姚家嶺復雜銅鉛鋅多金屬礦選礦試驗研究*

王周和，江 峰

（1.銅陵有色金屬集團控股有限公司 技術中心，安徽 銅陵 244000；2.湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410000）

1 引言

銅、鉛、鋅是國民生產必不可少的三種重要金屬，廣泛應用于電池、合金、電氣、國防等領域。中國目前是全球最大的銅、鉛、鋅消費大國，且隨著經濟的增長仍呈現持續上升的趨勢［1-3］。雖然中國的銅、鉛、鋅資源儲量均處于世界前列，但主要以伴生硫化礦石為主，且嵌布粒度細，給分離帶來了極大的難度［4］，目前主要采用浮選方法進行綜合回收［5-9］，但通常存在精礦品質不高的問題。姚家嶺銅鉛鋅礦礦產資源豐富，銅、鉛、鋅、金、銀等金屬儲量大，具有巨大的開采利用價值。但該礦礦石性質復雜、多變，屬復雜難選銅鉛鋅多金屬硫化礦［10］。因此制定合理的選礦工藝對其進行綜合回收，具有重要意義。

2 試驗材料

2.1 試料性質

試料采自安徽銅陵姚家嶺，為銅鉛鋅伴生硫化礦。試料多元素分析結果見表1。礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、菱鐵礦和黃銅礦等；脈石礦物主要為方解石、石英、白云石等。銅、鉛、鋅物相分析結果見表2、表3、表4。光學顯微鏡分析結果見圖1。

表1 原礦多元素分析結果 %

表2 銅物相分析結果 %

表3 鉛物相分析結果 %

表4 鋅物相分析結果 %

圖1 原礦光學顯微鏡分析結果

由表1、表2、表3和表4可知，該礦樣中的有價金屬主要為銅、鉛、鋅，其含量分別為0.61%、0.45%和1.80%，金、銀作為綜合回收對象。其中銅主要以硫化銅形式存在，占93.34%，其余以氧化銅形式存在；有80.00%的鉛以硫化鉛形式存在，另有10.00%和5.00%的鉛分別以氧化鉛和硫酸鉛形式存在；硫化鋅占鋅總量的92.73%。圖1所示的光學顯微鏡分析結果表明，黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦嵌布關系復雜，有的甚至相互包裹，且嵌布粒度較細。

2.2 試驗試劑及設備

試驗主要試劑有石灰、亞硫酸鈉、硫酸鋅、CMC、硫酸銅、硫酸、Z-200、25號黑藥、乙硫氮、丁銨黑藥、丁黃藥、MIBC、SN。

試驗設備有XFD型3.0、0.75、0.5L浮選機、XMQ-67型240×90錐形球磨機、DC-5C型真空過濾機、以及MBE電熱恒溫鼓風干燥箱等。

3 試驗結果

銅鉛混合硫化礦常采用優先浮選和混浮分離兩種原則流程。首先對該礦進行兩種浮選流程的對比試驗，隨后考察磨礦細度、捕收劑種類及用量、抑制劑用量對浮選指標的影響，確定最優條件。在條件試驗的基礎上最終進行實驗室小型閉路試驗。

3.1 原則流程對比試驗

為確定該復雜硫化礦的最佳浮選原則流程，進行了銅鉛優先浮選和銅鉛混浮—分離兩種流程的對比試驗。試驗工藝流程及藥劑制度見圖2、圖3，試驗結果見表5。

由表5可知，銅鉛優先浮選流程獲得的銅精礦中鉛、鋅含量較混浮—分離流程更低，且銅回收率更高；同時由于原礦銅含量高于鉛含量，不利于銅鉛混合精礦后續的抑鉛浮銅作業。因此，確定對該礦采用優先浮選流程。

圖2 銅鉛優先浮選工藝流程

圖3 銅鉛混浮—分離工藝流程

表5 浮選方案試驗結果%

3.2 磨礦細度試驗

為確定該礦浮選的最佳磨礦細度，進行了磨礦細度試驗。試驗采用的工藝流程及藥劑制度見圖4，磨礦細度試驗結果見圖5。

由圖5可知，隨著磨礦細度的提高，銅、鉛、鋅品位均波動不大，銅、鋅回收率逐漸升高，鉛回收率先升高后降低。當磨礦細度為-74μm、70%時，銅、鋅回收率上升幅度趨于平穩，而鉛回收率達到最大值，因此該礦的最佳磨礦細度為-74μm占70%。

圖4 磨礦細度試驗工藝流程

圖5 磨礦細度試驗結果

圖6 亞硫酸鈉用量試驗結果

3.3 亞硫酸鈉用量試驗

亞硫酸鈉對方鉛礦和閃鋅礦均具有一定抑制效果，同時對黃銅礦浮選沒有影響［11］。因此，試驗將其作為銅浮選作業中鉛的選擇性抑制劑，并對其進行了用量條件試驗。試驗采用一段銅粗選流程，磨礦細度為-74μm占70%；石灰用量為1000g/t；硫酸鋅用量為1000g/t；Z-200用量為20g/t；浮選時間為3min。試驗結果見圖6。

由圖6可知，隨著亞硫酸鈉用量的增大，銅粗精礦中銅的品位逐漸上升，鉛的損失率逐漸降低，銅的回收率先升高后下降，當亞硫酸鈉用量為500g/t時，銅回收率到達最高點。綜合考慮，確定亞硫酸鈉用量為500g/t。

3.4 鉛浮選捕收劑種類及用量試驗

該礦鉛低硫高，給鉛浮選作業帶來了較大困難，因此需篩選出適宜的鉛浮選捕收劑及其用量。本文進行了乙硫氮、25號黑藥、丁銨黑藥三種鉛常用捕收劑的對比試驗研究，試驗對銅浮選尾礦進行一段鉛粗選作業，硫酸鋅作為鋅抑制劑，用量為1000g/t；捕收劑用量為10g/t；捕收劑為乙硫氮和丁銨黑藥時，石灰用量為1000g/t，捕收劑為25號黑藥時，石灰用量為0g/t；浮選時間為2min。試驗結果見圖7、圖8。

由圖7可知，三種捕收劑獲得的鉛粗精礦鉛作業回收率相近，其中25號黑藥作捕收劑時鉛品位明顯高于其他兩種捕收劑，因此鉛浮選捕收劑選用25號黑藥。由圖8可知，隨著25號黑藥用量的增大，鉛粗精礦品位先升高后下降，鉛回收率急劇上升后趨于平緩，當用量為15g/t時，鉛粗精礦含Pb 14.06%，鉛作業回收率為63.81%，繼續增大用量后鉛作業回收率升高不明顯，因此確定鉛粗選25號黑藥用量為15g/t。

圖7 鉛捕收劑種類試驗結果

圖8 鉛捕收劑用量試驗結果

3.5 鋅浮選硫酸銅用量試驗

硫酸銅是閃鋅礦的常用活化劑，但過量的硫酸銅會導致黃鐵礦的大量上浮，影響鋅精礦品質。試驗對鉛尾礦浮鋅進行了硫酸銅用量試驗，試驗采用一段鋅粗選流程，石灰用量為2000g/t；捕收劑丁黃藥用量為20g/t；浮選時間為3min。試驗結果見圖9。

圖9 鋅浮選硫酸銅用量試驗結果

由圖9可知，隨著硫酸銅用量的增大，鋅粗精礦品位鋅逐漸下降，鋅作業回收率先急劇升高后趨于平穩，在用量為50g/t時接近最大值，因此確定鋅粗選硫酸銅用量為50g/t。

3.6 閉路試驗

在探索試驗和條件試驗的基礎上，進行了實驗室小型閉路試驗。試驗工藝流程和藥劑制度見圖10，試驗結果見表6。

由表6可知，閉路試驗可獲得含Cu 22.98%，含Pb 2.53%的銅精礦，銅回收率為86.86%；含Pb 45.40%的鉛精礦，鉛回收率為62.15%；含Zn 50.18%的鋅精礦，鋅回收率為88.04%；含S 45.15%，硫回收率為76.09%的硫精礦。銅精礦和鉛精礦中金、銀的總回收率分別為42.51%和65.27%。

圖10 閉路試驗工藝流程

4 結論

（1）原礦含銅0.61%、含鉛0.45%、含鋅1.80%、含硫11.38%，為主要回收對象。黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦間的嵌布關系密切，為復雜銅鉛鋅伴生硫化礦。

（2）針對該礦銅硫含量高、鉛含量低的特點，采用優先浮選流程對其進行綜合回收，實驗室小型閉路試驗可獲得含Cu 22.98%、含Pb 2.53%的銅精礦，銅回收率為86.86%；含Pb 45.40%的鉛精礦，鉛回收率為62.15%；含Zn 50.18%的鋅精礦，鋅回收率為88.04%；含S 45.15%，硫回收率為76.09%的硫精礦。

表6 閉路試驗結果%

（3）該工藝流程充分回收了礦石中的有價元素，工藝流程及藥劑制度先進，選礦指標穩定等優點，為復雜難選高硫低鉛多金屬硫化礦的綜合回收利用提供具有廣泛應用的研究成果。