某高砷鉛精礦降砷試驗研究*

高連啟，張紅英，劉 進，劉志成，惠世和，郎召有

（1.馳宏科技工程股份有限公司，云南 曲靖 655000；2.廣東省科學院資源利用與稀土開發研究所，廣東 廣州 510650）

目前，國內外廣大選礦科研工作者對含砷鉛精礦采用浮選工藝降砷進行了大量研究，也取得了一定的成果，但主要是針對與毒砂為主的砷礦物的分離研究，對晶格中含砷的灰硫砷鉛礦類的除砷研究未見報導[1-3]。隨著全球礦產資源量的日益減少，以及國家環保政策的日趨嚴格，尋求一種能使難以分離的以灰硫砷鉛礦類高砷鉛礦物與方鉛礦分離達到除砷的技術具有重大意義[1-4]。灰硫砷鉛礦是一種晶格含砷鉛礦物，As含量一般為8%～12%，其理化性質與方鉛礦相似，在浮選過程中易進入鉛精礦造成砷含量大于0.5%，使鉛精礦冶煉過程中砷轉化成砷化氫、亞砷酸鹽以及有機砷化合物等，造成設備腐蝕、環境污染等環保問題[5-6]。

云南某鉛鋅礦石，鉛、鋅為主要回收對象，并綜合回收銀。由于原礦中含有一定的灰硫砷鉛礦，所得鉛精礦含砷常達1%左右。針對此礦石中含砷礦物的特點，在探索試驗基礎上，研究采用TH抑鉛浮砷，以A1為捕收劑進行砷鉛分離，可獲得較好的降砷技術指標，可實現鉛精礦降砷提質的技術目標，為礦山企業降砷提質、清潔環保生產提供技術依據[7-8]。

1 給礦性質分析

研究對象為選廠鉛精礦（以下簡稱給礦），含Pb 65.52%，含Zn 3.93%，含As 0.86%。給礦中主要礦物為方鉛礦、鉛礬、灰硫砷鉛礦、閃鋅礦及黃鐵礦，其占有率分別為63.29%、6.55%、9.51%、5.44%、14.78%，合計99.57%。

給礦中砷的賦存狀態見表1。砷的賦存狀態結果可見，砷主要存在于灰硫砷鉛礦中（占有率達85.07%），因此，主要目的礦物是灰硫砷鉛礦。

表1 砷在鉛精礦中的平衡分配Tab.1 Balanced distribution of arsenic in lead concentrate%

鉛精礦中主要砷、鉛、鋅礦物的粒度分析見表2。鉛精礦中砷、鉛、鋅礦物的粒度均較細，-0.08 mm粒級范圍的灰硫砷鉛礦、方鉛礦、閃鋅礦分別占96.98%、96.68%、94.94%。

表2 鉛精礦主要砷、鉛、鋅礦物粒度組成Tab.2 Granularly composition of major arsenic,lead,zinc minerals in lead concentrate

鉛精礦中主要含砷礦物灰硫砷鉛礦的解離度測定見表3。灰硫砷鉛礦的解離度測定結果可見，該鉛精礦中灰硫砷鉛礦的單體解離度為88.26%，未解離的灰硫砷鉛礦主要與方鉛礦、黃鐵礦、閃鋅礦和鉛礬連生。

表3 鉛精礦中灰硫砷鉛礦解離度測定結果Tab.3 Liberation degree testing results of jordanite in lead concentrate

鉛精礦中鉛的賦存狀態見表4。鉛精礦中鉛主要存在于方鉛礦中（占原礦總鉛量的82.24%），其次存在于灰硫砷鉛礦中（鉛占有率達10.75%）。灰硫砷鉛礦中鉛、砷以晶格形態存在，物理選礦方法無法使其分離，因此，本研究的主要目標是分離鉛精礦中灰硫砷鉛礦，這部分鉛在分離過程中將進入以灰硫砷鉛礦為主的高砷鉛精礦中。

表4 鉛在鉛精礦中的平衡分配Tab.4 Balanced distribution of lead in lead concentrate %

2 試驗方案的制定

給礦中砷超標的主要原因是灰硫砷鉛礦含量較高，因此，灰硫砷鉛礦與方鉛礦的分離是降砷提質的主要研究目標。灰硫砷鉛礦是一種晶格含砷鉛礦物，As含量一般為8%～12%，其理化性質與方鉛礦相似，均無磁性，比重接近，無法采用磁選或重選進行分離，只能采用浮選法分離灰硫砷鉛礦與方鉛礦。

試驗給礦中砷、鉛、鋅礦物的嵌布粒度均較細，-0.08 mm粒級范圍的灰硫砷鉛礦、方鉛礦、閃鋅礦分別占96.98%、96.68%、94.94%。同時，該鉛精礦中灰硫砷鉛礦的單體解離度為88.26%，解離情況相對較好，因此，可不再磨。

因此，降砷提質研究的關鍵，是采用有針對性的藥劑制度加大方鉛礦與灰硫砷鉛礦可浮性差異，并使之浮選分離。

3 試驗結果及討論

針對方鉛礦與灰硫砷鉛礦的分離，前期做了大量的探索試驗，結果表明，采用合適的藥劑制度，灰硫砷鉛礦的可浮性優于方鉛礦。試驗流程見圖1。

圖1 降砷提質試驗工藝流程Fig.1 Process flow of arsenic reduction and quality improvement

3.1 脫藥試驗研究

鉛精礦礦物表面附著大量的捕收劑，直接進行砷鉛分離試驗，砷鉛分離效果差，需在浮選分離前進行脫藥處理。硫化礦常用的脫藥方式包括硫化鈉脫藥和活性炭脫藥。為考查上述兩種脫藥方式對砷鉛分離的影響，分別進行了硫化鈉與活性碳脫藥用量條件試驗，試驗流程見圖1，試驗結果見圖2和圖3。

圖2 Na2S用量試驗結果Fig.2 Na2S dosage test results

圖3 活性炭用量試驗結果Fig.3 Activated carbon dosage test results

從圖2、圖3可以看出，與Na2S相比，活性炭脫藥時，所得高砷鉛精礦中As品位和回收率低，脫藥效果較差，所以選定Na2S作脫藥劑。隨著Na2S用量的增加，高砷鉛精礦中As的品位上升，As回收率下降，Na2S用量增加到1 000 g/t時，高砷鉛精礦中As的品位趨于穩定，但As回收率繼續下降，因此，Na2S用量以1 000 g/t為宜。

3.2 抑制劑試驗研究

降砷技術的關鍵點之一在于抑制劑的選擇，常用硫化礦抑制劑有以下幾類：①無機抑制劑：如石灰、銨鹽類、亞硫酸鹽類、硫代硫酸鹽、硫化鈉、氫氧化鈉等；②有機抑制劑：如糊精、腐植酸鈉（銨）、丹寧、聚丙烯酰胺、木質素磺酸鹽等；③氧化劑型抑制劑：如雙氧水、次氯酸鈉、高錳酸鉀、二氧化錳、漂白粉、過氧二硫酸鉀、重鉻酸鉀等；④組合抑制劑：采用不同類型的多重組合抑制劑。針對礦物性質復雜、降砷要求較高的礦物，通常采用組合抑制劑。本研究所要分離目的礦物可浮性相似，分離難度大，進行了各種類型的抑制劑對比試驗，最終采用組合抑制劑TH，效果明顯。抑制劑TH用量試驗流程見圖1，試驗結果見4。

圖4試驗結果可見，隨著TH用量的增加，高砷鉛精礦中As的品位上升，As回收率也上升，TH用量達到4 500 g/t并繼續增加，高砷鉛精礦中As的品位變化較小，但As回收率明顯下降，因此，TH用量以4 500 g/t為宜。

圖4 TH用量試驗結果Fig.4 TH dosage test results

3.3 捕收劑試驗研究

對于理化性質相似的硫化礦物浮選分離，目前含砷礦物與銅、鉛、鋅硫化礦分離的主要研究方向之一就是高效捕收劑的選擇。鉛精礦降砷提質捕收劑種類和用量試驗進行了SN-9、丁黃藥、乙黃藥、丁胺黑藥、A1（棕色透明油狀液體捕收劑，具有捕收和起泡能力，對含砷鉛礦具有較好的選擇性）的對比，其中捕收劑為SN-9、丁黃藥、乙黃藥時，同時添加2#油25 g/t。采用Na2S作為脫藥劑，TH作為抑制劑，對比試驗結果表明，捕收劑A1效果最好。A1用量試驗流程見圖1，試驗結果見圖5。

圖5 A1用量試驗結果Fig.5 Al dosage test results

圖5試驗結果可見，隨著A1用量的增加，高砷鉛精礦中As的品位下降，As回收率上升，A1用量增加到120 g/t之后，高砷鉛精礦中As的品位繼續下降，但As回收率變化較小，因此，A1用量以120 g/t為宜。

3.4 降砷閉路試驗

對含砷超標的鉛精礦，采用一次粗選、兩次掃選、兩次精選的工藝流程抑鉛浮砷，閉路試驗流程見圖6，試驗結果見表5。

表5 鉛精礦降砷提質閉路試驗結果Tab.5 The closed circuit test results of arsenic reduction and quality improvement of lead concentrate %

圖6 鉛精礦降砷提質閉路試驗工藝流程Fig.6 The closed circuit test process flow of arsenic reduction and quality improvement of lead concentrate

鉛精礦降砷試驗以Na2S進行脫藥、組合藥劑TH為抑制劑，并以A1為捕收劑進行砷鉛分離抑鉛浮砷，閉路試驗獲得了含鉛63.43%、鉛作業回收率89.30%、含砷0.38%的低砷鉛精礦，試驗指標良好，降砷效果明顯。

3.5 高砷鉛精礦浸出

浮選分離所得的高砷鉛精礦主要以灰硫砷鉛礦等形式存在。針對灰硫砷鉛礦類晶格含砷礦物，不能通過物理方法使鉛、砷分離，但可通過“浸出”等化學方法使其分離。本研究對高砷鉛進行浸出，得到鉛浸出率90.55%的結果。

4 結語

1）對含砷的鉛精礦用Na2S進行脫藥后，再采用組合抑制劑TH及選擇性捕收劑A1可以有效的抑鉛浮砷，達到理化性質相似的灰硫砷鉛礦與方鉛礦浮選分離的目的，獲得含砷0.4%以下的低砷鉛精礦；

2）對于灰硫砷鉛礦類晶格含砷礦物，可通過“浸出”等化學方法使鉛、砷分離；

3）降砷工藝中采用無石灰工藝，可避免石灰造成的設備腐蝕結垢等問題，并有益于伴生貴金屬的綜合回收；

4）對于復雜含砷礦物造成的精礦砷超標的高砷鉛精礦，此工藝可達到很好的降砷效果，可推廣應用到類似礦山的降砷研究，為礦山企業降砷提質、清潔環保生產提供了技術依據。