貴州丹寨鉛鋅多金屬硫化礦資源的高效回收試驗

王曉慧 梁友偉 惠 博 龔大興

（1.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041；2.中國地質調查局金屬礦產資源綜合利用技術研究中心，四川 成都 610041）

鉛鋅多金屬硫化礦主要產于中、低溫熱液碳酸鹽裂隙充填和交代礦床中，依據礦物的共生關系，主要有鉛鋅、鉛鋅硫等硫化礦。該類型礦石中主要金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、鐵閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等；非金屬礦物主要有方解石、白云石、石英、重晶石、螢石等。由于鉛、鋅、硫等硫化礦物與脈石礦物表面具有不同的疏水性，常用浮選法分離。但是由于礦物間共生關系緊密，嵌布粒度較細且不均勻，增加了鉛鋅浮選分離難度［1-3］。

由于方鉛礦比閃鋅礦可浮性好，方鉛礦被抑制后難以活化，且在鉛鋅、銅鉛鋅、鉛鋅硫等多金屬礦中，鉛的含量通常比鋅硫低，國內外廣泛采用“抑鋅浮鉛”來實現鉛鋅礦物的分離提純。過去，“抑鋅浮鉛”主要采用氰化物法，其具有操作穩定、分離效果好等優點，但因氰化物有劇毒而被逐漸棄用。目前，國內外選礦廠抑制閃鋅礦的藥劑種類較多，多采用以硫酸鋅為主、配合其他藥劑的方法來抑制閃鋅礦。在鋅硫分離中，雖然黃鐵礦的天然可浮性優于閃鋅礦，但由于前者屬低附加值礦物，含量又高，常采用石灰法來抑硫浮鋅，鋅礦物的活化多采用硫酸銅［4-6］。

貴州丹寨地區鉛鋅礦資源儲量大，礦石中可供選礦回收的主要元素為Pb、Zn，其品位分別為0.69%、11.04%；該礦石中主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦，脈石礦物主要為硅酸鹽類，含微量的黏土礦物。石英為主要的脈石礦物，還有少部分的白云石。閃鋅礦及方鉛礦常緊密連生，且部分方鉛礦呈稀疏浸染狀構造分布于脈石中。此外，礦石中鎘、鍺、鎵等微量元素達到鉛鋅礦床伴生有益組分評價標準［7］，在選礦過程中需考慮綜合回收。由于該資源現有開發利用工藝指標較低，因此，對有代表性鉛鋅礦石開展礦石性質及綜合回收評價研究尤為必要。

在礦石工藝礦物學研究的基礎上，本研究采用“一段磨礦—鉛優先浮選—選鉛尾礦選鋅—選鋅尾礦回收石英”的工藝流程，以硫酸鋅及亞硫酸鈉作為閃鋅礦組合抑制劑、25號黑藥及乙硫氮為方鉛礦組合捕收劑，實現了方鉛礦和閃鋅礦的有效分離回收，礦石中的鎘、鍺、鎵等微量元素則較好地富集在鋅精礦中；采用無氟工藝回收尾礦中的石英，獲得了平板玻璃級的石英產品，使得尾礦排放量減少約40%。

1 原礦性質

原礦主要化學成分、礦物組成及含量分別見表1、表2。

注：帶“*”的品位單位為“g/t”。

由表1可知，礦石中可供選礦回收的主要元素為Pb、Zn，含量分別為0.69%、11.04%。礦石中Cd、Ge、Ga元素達到鉛鋅礦床伴生有益組分評價標準，需要進行綜合回收評價。

由表2可知，礦石中的金屬礦物為方鉛礦及閃鋅礦，總量為15.83%；非金屬礦物主要為硅酸鹽類，其中石英占礦物總量的56.21%，白云母占礦物總量的15.20%；其他礦石含量為2.19%。

工藝礦物學研究還表明，礦石中的方鉛礦常呈自形、他形粒狀或者集合體產出，粒度變化非常大，大者粒度可達2 mm，小者粒度小于0.01 mm；礦石中的閃鋅礦為主要有用礦物，大部分單晶粒度小于0.2 mm，一般為他形粒狀集合體，粗細不一，和方鉛礦緊密共生，礦石中可觀測到粒狀結構及交代殘余結構。

2 浮選試驗

在礦石工藝礦物學研究的基礎上，基于國內外鉛鋅硫化礦選別工藝技術現狀，本研究擬定采用的原則流程為：先浮選方鉛礦，再浮選閃鋅礦，最后回收石英，即采用“一段磨礦—鉛優先浮選—選鉛尾礦選鋅—選鋅尾礦回收石英”的依次優先浮選工藝流程。

2.1 磨礦細度試驗

在鉛、鋅礦物分離時，礦石磨礦細度是極其重要的影響因素，因此試驗首先考察磨礦細度對鉛鋅分離、回收的影響。試驗流程見圖1，試驗結果見表3。

由表3可知，提高磨礦細度，鉛、鋅粗精礦產率逐漸增大，鉛粗精礦鉛品位逐漸降低，鉛回收率呈先升高后降低的趨勢，鋅含量呈逐漸下降的趨勢。綜合選礦指標和磨礦成本，初步確定磨礦細度為-0.074 mm占70%。

2.2 鉛鋅分離抑制劑比選試驗

抑制劑對改善捕收劑在礦物表面的選擇性吸附，提高浮選分離的選擇性具有重要的意義。采用優先浮選工藝進行鉛鋅分離時，鋅抑制劑的抑制能力及選擇性顯得尤為重要，在使用硫酸鋅作為主抑制劑的基礎上，為考察其與其他抑制劑的組合使用效果，進行了各抑制劑組分比選試驗，具體試驗流程及條件見圖2，試驗結果見表4。

由表4可知，礦石中的鋅礦物可浮性好，要實現鉛、鋅礦物的有效分離比較困難。當采用硫酸鋅+碳酸鈉為組合抑制劑時，鉛精礦鋅含量反而高于原礦鋅品位；當采用硫酸鋅+硫化鈉+亞硫酸鈉為組合抑制劑時，對鋅礦物的抑制效果最好，鉛精礦鋅含量最低。但是，鉛精礦回收率降幅明顯。綜合考慮，試驗初步確定在硫酸鋅+亞硫酸鈉組合抑制劑基礎上進行其他選礦工藝參數優化試驗。

2.3 方鉛礦浮選試驗

在確定了礦石磨礦細度及鉛鋅分離抑制劑的基礎上，開展了詳細的選鉛條件試驗。通過選鉛條件試驗發現，組合抑制劑亞硫酸鈉+硫酸鋅適宜的用量為1 500+1 500 g/t，捕收劑25號黑藥的用量為15 g/t，乙硫氮適宜的用量為10 g/t。

在確定了方鉛礦浮選藥劑制度后，采用1粗1精浮選流程進行了鉛浮選綜合條件試驗，具體試驗流程及條件見圖3，試驗結果見表5。

由表5可知，鉛精礦的富集比較高，通過1次鉛精選作業即可獲得高品位的鉛精礦產品。

2.4 閃鋅礦浮選試驗

在確定了方鉛礦浮選藥劑制度的基礎上，對1粗1掃選鉛尾礦進行了選鋅條件試驗。

閃鋅礦浮選一般受礦漿pH值影響比較明顯，且在pH值為10左右時浮選效果較好，通常采用石灰作為礦漿pH調整劑［1］。然而本次試驗的礦石硫礦物含量較低，因此試驗不添加石灰，在自然pH值下進行鋅礦物回收。由于選鉛過程中閃鋅礦被抑制，選鋅時需要活化，而硫酸銅是閃鋅礦常用且有效的活化劑。后續活化劑、捕收劑種類及用量試驗確定的活化劑硫酸銅用量為300 g/t、捕收劑丁基黃藥用量為100 g/t。

在確定了閃鋅礦浮選藥劑制度后，采用1粗1掃2精浮選工藝流程進行了鋅浮選綜合條件試驗，試驗流程及條件見圖4，試驗結果見表6。

由表6可知，選鋅作業在自然pH值條件下，添加活化劑CuSO4，獲得了良好的浮選分離指標，鋅精礦鋅品位達59.25%、鋅作業回收率達到96.07%，中礦鋅品位均較低，鋅選別作業目的礦物的富集比及作業效率較為理想。

2.5 鉛鋅硫化礦浮選閉路試驗

在開路試驗的基礎上，以硫酸鋅+亞硫酸鈉為鋅組合抑制劑、25號黑藥+乙硫氮為鉛組合捕收劑，采用一段磨礦、鉛優先浮選、選鉛尾礦選鋅工藝流程完成了鉛鋅硫化礦浮選閉路試驗，詳細的藥劑條件及流程見圖5，閉路試驗結果見表7。

注：帶“*”的品位單位為“g/t”。

由表7可知，浮選閉路試驗獲得的指標為：鉛精礦鉛品位58.11%、鉛回收率81.38%；鋅精礦鋅品位57.21%、鋅回收率97.19%；此外，鎘、鍺及鎵元素均富集在鋅精礦中，鎘回收率高達98.02%、鍺回收率為83.82%、鎵回收率為70.94%。閉路試驗綜合回收指標優異。

2.6 尾礦綜合回收石英試驗

鉛鋅尾礦有價元素綜合回收利用不但可以提高尾礦的綜合利用率，實現經濟價值；同時可以減少尾礦堆存量，緩解環境壓力。本試驗鉛鋅分離回收的尾礦中SiO2含量達到80.98%，為此，進行了石英回收的工藝研究。

由于浮選尾礦中的主要礦物石英與長石表面化學性質相似，常規情況下難以實現二者的有效分選。為了高效富集尾礦中的石英以獲得石英精礦，采用預先脫泥—再磨—反浮選工藝進行了石英回收試驗，試驗流程見圖6，試驗結果見表8。

由表8可知，針對鉛鋅尾礦粒度較粗、礦泥含量高的特點，采用脫泥—再磨—反浮選工藝流程，最終獲得SiO2含量90.84%的石英精礦，實現尾礦減量超過40%。該石英精礦產品符合平板玻璃的原材料標準。本試驗回收石英礦物采用無氟工藝，為環境友好型工藝。

3 結論

（1）貴州丹寨地區鉛鋅硫化礦中鉛、鋅品位分別為0.69%、11.04%，并伴生221 g/t的鎘、27.4 g/t的鍺、59 g/t的鎵等有益組分，具有較大的綜合回收價值。礦石中方鉛礦的含量不高，常呈自形或他形粒狀或者集合體產出，粒度變化非常大，大者粒度可達2 mm，小者粒度小于0.01 mm，礦石中的閃鋅礦為主要有用礦物，大部分單晶粒度小于0.2 mm，一般為他形粒狀集合體，粗細不一，和方鉛礦緊密共生。

（2）在礦石工藝礦物學研究的基礎上，綜合回收試驗以硫酸鋅+亞硫酸鈉為鋅組合抑制劑、25號黑藥+乙硫氮為鉛組合捕收劑，采用一段磨礦—鉛優先浮選—選鉛尾礦選鋅—鉛鋅尾礦綜合回收石英工藝流程，閉路試驗獲得的鉛精礦鉛品位為58.11%、鉛回收率81.38%；鋅精礦鋅品位為57.21%、鋅回收率97.19%；鎘、鍺及鎵元素均富集在鋅精礦中，鎘回收率為98.02%，鍺回收率為83.82%、鎵回收率為70.94%，獲得了優異的綜合回收指標。

（3）針對鉛鋅尾礦粒度較粗、礦泥含量高的特點，采用脫泥—再磨—反浮選工藝流程，最終獲得SiO2含量90.84%的石英精礦，該石英精礦符合平板玻璃的原材料標準。尾礦減量超過40%，較好地實現了尾礦資源化、減量化。