黃沙坪鉛鋅礦無石灰高效分選與清潔生產新工藝試驗研究及應用

龍會友，胡 振，陳鵬飛，黃神龍

（湖南有色黃沙坪礦業有限公司，湖南 郴州 424421）

為落實國家綠色發展戰略，建成綠色可持續發展型礦山企業，湖南有色黃沙坪礦業有限公司根據自身發展需要［1］，根據原高堿度條件下鉛鋅礦分選過程存在浮選尾礦水pH值高、COD高、重金屬離子高、生產配給藥系統復雜設備故障頻繁、尾礦廢水循環利用致使有害因子聚集、增加廢水處理成本等問題，通過技術升級改造，采用新型浮選鉛捕收劑HQ77，抑制劑 D82-1、D82-2，選鋅捕收劑 HQ66，活化劑硫酸銅，抑制劑D52替代原高堿（石灰）條件所用浮選藥劑進行鉛鋅無石灰分選，以前期可選性探索試驗研究數據為基礎，開展鉛鋅無石灰分選清潔生產新工藝工業調試生產［2］，開發出適合黃沙坪中深部開采出的非穩定性鉛鋅礦無石灰分選工藝，有效降低生產尾礦水COD含量，達到排放標準，為企業的長效綠色發展奠定基礎。

1 原礦來源及基本性質

1.1 礦石來源

礦石來源于黃沙坪井下多中段開采混合礦石，原礦經三段一閉路流程破碎后，礦石粒度達8～10 mm，然后存儲于磨浮車間6個細礦倉作為調試生產入磨原礦。礦石屬中細粒不均勻嵌布的多金屬硫化鉛鋅礦，其中，鉛、鋅、鐵、銀為主要回收有價礦物［3］。

1.2 原礦物相分析

原礦鉛鋅物相分析見表1，現場入選鉛鋅原礦主要以鉛鋅硫化礦為主，含有少部分氧化鉛鋅礦。

表1 鉛鋅主要物相分析 %

1.3 原礦粒度分析

根據原礦硬度性質及礦物嵌布特性，采取現場取樣進行粒度篩析，分析現有磨礦分級系統的可行性，篩析結果見表2和表3。篩析結果表明，黃沙坪選礦廠1＃系統和2＃系統篩析粒級-30μm分布率分別為41.41%、39.01%，-30μm粒級中鉛金屬分布率均有70%以上，入選原礦存在過磨泥化現象，可能對鉛礦物浮選造成影響，鉛礦物因泥化聚團，在現有浮選條件下不易分離，精選區精礦品質提高困難，可能會使鉛回收率降低。

表2 1＃系統入選原礦篩析結果

表3 2＃系統入選原礦篩析結果

2 黃沙坪鉛鋅礦無石灰工藝試驗研究結果

2.1 閉路試驗對比結果

為確保鉛鋅無石灰分選工藝工業調試順利開展，模擬現場工藝流程進行鉛鋅有無石灰兩種工藝對比閉路試驗，試驗流程如圖1所示，試驗結果見表4和表5。試驗結果顯示，相比于鉛鋅石灰分選工藝，采用鉛鋅無石灰分選工藝，鉛回收率提高2.52%，銀回收率提高4.06%，鋅質量提高2.23%，鋅回收率提高0.82%，鉛質量相對下降4.22%。

圖1 鉛鋅礦浮選工藝流程圖

表4 鉛鋅無石灰分選工藝試驗數據 %

表5 鉛鋅石灰分選工藝試驗數據 %

2.2 柴油對鉛浮選的影響

鉛鋅礦無石灰分選工業調試生產過程中，鉛浮選區出現因高含碳質原礦導致調試現場藥劑用量偏大，硫礦物在鉛區抑制效果不佳，鉛銀回收率大幅度下降。實驗室研究發現，出現高含碳質原礦時，在鉛粗選區添加柴油有利于提高鉛浮選指標，試驗結果見表6。

表6 柴油對鉛作業區浮選影響對比試驗結果

通過表6結合現場現象發現，在鉛粗選區補加柴油后，鉛粗一鉛礦物快速上浮且品位較好，同時可減少掃選中礦循環量。現場工業調試生產過程，如遇突變高碳質原礦［4］，若鉛粗選區不加柴油，在鉛粗選區鉛礦物上浮極少且鉛掃選區泡沫發黑，鉛跑尾嚴重。當添加20～30 g／t柴油后，粗選區鉛明顯上浮，尾礦品位逐漸下降。

2.3 抑制劑D82對鉛浮選的影響

在工業調試過程中，出現鉛區抑制劑D82-1和D82-2混合后添加時，出現用量波動大且在藥劑混合桶內出現大量反應沉淀，硫礦物抑制效果不明顯且對鉛礦物和銀起一定抑制作用，導致銀回收率和鉛質量偏低。鑒于此，調整藥劑制度，由D82-1、D82-2混合添加調整為復合單一抑制劑D82獨立分段加藥使用且提高配藥濃度。并在實驗室采取HQ77用量為 150 g／t，柴油 20 g／t，一粗一掃試驗流程進行D82用量條件試驗，試驗數據見圖2和圖3。

圖2 D82用量條件試驗鉛精礦品位和含銀數據圖

圖3 D82用量條件試驗鉛回收率和銀回收率數據圖

通過圖2和圖3可得出復合單一抑制劑D82用量增加，鉛回收率會先降后升，銀回收率在D82用量增加至500 g／t后急劇下降，綜合圖2、圖3，確定調試D82用量控制在300～500 g／t。通過技術調整，鉛區硫礦物抑制效果明顯改善，鉛粗選對應捕收劑HQ77相應減少，通過“輕拉輕壓”、“分段加藥”操作方法，現場藥劑用量逐漸下降，最終得到黃沙坪鉛鋅礦無石灰分選調試現場鉛區藥劑指導用量，具體數據見表7，調試結果見表8。

表7 工業調試現場鉛浮選區藥劑指導用量表

表8 工業調試鉛浮選區指標結果

2.4 氣溫對鋅浮選的影響

調試至2018年10月，氣溫逐漸下降至15℃以下，天氣轉冷，出現鋅選礦指標大幅度下降現象，表示現在鋅回收率快速下降，當氣溫度下降到10℃以下時，大多數班次鋅跑尾在0.7%以上，依據經驗，在現場采用添加鋅礦物捕收劑MB黃藥強拉降低尾礦，但鋅精礦品位收到嚴重影響，精礦品位僅有42%～44%。

通過實驗室試驗分析，導致氣溫影響選礦廠指標的根本原因是：氣溫降低后，礦物的浮選活性有一定程度下降，調試現場鋅區抑制劑D52用量比較大，會造成對鋅礦物的過度抑制。另外鉛鋅無石灰分選工藝選鋅捕收劑為脂肪類捕收劑，不溶于水，氣溫下降，藥劑分散性和藥劑活性受到抑制，導致選擇捕收性有一定程度降低，最終導致鋅分選不徹底，尾礦偏高。

針對氣溫對鋅指標的影響和分析，該選礦廠最終采取降低抑制劑D52總體用量，從2018年最初的900 g／t調低至 2019年的 650 g／t，下調幅度約為30%，并通過調整加藥模式，由原來抑制劑D52集中添加至鋅粗選改為粗選、精選按1∶1用量添加，實行分段加藥。在2019年10～12月，氣溫為6～15℃時，該措施得到現場調試充分驗證，鋅精礦品位和回收率均未受氣溫降低影響，鋅精礦品位保持在45%左右，回收率均保持在92%左右。經技術調整前后相同時間段鋅浮選指標統計可驗證。統計指標見表9。

表9 鋅區操作技術調整前后生產累計指標報表%

2.5 低品位鋅原礦對鋅浮選指標的影響

調試過程出現當鋅原礦品位偏低時，鋅精礦品位和回收率不穩定，指標波動大。由于鋅區捕收劑HQ66具有捕收和起泡的雙重作用，當鋅原礦品位在4%～5.5%時，捕收劑HQ66加藥量不足會造成鋅粗選泡沫結板，泡沫精礦刮出量少，造成尾礦高。當增加捕收劑HQ66用量后，粗選泡沫精礦刮出量增大，但又造成精選區鋅礦物富集程度不足，導致精礦品位下降。

通過實驗室試驗和現場驗證：針對捕收劑HQ66在低品位鋅原礦時添加量少，導致起泡性不足問題，采取在粗選攪拌桶適當添加2＃油作為輔助起泡劑即可保證捕收劑HQ66低用量時也能夠正常起泡刮泡，更能保證鋅礦物在精選區有效富集，從而保證精礦品位和回收率。調試期間，當遇到鋅低品位原礦時，適當補加2＃油后，可得到45%～47%高品位鋅精礦，同時回收率穩定在92%以上。通過實驗室對比試驗及現場調試指標情況，最終得出鋅區現場操作藥劑指導用量，鋅區藥劑用量見表10。

表10 工業調試現場鋅浮選區藥劑指導用量表

通過表10及現場實際調試結果，鋅區硫酸銅藥劑用量控制在450～650 g／t用量最為適宜，粗選硫酸銅用量控制480g／t以上，其它藥劑用量根據指導用量表并結合現場泡沫顏色、虛實情況進行微調。最終得到2019年鋅精礦累計品位45.13%，回收率92.72%。

2.6 鉛鋅無石灰分選工藝對尾礦水COD的影響

采用鉛鋅無石灰分選工藝后，在工業調試期間，選礦尾水COD含量隨著調試時間的延長而逐漸降低，最終趨于平穩，保持在較低水平。調試期（2018年5月～11月）選礦尾水COD含量變化如圖4所示。

通過圖4可以看出，當鉛鋅無石灰分選工藝工業調試2018年5月12日開始后，選礦尾水COD含量急劇下降，最后趨于穩定，最終保持在20 mg／L左右，遠低于鉛鋅生產企業尾礦水COD控制標準，可實現達標排放。

圖4 工業調試期間選礦尾水COD月平均含量變化趨勢圖

3 工業試驗結果及經濟效益分析

3.1 工業試驗統計結果

經過半年的工業調試及近兩年的調試生產改進，2018年鉛鋅無石灰清潔分選工業指標穩定，2019年指標在經過上述系列技術措施改進后，指標提升明顯。兩年累計指標結果見表11。

表11 鉛鋅無石灰分選工藝工業調試生產指標報表

從表11可以得到，黃沙坪鉛鋅無石灰分選清潔生產新工藝工業經近兩年生產調試，技術改進，最終獲得較好選礦指標，相對調試初期，指標提升明顯。鉛回收率提高0.1%，鋅精礦品位提高0.68%，鋅回收率提高0.65%，鉛精礦銀回收率提高4.44%，鋅精礦中含銀量提高1.07 g／t，技術改進措施效果明顯［5］。

3.2 經濟效益分析結果

鉛鋅無石灰分選工藝工業調試是在原鉛鋅石灰分選工藝流程的基礎上進行，在沒有新增裝機容量的情況下，實現原鉛鋅石灰分選流程的替換，工業調試選礦指標效益提升見表12。通過2018年與2019年選礦指標提升對比分析，測算指標提升經濟效益累計約750萬元，工業調試采取的選礦技術改進取得顯著效果。

表12 工業調試選礦指標效益提升對比分析表

鉛鋅無石灰分選工藝工業調試選礦廢水處理經濟效益對比分析，見表13。鉛鋅無石灰清潔生產新工藝工業調試穩定后，在同等選礦廢水處理達標外排的前提下，經現場時間廢水處理藥劑使用情況統計，測算廢水處理藥劑成本，可由鉛鋅石灰分選工藝（高堿工藝）時6.53元／m3降低至0.43元／m3。按鉛鋅選礦用水量與原礦量7∶1測算，每年原礦處理量45萬t，廢水處理成本降低275萬元。

表13 工業調試選礦廢水處理經濟效益對比分析表

4 總結與展望

黃沙坪鉛鋅礦采用無石灰分選新工藝后，經過優化浮選技術參數，解決現場問題，最終實現鉛鋅銀浮選指標的提升，同時降低了選礦廢水處理成本，創造經濟效益超過1 000萬元／a，為企業的綠色可持續發展提供了技術支撐。

隨著社會的不斷發展，低碳、綠色工業生產已成為主流趨勢，高耗能、重污染有色金屬生產企業將面臨著顛覆性的變革。鉛鋅無石灰清潔生產新工藝在黃沙坪選礦廠的成功應用，給予正在面臨著高堿鉛鋅選礦環保壓力的企業提供了另外一種解決途徑。鉛鋅無石灰清潔生產新工藝因其自身的優勢和特點且正處在不斷探索發展階段，其將來可通過不斷拓寬藥劑應用目的礦物，優化改良藥劑特性，借鑒在黃沙坪鉛鋅礦工業應用時發現的問題及解決措施，不斷總結提升，加以推廣應用，此工藝將成為鉛鋅選礦綠色發展的首選工藝。