纖鋅礦的工藝礦物信息與浮選特性

許陽芳 楊磊

（新疆有色金屬研究所 烏魯木齊 830000）

1 前言

自然界中有近百種鋅礦物，鋅以獨立礦物存在并以硫化物為主的只有兩種閃鋅礦與纖鋅礦,化學成分均為ZnS。閃鋅礦屬等軸晶系的硫化物礦物，纖鋅礦屬于六方晶系。纖鋅礦在自然界中分布和發現不如閃鋅礦,通常在低溫條件下從酸性溶液中結晶,偶爾見于某些低溫熱液礦床中,通常認為將閃鋅礦加熱后快速冷卻就可變成纖鋅礦。

新疆有色金屬研究所針對新疆某含鉛纖鋅礦進行的選礦工藝研究發現，纖鋅礦雖然與閃鋅礦的化學成分一致均為ZnS，采用化學物相方法時硫化物溶出相與閃鋅礦相比卻極不穩定，難以直接定性，后來采用X-ray衍射分析來證實了其為纖鋅礦的存在形式。同時在工藝試驗研究中發現，其有效的浮選工藝制度更適合于氧化鋅的工藝特點。在選礦工藝研究和生產實踐中，如果從業技術人員僅憑借元素分析和物相分析，將閃鋅礦與纖鋅礦簡單的都歸為硫化鋅礦物來進行選別，就會導致選礦效率的低下。

本文就新疆有色金屬研究所針對試驗礦樣開展的工藝研究進行詳細的描述和分析，可為從業人員從工藝礦物信息和浮選特性上做以指引，為該類礦產資源提供技術指導。

2 試驗礦樣的工藝礦物學簡述

2.1 礦物組成及定量

通過光學顯微鏡、掃描電鏡、能譜儀分析，該樣品中主要的金屬硫化物為纖鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦，金屬氧化物為赤鐵礦、少量氧化鋅、異極礦，脈石礦物主要為方解石、少量石膏、長石、石英，微量重晶石和放射性礦物，其礦物成分明細見表1，粉末狀綜合原礦中組成礦物的相對含量見表2。

表1 原礦組成礦物明細

表2 綜合原礦的礦物定量結果 wt%

樣品中主要的有價礦物為方鉛礦和纖鋅礦，占14.48%，鐵硫化物含量較高，占了11.15%，含鋅氧化物占0.32%，脈石礦物主要為方解石，占69.63%，還含有微量的石膏、長石、石英、簾石和放射性礦物。

2.2 鉛、鋅的元素分配與物相分析結果

試驗樣品中有價金屬元素主要為Pb、Zn，賦存這兩種元素的礦物較簡單，經檢測分析后認為：

Pb元素主要賦存于方鉛礦（100%）中。

Zn元素主要賦存于纖鋅礦（98.09%）、氧化鋅（1.56%）和異極礦（0.35%）中。

Pb、Zn元素在礦石中的平衡分配計算見表3。

破碎原礦中Pb、Zn元素的化學物相分析結果見表4、表5。

表3 綜合原礦中Pb、Zn元素在礦石中的平衡分配 wt%

表4 礦石中Pb元素的化學物相分析結果 Wt%

表5 礦石中Zn元素的化學物相分析結果 Wt%

樣品中主要的可回收有價元素為Zn、Pb，其中Zn元素主要以硫化物形態存在占84.21%，其它化合物占12.89%；Pb元素中硫化物占66.67%，易溶類占10%左右，氧化物占20%左右。

2.3 纖鋅礦的賦存狀態

纖鋅礦是礦石中的主要富Zn礦物，多呈不規則的它形顆粒或集合體沿礦石的裂隙和孔隙充填浸染，其結晶粒度分布極不均勻，大的可達0.1mm，細小的僅有0.003mm。纖鋅礦多與黃鐵礦相伴而生。鋅硫化物結晶相對細小的大多都聚集為集合體分布，其內部孔隙和裂隙發育，邊界溶蝕明顯，結晶較大的顆粒周邊總伴生有細小的鋅硫化物顆粒或黃鐵礦顆粒，似為多期成礦。總而言之，礦石中的鋅硫化物結晶粒度分布極不均勻，大小懸殊，且局部集中，整體分布也不均勻。

樣品中元素Zn的主要賦存礦物為纖鋅礦，平均含Zn 61.98%，Fe 0.89%。其元素能譜分析結果見圖1。

圖1 元素能譜分析結果

其化學式與閃鋅礦一樣為ZnS，但晶體結構不同。表現出的化學性質也不完全相同。從化學物相分析結果看，鋅元素在化學分析的過程中，發現硫化物溶出相極不穩定，直至四天后才達到一個相對穩定的值（4.8%），但其元素組成卻為硫化物無疑，懷疑為纖鋅礦，其元素組成、相對含量與閃鋅礦相同，但結構不同，由于在自然界中纖鋅礦極為少見，采用化學方法難以直接定性，采用X-ray衍射分析來證實了這點。

2.4 破碎原礦中主要組成礦物的粒度分布

破碎原礦中硫化物包括纖鋅礦、黃鐵礦的粒度相對較粗，約75%在0.1mm以上，方鉛礦粒度相對較細小，0.1mm以上的僅有47%左右。主要的脈石礦物方解石80%都在0.1mm以上。總而言之，此樣品中主要的組成礦物，包括纖鋅礦、黃鐵礦和方解石，其原生粒度較粗，屬于中粗粒結構。

表6 破碎原礦中主要組成礦物的粒度分布 Wt%

隨著細度的增加，主要的金屬礦物，纖鋅礦、方鉛礦和黃鐵礦的單體含量急劇增大，細磨有助于金屬硫化礦物的單體解離。

3 浮選試驗研究簡述

3.1 原礦的化學多元素分析

表7 原礦化學多元素分析

3.3 工藝流程的確定

本試驗礦石中的有價金屬礦物主要為方鉛礦和纖鋅礦，鉛氧化程度較低，采用常規藥劑黃藥或硫氮浮選即可回收。鋅以纖鋅礦為主，其化學成分與閃鋅礦一樣，但晶體結構不同，采用常規浮選閃鋅礦的方法回收纖鋅礦,鋅幾乎不上浮，而采用硫化后胺選鋅的方法則鋅明顯上浮。

試驗流程如圖2所示，試驗結果見表8。

圖2 原則流程試驗工藝流程圖

表8 原則流程試驗結果

由原則流程試驗結果可知：

（1）在鉛粗選段不加任何調整抑制劑,只添加硫氮捕收劑,鉛的粗選回收率即達到85.18%,而鋅回收率僅為2.72%,說明該礦石中的鋅礦物可浮性較差，利用此礦石中鉛鋅礦物的可浮性差異特點可實現優先選鉛再選鋅的工藝流程。

（2）選鉛的尾礦添加碳酸鈉和硫化鈉,采用氧化礦浮選藥劑十二胺浮選,鋅上浮效果很明顯，說明該礦石中鋅礦物適宜采用氧化鋅的浮選方式進行回收。

（3）碳酸鈉和硫化鈉添加地點和用量是實現鉛鋅分離效果的主要研究因素。

3.4 粗選調整劑組合條件試驗

雖然原礦中鉛品位較低，但這部分鉛以硫化鉛為主，性質易浮。在鉛粗選段首先進行碳酸鈉與硫化鈉的組合試驗。為保證藥劑充分溶解，將其直接加入磨礦中。

試驗流程見圖3，試驗結果見表9。

由試驗結果可知，在鉛粗選時只需適當添加硫化鈉可更好的提升鉛鋅分離效果。后期的條件試驗顯示，需采用碳酸鈉、硫化鈉與CMC的組合添加方能克服該礦樣泥化嚴重的浮選環境。

3.5 捕收劑種類試驗

試驗流程見圖4，試驗結果見表10。

圖3 粗選調整劑試驗流程圖

表9 粗選調整劑試驗結果

圖4 捕收劑種類試驗流程圖

表10 捕收劑種類試驗結果

由試驗結果可知，同樣采用氧化礦捕收劑選鋅，十二胺做捕收劑在較小的用量下就可以獲得理想的選鋅指標，而羥肟酸效果很差。

3.6 閉路試驗

本次試驗采用優先選鉛尾礦硫化胺選鋅的試驗方案，開路試驗獲得了較高的鋅回收率指標。從開路試驗結果可知，鋅中礦回收率為10%左右，經多次試驗驗證，由于本試驗礦石性質有其特殊性，在閉路時需控制泥化導致的中礦惡性循環現象，必須采用中礦單獨處理的方式進行閉路試驗，才能夠較好的解決中礦累積現象，實現閉路平衡。

閉路試驗進行了五組試驗，從第三組開始得到平衡，試驗結果見表11，閉路試驗工藝流程圖見圖5。

圖5 閉路工藝流程圖

表11 閉路試驗結果

4 結語

（1）本次試驗樣以方鉛礦和纖鋅礦為主，方鉛礦采用常規浮選方法，即可選別，由于鉛原礦品位較低，需采用四段精選才能至42.10%的精礦品位。而纖鋅礦在自然界中存在較為少見，雖然它的分子結構與閃鋅礦一樣，但其浮游性質截然不同，其更接近氧化鋅礦的浮選特性。經試驗采用胺類捕收劑浮選效果理想，其最終精礦鋅品位46.15%，回收率89.21%，取得較好的選礦工藝指標。

（2）由于礦石疏松易碎，因而在磨礦過程中易泥化現象，而加入適當的調整劑分散礦泥以及控制泥化現象始終是此類礦石能否獲得好的指標的關鍵。試驗采用碳酸鈉、水玻璃和CMC等調整劑分散礦泥消除礦泥的影響，從而改善胺類捕收劑在目的礦物表明的吸附，是提升選鋅指標的主要因素。

（3）經多次試驗驗證，采用順序返回的標準閉路流程，不能解決該礦石中礦累積問題，會造成最終產品品位不達標。必須在閉路工藝中采用鋅中礦合并再選的方式才能獲得合格穩定的鋅精礦產品。