某難選銅鉛鋅多金屬硫鐵礦選礦試驗(yàn)

孫 康 錢有軍

(1.西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司；2.中鋼集團(tuán)安徽天源科技股份有限公司)

我國有色礦產(chǎn)資源豐富，但近年隨著礦山的過度開采，礦石品位逐年降低，礦石性質(zhì)也越來越復(fù)雜，難選多金屬礦石所占比例越來越大，如何實(shí)現(xiàn)難選多金屬礦石的綜合利用是目前選礦領(lǐng)域的難點(diǎn)之一[1-2]。以某銅鉛鋅復(fù)雜難選多金屬硫鐵礦為研究對象進(jìn)行了選礦工藝試驗(yàn)研究，確定了適合該礦石分選的工藝流程及藥劑制度，實(shí)現(xiàn)了對該難選多金屬礦的綜合利用，并獲得了滿意的試驗(yàn)指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

某銅鉛鋅復(fù)雜難選多金屬硫鐵礦的主要有價(jià)礦物分別為銅、鉛、硫、鐵等，礦石中主要金屬礦物為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等；石英、方解石、輝石等為脈石的主要組成部分。礦石中礦物賦存形式復(fù)雜，銅礦物以黃銅礦為主，鉛礦物以方鉛礦為主，鋅礦物主要為閃鋅礦和鐵閃鋅礦，硫鐵礦物主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦和少量磁鐵礦。原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

2 選礦試驗(yàn)研究

該礦石含硫、鐵高，但銅、鉛、鋅含量較低，并且富含較多的磁黃鐵礦、鐵閃鋅礦，很大程度影響了銅鉛鋅硫精礦產(chǎn)品的品位。針對該礦礦石性質(zhì)，最終選定銅、鉛、鋅、硫依次優(yōu)先浮選工藝流程。而且礦石中鋅礦物大多以鐵閃鋅礦的形式存在，一部分硫礦物以磁黃鐵礦的形式存在，鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦致密連生，嵌布特征復(fù)雜，同時(shí)二者可浮性相近，采用單一浮選法難以實(shí)現(xiàn)兩者的有效分離[3-4]，鋅精礦產(chǎn)品質(zhì)量較差。前期探索試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，磁選可有效降低鋅精礦中的硫、鐵品位，并提高鋅的品位。因此，鋅精選時(shí)采用浮—磁聯(lián)合工藝。

2.1 銅浮選試驗(yàn)

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度決定了有價(jià)金屬礦物與脈石礦物及金屬礦物之間單體是否充分解離，對提高銅浮選指標(biāo)尤為關(guān)鍵。試驗(yàn)在石灰作pH值調(diào)整劑用量為1 000 g/t、硫酸鋅和亞硫酸鈉作組合抑制劑用量為(400+200)g/t、LP-01作捕收劑用量為28 g/t、2#油作起泡劑用量為21 g/t的條件下，考察磨礦細(xì)度對銅浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

圖2 磨礦細(xì)度對銅浮選指標(biāo)的影響

由圖2可見，隨磨礦細(xì)度的增加，銅粗精礦中的鉛、鋅含量基本沒有變化，銅品位變化不明顯，但銅回收率升高；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm 75%時(shí)，銅粗精礦中的銅回收率為38.19%，此后若繼續(xù)增大磨礦細(xì)度，銅回收率升高不明顯；綜合考慮，選取銅粗選磨礦細(xì)度-0.074 mm 75%較為合適。

2.1.2 銅捕收劑種類試驗(yàn)

為實(shí)現(xiàn)銅礦物的優(yōu)先浮選，銅粗選捕收劑的選擇是關(guān)鍵。為此，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 75%、捕收劑用量均為28 g/t、石灰作pH值調(diào)整劑用量為1 000 g/t、硫酸鋅和亞硫酸鈉作組合抑制劑用量為(400+200)g/t、2#油作起泡劑用量為21 g/t的條件下，考察LP-01、Z-200、BK301和丁基黃藥對銅選別指標(biāo)的影響。試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，各種捕收劑均對銅礦物有一定的捕收能力，其中LP-01對銅礦物的選擇性最好，可獲得含銅4.22%，銅回收率為38.19%的銅精礦，浮選指標(biāo)最佳；因此，選取LP-01作銅粗選的捕收劑。

表2 捕收劑種類對銅浮選指標(biāo)的影響 %

2.1.3 LP-01用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 75%、石灰作pH值調(diào)整劑用量為1 000 g/t、硫酸鋅和亞硫酸鈉作組合抑制劑用量為(400+200)g/t、2#油作起泡劑用量為21 g/t的條件下，考察LP-01用量對銅浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可見，隨LP-01用量的增加，銅、鉛、鋅的回收率均升高；當(dāng)LP-01用量為35 g/t時(shí)，銅選別指標(biāo)最好，因此選取LP-01用量為35 g/t較合適。

2.2 鉛浮選試驗(yàn)

2.2.1 鉛捕收劑種類及用量試驗(yàn)

為了實(shí)現(xiàn)鉛礦物的優(yōu)先浮選，鉛粗選捕收劑種類的選擇是關(guān)鍵。為此，在礦漿pH值為10.0，即石灰用量為1 000 g/t、硫酸鋅用量為400 g/t、亞硫酸鈉用量為200 g/t、2#油用量為21 g/t的條件下進(jìn)行捕收劑種類及用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖3 LP-01用量對銅浮選指標(biāo)的影響

由表3可知，各種捕收劑均對鉛礦物有一定的捕收作用，其中乙硫氮對鉛礦物的選擇性最好；同時(shí)，通過乙硫氮用量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乙硫氮用量為40 g/t時(shí)，可獲得含鉛9.59%，鉛回收率為75.69%的鉛精礦，指標(biāo)最佳；因此，選取乙硫氮為鉛后續(xù)浮選的捕收劑。

表3 捕收劑種類對鉛浮選指標(biāo)的影響

2.2.2 鉛精選試驗(yàn)

鉛浮選采用1粗3精2掃工藝流程，為得到合格品位的鉛精礦，進(jìn)行了鉛粗精礦精選次數(shù)試驗(yàn)，精選時(shí)添加石灰作為pH值調(diào)整劑以及硫礦物的抑制劑，同時(shí)添加ZnSO4+Na2SO3組合抑制劑，在礦漿pH值為11.0時(shí)，鉛粗精礦經(jīng)過3次精選后可獲得品位較高的鉛精礦，此時(shí)可獲得含鉛49.16%，鉛回收率為54.80%的鉛精礦。

2.3 鋅浮選試驗(yàn)

2.3.1 鋅粗選硫酸銅用量試驗(yàn)

由于鋅礦物在優(yōu)先浮選鉛礦物時(shí)受到了強(qiáng)烈的抑制，所以鋅礦物浮選采用硫酸銅進(jìn)行活化，試驗(yàn)以石灰作pH值調(diào)整劑用量為2 000 g/t、丁基黃藥作捕收劑用量為50 g/t，主要考察活化劑硫酸銅用量對鋅浮選的影響。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由圖4可見，隨硫酸銅用量的增加，鋅粗精礦中鋅回收率升高，綜合考慮當(dāng)硫酸銅用量為200 g/t時(shí)，鋅浮選指標(biāo)最佳；因此，后續(xù)試驗(yàn)中選取硫酸銅用量200 g/t為宜。

圖4 硫酸銅用量對鋅浮選的影響

2.3.2 鋅精選試驗(yàn)

鋅精選時(shí)單加石灰作抑制劑效果較差，鋅精礦品位提高不明顯，主要原因是鋅粗精礦中含有大量的磁黃鐵礦，而石灰對磁黃鐵礦抑制效果較差，當(dāng)加入適量的組合抑制劑(氯化鈣+腐殖酸鈉)配合石灰作抑制劑時(shí)，鋅品位有一定幅度的提高，但仍未達(dá)到合格鋅精礦的要求。由于鐵閃鋅礦與磁黃鐵礦可浮性相近，考慮到礦石中磁黃鐵礦對鋅硫分離的干擾，采用單一浮選法難以實(shí)現(xiàn)鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的有效分離。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋅精選采用浮—磁聯(lián)合精選工藝，可實(shí)現(xiàn)鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的有效分離，并獲得質(zhì)量較好的鋅精礦。鋅精選采用單一浮選精選工藝(工藝1)，即以石灰+氯化鈣+腐殖酸鈉作抑制劑，精選4次；鋅精選采用浮—磁聯(lián)合精選工藝(工藝2)，即浮選以石灰+氯化鈣+腐殖酸鈉作抑制劑，精選4次，然后增加一段磁選精選，磁場強(qiáng)度為159.24 kA/m。兩種工藝試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 兩種工藝鋅精選試驗(yàn)指標(biāo) %

由表4可知，鋅精選采用浮—磁聯(lián)合精選工藝，可以實(shí)現(xiàn)鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的有效分離，鋅精礦中的鋅品位可顯著提高；鋅浮選采用1次粗選、4次浮選精選、1次磁選精選、2次掃選的工藝流程，可獲得含鋅47.96%、鋅回收率為69.00%，含硫26.52%、硫分布率為17.31%的鋅精礦，含鋅1.44%、鋅分布率為3.08%、含硫29.95%、硫回收率為29.09%的硫鐵精礦。

2.4 硫浮選試驗(yàn)

在黃鐵礦捕收劑中丁基黃藥的使用最廣，也是最廉價(jià)的捕收劑。硫浮選時(shí)確定以丁基黃藥作為捕收劑。黃鐵礦在銅、鉛、鋅循環(huán)中受到了石灰的抑制，因此浮選之前首先采用硫酸降低礦漿pH值，活化黃鐵礦。硫浮選以硫酸作pH值調(diào)整劑用量為2 000 g/t，丁基黃藥作捕收劑用量為60 g/t，硫浮選采用1粗2精2掃的工藝流程，可獲得含硫41.13%，硫回收率為43.77%的硫精礦。

2.5 銅—鉛—鋅—硫依次優(yōu)先浮選開路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用銅、鉛、鋅、硫優(yōu)先浮選工藝，即銅浮選采用1粗3精2掃，鉛浮選采用1粗3精2掃，鋅浮選采用1粗、3次浮選精選、1次磁選精選、2次掃選，硫浮選采用1粗2精2掃工藝，開路試驗(yàn)可獲得含銅14.09%、銅回收率為31.83%的銅精礦；含鉛49.16%、鉛回收率為54.80%的鉛精礦；含鋅47.96%、鋅回收率為58.03%的鋅精礦；含硫41.13%，硫回收率為43.77%的硫精礦。

2.6 銅—鉛—鋅—硫優(yōu)先浮選工藝閉路試驗(yàn)

根據(jù)條件試驗(yàn)及開路試驗(yàn)所確定的各工藝條件和藥劑制度，進(jìn)行全流程閉路試驗(yàn)，工藝流程及藥劑制度見圖5，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 銅—鉛—鋅—硫依次優(yōu)先浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

由表5可知，采用銅、鉛、鋅、硫依次優(yōu)先浮選工藝閉路流程試驗(yàn)可獲得含銅10.68%、銅回收率為41.65%的銅精礦；含鉛42.88%、鉛回收率為80.04%的鉛精礦；含鋅42.04%、鋅回收率為84.11%的鋅精礦；含硫40.21%，硫回收率為62.64%的硫精礦；含硫31.47%、硫回收率為18.51%、含鐵58.52%、鐵回收率為22.00%的硫鐵精礦。

3 結(jié) 論

(1)某銅鉛鋅復(fù)雜難選多金屬硫鐵礦中銅品位為0.18%、鉛品位為0.27%、鋅品位為1.45%、硫品位為14.09%，鐵品位為22.05%；主要金屬礦物為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等；石英、方解石、輝石等為脈石的主要組成部分。

(2)采用銅—鉛—鋅—硫優(yōu)先浮選工藝流程，閉路試驗(yàn)在原礦含銅0.18%、鉛0.27%、含鋅1.45%、含硫14.09%的情況下，可以獲得含銅10.68%、銅回收率為41.65%的銅精礦；含鉛42.88%、鉛回收率為80.04%的鉛精礦；含鋅42.04%、鋅回收率為84.11%的鋅精礦；含硫40.21%，硫回收率為62.64%的硫精礦。

圖5 銅—鉛—鋅—硫優(yōu)先浮選閉路試驗(yàn)流程

(3)鋅精選采用浮—磁聯(lián)合精選工藝，可以實(shí)現(xiàn)鐵閃鋅礦和磁黃鐵礦的有效分離，并獲得質(zhì)量較好的鋅精礦。