某低品位鉛鋅礦選礦工藝研究

(西安西北有色地質研究院有限公司，陜西省礦產資源綜合利用工程技術研究中心，陜西 西安 710054)

我國鉛鋅礦資源總量大，占世界的1/5 以上，但分布相對集中，主要分布在滇西、秦嶺-祁連山、內蒙狼山-大興安嶺、川滇、南嶺五大成礦區。鉛鋅礦作為重要的有色金屬礦產資源，主要用于電氣、機械、軍事、化學、冶金、醫藥、輕工業等領域。鉛鋅礦資源的特點是貧礦多，富礦少，礦石結構構造和礦物組成復雜，共伴生礦床多，單一礦床少，多以鉛鋅多金屬礦的形式存在，其中包含的可以回收利用的有用元素或有用礦物包括銅、錫、銻、金、銀、鎵、鎘、鍺、重晶石、螢石等，回收利用這些元素可以有效地提高我國鉛鋅礦床的經濟價值和利用價值，因此在開采時應盡可能的考慮綜合回收有用礦物，使資源得到充分利用[1-3]。我國鉛鋅礦產資源的特點決定了我國鉛鋅選礦以浮選為主，并且多金屬及伴生金屬的綜合回收決定了選礦工藝流程的復雜性。根據鉛鋅礦石的性質及其伴生組分的特點，目前常用的浮選工藝包括優先浮選流程、等可浮選流程、混合浮選流程等[4-7]。

該礦石自然類型為磁黃鐵礦鉛鋅礦是和黃鐵礦—磁鐵礦鉛鋅礦石，礦石工業類型為多金屬原生礦石。礦石性質復雜，鉛鋅關系緊密，本研究旨在通過試驗確定其高效的開發利用工藝。

1 礦石性質

1.1 礦石物質組成

礦石中主要回收的目的礦物是閃鋅礦，其次是方鉛礦。其他金屬礦物為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、毒砂、黃銅礦、褐鐵礦和紅砷鎳礦等。非金屬礦物為石英、角閃石、黑云母、石榴子石、綠泥石、方解石、長石、白云母。原礦多元素分析結果見表1，鉛、鋅化學物相分析結果見表2，粒度組成見表3。

表1 原礦主要化學成分分析結果/%Table 1 Main chemical analysis results of the raw ore

表2 鉛、鋅物相分析結果Table 2 Lead and Zinc phase analysis results

表3 物料的粒度組成特性Table 3 Particle size composition characteristics of material

從表1～ 2 可知，礦石中具有回收價值的元素為鉛、鋅，硫、銀達到伴生綜合利用指標，可綜合回收。該礦屬低鉛高鋅硫化礦，鉛鋅比達到了1:5.9，明顯高于我國目前開采的礦床鉛鋅比1:2.5，這將給選礦分離增加難度，且鉛礦物氧化率較高，將會影響鉛的回收率。

從表3 可以看出，鉛礦物和鋅礦物嵌布粒度均為微細，-74 μm 分別為80.45%、81.59%，是影響回收率的主要原因。

方鉛礦在礦石中含量較低，主要呈浸染狀分布于紋層-條帶狀鉛鋅礦石，在粒度較粗的閃鋅礦及磁黃鐵礦-閃鋅礦紋層-條帶中，特別在重結晶、交代作用較強烈的部位，分布較多，有定向排列的特征，方鉛礦大多數與閃鋅礦連生于脈石礦物中，或單獨浸染于脈石礦物中；其次與磁黃鐵礦連生或者與磁黃鐵礦、閃鋅礦三者連生于脈石中，少數分布于閃鋅礦、黃鐵礦中，以半規則連生為主。

閃鋅礦以兩種類型存在于礦石中，一種是鐵閃鋅礦，顏色較深，主要分布于條紋—條帶狀鉛鋅礦石、稠密浸染狀鉛鋅礦石中；另一種是閃鋅礦，含鐵較低，礦物顏色較淺，主要分布于稀疏斑點狀、浸染狀鉛鋅礦石中。

該礦石閃鋅礦普遍含鐵，由于方鉛礦、閃鋅礦與磁黃鐵礦的關系較為密切，同時部分磁鐵礦的可浮性較好，故方鉛礦、閃鋅礦與磁黃鐵礦的分離是本次實驗的關鍵。

2 選礦實驗研究

方鉛礦和閃鋅礦是主要的目的礦物。根據礦物浮選特性，確定采用“鉛鋅優先浮選—鉛、鋅粗精礦浮磁聯合精選”工藝流程。

2.1 鉛浮選實驗

圖1 鉛浮選實驗流程Fig.1 Lead flotation test flow chart

2.1.1 磨礦細度實驗（礦漿溫度18℃）

磨礦細度是有用礦物單體解離后與脈石礦物分離的前提，磨礦細度不夠，有用礦物沒有充分解離，無法進行有效分選；磨礦細度過細，則會產生大量礦泥，影響精礦質量的提高，實驗結果見圖2。

圖2 磨礦細度實驗結果Fig.2 Test results of grinding fineness

圖2結果表明，隨著磨礦細度增加，鉛鋅互含現象逐漸降低，鉛鋅回收率逐漸提高，磨礦細度越細鉛鋅分離效果越好。說明該礦石方鉛礦與閃鋅礦均較細。綜合考慮，確定磨礦細度為-0.074 mm 80%。

2.1.2 鋅抑制劑種類及用量實驗

對于鉛鋅礦石的分離，選取適宜的鋅礦物抑制劑是至關重要的，這是鉛鋅礦石分離的必要條件，結果見表4。

表4 鋅抑制劑種類試驗結果Table 4 Test results of species of zinc inhibitors

表4 表明，①亞硫酸鈉對方鉛礦抑制作用較強。②石灰對方鉛礦抑制作用也較強，尤其是在pH 值大于10 以后，因此認為使用硫酸鋅作為鋅礦物抑制劑較為合適。

硫酸鋅是閃鋅礦的抑制劑，通常在堿性條件下有抑制作用，硫酸鋅用量實驗結果見圖3。

圖3 硫酸鋅用量實驗結果Fig.3 Test results of dosage of ZnSO4

圖3結果表明，添加少量硫酸鋅有較強的抑制作用，且對方鉛礦的上浮有利，但當硫酸鋅用量超過900 g/t，硫酸鋅用量增加，粗精礦含鋅反而稍微增加，故確定硫酸鋅用量900 g/t 為宜。

2.1.3 石灰用量實驗

石灰是鉛鋅礦石選礦中常用的pH 值調整劑，且是磁黃鐵礦、黃鐵礦的抑制劑，本研究中采用25#黑藥、丁黃藥為捕收劑，考察了不同石灰用量對浮選指標的影響，實驗結果見圖4。

圖4 石灰用量實驗結果Fig.4 Test results of dosage of lime

圖4結果表明，隨著石灰用量的增加，粗精礦鉛品位呈上升趨勢，含鋅呈下降趨勢，但當石灰用量較大時尾礦中鉛品位稍有提高，綜合考慮，確定石灰用量600 g/t 為宜。

2.1.4 25#黑藥用量實驗

在硫化礦浮選過程中，黑藥應用較廣泛，它是僅次于黃藥的捕收劑，具有選擇性高、穩定性好等特點，因此選擇25#黑藥為鉛捕收劑，實驗結果見圖5。

圖5 25#黑藥用量實驗結果Fig.5 Test results of dosage of 25# aerofloat

圖5結果表明，隨著25#黑藥用量增加，鉛回收率呈上升趨勢，但當25#黑藥用量大于20 g/t時，鉛回收率增加幅度變緩，故確定25#黑藥用量20 g/t 為宜。

2.1.5 分散劑水玻璃用量實驗

水玻璃是浮選中最常使用的抑制劑，鉛粗選時加入水玻璃，對石英、硅酸鹽類礦物以及鋁硅酸鹽礦物有很好的抑制作用。水玻璃用量實驗結果見圖6。

圖6 水玻璃用量實驗結果Fig.6 Test results of dosage of water glass

圖6結果表明，隨著水玻璃用量增加，鉛粗精礦品位呈上升趨勢，而鉛回收率基本保持不變，當水玻璃用量大于200 g/t 時，鉛品位上升幅度減小，故確定水玻璃用量200 g/t 為宜。

2.1.6 丁黃藥用量實驗

丁基鈉黃藥是一種捕收能力較強的浮選藥劑，它廣泛應用于各種有色金屬硫化礦的混合浮選中。丁黃藥用量實驗結果見圖7。

圖7 丁黃藥用量實驗結果Fig.7 Test results of dosage of butyl xanthate

圖7結果表明，隨著丁黃藥用量增加，鉛粗精礦品位雖稍有下降，但鉛回收率上升幅度較大，當丁黃藥用量達10 g/t 時，二者基本趨于平穩，故確定丁黃藥用量10 g/t 為宜。

2.2 鋅浮選條件實驗

2.2.1 鋅粗選硫酸銅用量實驗

硫酸銅是常見的閃鋅礦活化劑，硫酸銅用量實驗結果見圖9。

圖9 硫酸銅用量實驗結果Fig.9 Test results of dosage of CuSO4

圖9結果表明，隨著硫酸銅用量增加，鋅回收率呈上升趨勢，當硫酸銅用量大于200 g/t 時，鋅回收率基本不變，故確定硫酸銅用量200 g/t為宜。

2.2.2 丁黃藥用量實驗

丁黃藥是閃鋅礦最常用的捕收劑，其用量實驗結果見圖10。

圖10 丁黃藥用量實驗結果Fig.10 Test results of dosage of butyl xanthate

圖10 結果表明，隨著丁黃藥用量增加，鋅回收率呈上升趨勢，但當丁黃藥用量大于10 g/t 時，鋅回收率上升幅度緩慢，故確定丁黃藥用量10 g/t為宜。

2.2.3 鋅精選石灰用量實驗

盡管鋅粗選段pH 值＞12，但還有部分可選性尚好的黃鐵礦和磁黃鐵礦上浮，因此進行鋅精選石灰用量以得到合格鋅精礦十分必要。石灰用量結果見圖11。

圖11 鋅精選石灰用量實驗結果Fig.11 Test results of dosage of lime for zinc cleaning separation

圖11 表明，隨著石灰用量增加，鋅精礦品位逐步提高，但磁性產品含鋅也升高，即鋅損失增大，綜合考慮確定鋅精選石灰用量1000 g/t 為宜。

2.2.4 磁感應強度對比實驗

磁選是在不均勻磁場中利用礦物之間的磁性差異而使不同礦物實現分離的一種選礦方法，當用重選和浮選不能得到最終精礦時，可用磁選結合其他方法進行分選。磁選-浮選流程實驗只進行磁感應強度對比實驗，浮選條件及流程完全參照鉛鋅優先浮選-鉛、鋅粗精礦浮磁聯合精選。磁感應強度對比實驗結果見表5。

表5 磁感應強度對比實驗結果Table 5 Test results of magnetic induction strength comparison

表6 結果表明，磁感應強度的變化對磁性產品中鉛和鋅的含量及磁性產品的指標影響不大，故確定磁感應強度0.12kA/A·S 進行下步實驗。

2.3 鋅精礦磁選

從浮選實驗結果可以看出，該礦石很難得到鋅品位大于40%的鋅精礦，原因是該礦石磁黃鐵礦含量較高，且磁黃鐵礦浮游活性也高，因此在優先浮選流程中增加磁選作業，以提高鋅精礦品位。

2.4 實驗室小型閉路實驗

在開路和磁選實驗的基礎上，對該礦進行了浮選-浮磁聯合精選閉路試驗，工藝閉路流程為鉛一粗一掃三精，選鉛尾礦選鋅，鋅一粗一掃三精，浮選精礦再經磁選最終得到鉛精礦和鋅精礦。閉路流程及藥劑用量見圖12，實驗結果見表6。

圖12 浮磁聯合精選閉路實驗流程Fig.12 Flow chart of closed-circuit test of flotating-magnetic combined separation

表6 磁選-優先浮選閉路實驗結果Table 6 Results of closed-circuit test of magnetic -priority flotation

3 結 語

（1）該礦多元素分析結果表明，原礦含鉛0.47%、含鋅2.77%，伴生有金、銀等貴金屬礦物，屬復雜多金屬礦共存的硫化礦。

（2）對礦石中的鉛、鋅礦物分別進行了物相分析，結果表明，礦石中鉛、鋅礦物主要是硫化礦物。

（3）根據礦石性質，制定“鉛鋅優先浮選-鉛、鋅粗精礦浮磁聯合精選”的實驗研究工藝流程，在磨礦細度為-0.074 mm 75%條件下，1 粗1 掃3 精選鉛，選鉛尾礦選鋅，1 粗1 掃3 精選鋅，浮選精礦再經磁選，得到鉛品位50.82%、鉛回收率62.59%、含銀343.02 g/t 的鉛精礦；鋅品位45.42%、鋅回收率79.26%、含銀12.73 g/t 的鋅精礦；磁性產品中鉛品位1.38%、鉛回收率4.19%、鋅品位11.83%、鋅回收率6.15%。