生組分多，礦石性質復雜等特點[1-2]。隨著我國經濟長期的快速發展，經濟總量十分巨大，因此，對銅、鉛、鋅等常用有色金屬形成了強大的需求，且隨著國家建設資源節約型、環境友好型礦山戰略的逐步實施，對銅鉛鋅多金屬礦產資源開發利用技術提出了新的挑戰[3]。

本研究將以國內某復雜銅鉛鋅多金屬硫化礦石為對象，在進行詳細的工藝礦物學研究的基礎上，開展了選礦試驗研究。

1　礦石性質

1.1　礦石的成分分析

礦石類型為矽卡巖型銅鉛鋅多金屬硫化礦石，主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦，其次為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和黃銅礦等；主要非金屬礦物為輝石、石榴石，其次為綠簾石、方解石和石英等。礦床表層的原生硫化礦石受風化侵蝕等外界作用出現不同程度的氧化現象。礦石主要化學成分分析結果見表1，鉛、鋅、銅物相分析結果見表2～表4。

從表1可知：礦石中主要有價元素為Pb、Zn，含量分別為1.620%，2.816%；Cu、Au和Ag含量分別為0.097%、0.12 g/t、13.50 g/t，應考慮綜合回收。

從表2～表4可知：礦石中的鉛、鋅絕大部分以硫化物的形式存在，氧化銅和結合銅占比也較低。

1.2　礦石的結構構造

礦石主要為不規則狀結構，主要有浸染狀、星散狀、星點狀以及細脈狀構造。

1.3　礦石中主要金屬礦物的嵌布特征

（1）方鉛礦。方鉛礦主要呈他形粒狀和不規則狀產出，粒徑一般為0.01～1.8 mm，呈稀疏浸染狀—星點狀分布于礦石中，方鉛礦沿非金屬礦物解理分布現象較少見。方鉛礦與閃鋅礦呈規則—半規則連生，二者間的接觸線比較平直，另有部分方鉛礦被閃鋅礦包裹，較粗粒的方鉛礦易從閃鋅礦中解離出來，細粒的要完全解離需要較高的磨礦細度。方鉛礦與黃銅礦的連生關系在礦石中較少見，主要為包裹關系。方鉛礦與黃鐵礦呈規則—半規則連生或黃鐵礦包裹少量方鉛礦，規則—半規則連生的方鉛礦與黃鐵礦在磨礦中較易解離，被包裹的方鉛礦相對不易解離。

（2）閃鋅礦。閃鋅礦呈他形粒狀和不規則狀產出，粒徑一般為0.01～1.2 mm，呈浸染狀—星散狀分布于礦石中，閃鋅礦包裹方鉛礦，較粗粒的方鉛礦易于從閃鋅礦包裹中解離出來，細粒的要完全解離需要較高的磨礦細度。閃鋅礦與黃銅礦的連生關系為包裹關系：閃鋅礦包裹微細粒黃銅礦，二者形成固溶體分離結構。閃鋅礦包裹黃鐵礦，黃鐵礦粒度小于0.05 mm，這部分被閃鋅礦包裹的黃鐵礦不易從閃鋅礦包裹中解離出來，容易隨閃鋅礦一起進入鋅精礦中。

（3）黃銅礦。黃銅礦的含量較低，多呈不規則狀或他形粒狀產出，粒徑一般為0.01～0.3 mm，在礦石中可見與閃鋅礦、磁黃鐵礦連生現象。黃銅礦多呈細粒、微細粒被閃鋅礦包裹或呈星點狀分布于非金屬礦物中，也可見部分與磁黃鐵礦規則—不規則連生，或被磁黃鐵礦包裹，并沿非金屬礦物解理、粒間呈脈狀分布，這部分黃銅礦的解離與脈體的寬度有關；偶見部分磁黃鐵礦包裹黃銅礦現象。

（4）黃鐵礦。礦石中黃鐵礦含量較少，多呈不規則狀和他形粒狀產出，少見半自形立方體，粒徑一般為0.01～0.2 mm，多與方鉛礦或閃鋅礦連生。

（5）磁黃鐵礦。磁黃鐵礦是礦石中除了方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦之外的主要含硫礦物，多呈粒狀、不規則狀，粒徑一般為0.01～0.5 mm，多沿非金屬礦物粒間、解理呈細脈狀分布，可見部分與閃鋅礦連生。

2　選礦試驗研究

銅鉛鋅多金屬硫化礦石因礦石性質不同，所采用的浮選原則流程也不盡相同，主要有銅鉛鋅優先浮選流程、銅鉛混合浮選—銅鉛分離—混合浮選尾礦浮鋅流程、銅鉛鋅混合浮選再分離流程、銅鉛鋅等可浮原則流程等[4]。此外，在銅鉛鋅多金屬硫化礦浮選領域，也延伸出了粗粒效應載體浮選[5]、硫化礦電位調控浮選[6]、快速分支浮選[7]等其他選礦工藝技術[8-9]。本試驗針對該礦石銅品位低，鉛、鋅品位較高，且黃銅礦和方鉛礦可浮性相近等特點，在探索試驗基礎上決定采用銅鉛混合浮選—銅鉛分離—混合浮選尾礦浮選選鋅流程對該礦石進行選礦工藝技術研究。

2.1　條件試驗

2.1.1銅鉛混合粗選試驗

試驗采用1次粗選流程，2#油用量為5 g/t。

2.1.1.1調整劑硫酸鋅+碳酸鈉用量試驗

探索試驗表明，水玻璃、石灰、硫酸鋅以及碳酸鈉組合能有效削弱閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦以及硅酸鹽脈石礦物的可浮性，且對銅鉛礦物的浮游性能影響較小；試驗還發現適宜的石灰用量為1 000 g/t、水玻璃為500 g/t，在此基礎上研究硫酸鋅+碳酸鈉用量對銅鉛混合粗精礦指標的影響，試驗固定磨礦細度為-0.075 mm占65%，捕收劑丁銨黑藥用量為30 g/t，試驗結果見表5。

從表5可知，隨硫酸鋅+碳酸鈉用量的增大，銅鉛混合粗精礦鋅品位和鋅回收率明顯下降，銅、鉛品位均上升，銅、鉛回收率均下降。綜合考慮，確定銅鉛混合粗選的硫酸鋅+碳酸鈉用量為500+500 g/t。

2.1.1.2乙硫氮用量試驗

捕收劑選擇試驗比較了乙基黃藥、丁基黃藥、乙硫氮和丁銨黑藥等的捕收性能，發現乙硫氮對銅鉛混合粗選有最好的選擇性和捕收能力，因此，進行了乙硫氮用量試驗。試驗固定磨礦細度為-0.075 mm占65%，石灰用量為1 000 g/t、水玻璃為500 g/t、硫酸鋅+碳酸鈉用量為500+500 g/t，結果如表6。

由表6可知，隨著乙硫氮用量的增大，銅鉛混合粗精礦銅、鉛回收率上升，鋅品位和鋅回收率上升。綜合考慮，確定銅鉛混合粗選乙硫氮用量為5g/t。

2.1.2銅鉛分離浮選組合抑制劑重鉻酸鉀+水玻璃+CMC用量試驗

顯微鏡觀察表明，銅鉛混合粗精礦中絕大部分方鉛礦以單體形式存在，因此，在用活性炭對銅鉛混合粗精礦進行脫藥的基礎上，進行了抑鉛浮銅，銅、鉛分離試驗。鉛礦物組合抑制劑重鉻酸鉀+水玻璃+CMC用量試驗采用1次粗選流程，試驗固定捕收劑Z-200用量為12 g/t，試驗結果見表7。

由表7可知，組合抑制劑重鉻酸鉀+水玻璃+CMC用量為200+200+20 g/t時，銅鉛分離效果最好。因此，確定銅鉛分離粗選的重鉻酸鉀+水玻璃+CMC用量為200+200+20 g/t。

2.1.3鋅浮選試驗

鋅浮選時以硫酸銅為閃鋅礦的活化劑、石灰為黃鐵礦的抑制劑、丁基黃藥為捕收劑，試驗給礦為1粗2掃銅鉛混合浮選的尾礦，試驗流程為1次粗選流程，2#油用量為15 g/t。

2.1.3.1石灰用量試驗

石灰用量試驗固定硫酸銅用量為450 g/t，丁基黃藥為30 g/t，結果見圖1。

由圖1可以看出，隨著石灰用量的增大，鋅粗精礦鋅品位和鋅作業回收率均先上升后下降，變化趨勢的拐點在石灰用量為1 500 g/t時。因此，確定鋅粗選的石灰用量為1 500 g/t。

2.1.3.2硫酸銅用量試驗

硫酸銅用量試驗固定石灰用量為1 500 g/t，丁基黃藥為30 g/t，結果見圖2。

由圖2可以看出，隨著硫酸銅用量的增大，鋅粗精礦鋅品位和鋅作業回收率均先上升后下降。綜合考慮，確定鋅粗選的硫酸銅用量為450 g/t。

2.1.3.3丁基黃藥用量試驗

丁基黃藥用量試驗固定石灰用量為1500g/t，硫酸銅為450 g/t，結果見圖3。

由圖3可以看出，隨著丁基黃藥用量的增大，鋅粗精礦鋅品位下降，鋅回收率上升。綜合考慮，確定鋅粗選的丁基黃藥用量為30 g/t。

2.2　閉路試驗

在上述試驗、鋅精選抑制劑種類及石灰+腐殖酸鈉用量試驗、磨礦細度驗證試驗（以全流程開路試驗結果為依據）基礎上進行了全流程閉路試驗，試驗流程見圖4，結果見表8。

采用圖4所示的銅鉛混合浮選—銅鉛分離—混合浮選尾礦浮鋅流程處理該礦石，可獲得銅品位為20.08%、銅回收率為46.34%的銅精礦，鉛品位為47.89%、鉛回收率為82.72%的鉛精礦，以及鋅品位為42.98%、鋅回收率為93.03%的鋅精礦，較好地實現了銅、鉛、鋅綜合回收。

3　結論

（1）國內某銅鉛鋅礦石為矽卡巖型銅鉛鋅多金屬硫化礦石，為不規則狀結構，主要有浸染狀、星散狀、星點狀以及細脈狀構造。主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦，其次為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和黃銅礦等；主要非金屬礦物為輝石、石榴石，其次為綠簾石、方解石和石英等。銅、鉛、鋅主要以硫化物的形式存在。方鉛礦主要呈他形粒狀和不規則狀產出，粒徑一般為0.01～1.8 mm；閃鋅礦呈他形粒狀和不規則狀產出，粒徑一般為0.01～1.2 mm；黃銅礦多呈不規則狀或他形粒狀產出，粒徑一般為0.01～0.3 mm；黃鐵礦多呈不規則狀和他形粒狀產出，少見半自形立方體，粒徑一般為0.01～0.2 mm，多與方鉛礦或閃鋅礦連生；磁黃鐵礦是礦石中除了方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦之外的主要含硫礦物，多呈粒狀、不規則狀，粒徑一般為0.01～0.5 mm，多沿非金屬礦物粒間、解理呈細脈狀分布，部分與閃鋅礦連生。

（2）石灰、水玻璃、硫酸鋅與碳酸鈉組合可以削弱閃鋅礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦及硅酸鹽脈石礦物的可浮性，較好地實現銅鉛混合浮選；銅鉛混合精礦經活性炭脫藥后，以重鉻酸鉀+水玻璃+CMC為組合抑制劑抑鉛浮銅，能夠有效分離銅鉛；以硫酸銅為鋅礦物活化劑、石灰為硫抑制劑可高效浮鋅。

（3）試驗采用1粗1精1掃銅鉛混浮、1粗2精1掃銅鉛分離、1粗2精2掃浮鋅、中礦順序返回流程處理礦石，可獲得銅品位為20.08%、銅回收率為46.34%的銅精礦，鉛品位為47.89%、鉛回收率為82.72%的鉛精礦，以及鋅品位為42.98%、鋅回收率為93.03%的鋅精礦，較好地實現了銅、鉛、鋅的綜合回收。