鉛精礦中富集銅浮選工藝研究

劉怡彬，陶李偉

（江西銅業集團七寶山礦業有限公司，江西 上高 336400）

1 引言

江西銅業集團七寶山礦業（鉛鋅礦）地處江西省宜春市上高縣境內，是一家以有色金屬采掘加工為主的中型國有礦山企業。1968年始建七寶山鐵礦，鉛鋅選礦廠于1990年建成投產，設計了規模為250t/d的鉛鋅硫全浮選流程，生產鉛精礦、鋅精礦、鉛鋅混合精礦，硫精礦［1］。經過多次改造擴產，選礦生產規模達到800t/d，工藝流程改造為全優先浮選工藝，按銅、鉛、鋅、硫的順序，依次選出銅精礦、鉛精礦、鋅精礦、硫精礦。

七寶山礦石中含有鐵、鉛、鋅、硫、銅、銀、鈷等多種有價元素，礦石性質十分復雜，有用礦物以方鉛礦和閃鋅礦為主，其次為黃銅礦和黃鐵礦。由于礦石中銅礦物性質發生改變，礦物嵌布粒度細，相互間連生緊密，導致單體解離性差，不利于分選［2］。此外，銅浮選藥劑對鉛鋅指標影響較大，銅金屬富集于鉛精礦中，含銅鉛精礦通過冶煉回收。礦石中原礦含銅約0.25%，鉛精礦中銅回收率約47%。為進一步提高鉛精礦富集銅金屬量，本文對鉛銅混合浮選工藝條件進行全面的分析研究，通過試驗，最終采取清潔捕收劑HQ77取代捕收劑苯胺黑藥，同時調整工藝參數，降低鉛精礦鉛品位，鉛精礦含銅由6.39%上升至8.37%，鉛精礦中銅回收率由46.05%上升至55.84%，每年鉛精礦中多富集銅金屬67.3t。

2 礦石性質

七寶山鉛鋅礦屬中溫熱液、充填交代多金屬硫化礦床。礦石主要有黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂、鈷鎳礦物，以及少量的菱鐵礦、白鉛礦、菱鋅礦等金屬礦物。礦物嵌布粒度細，共生組合關系復雜，屬多金屬復雜難選硫化礦［3］。由表1可知，原礦含Cu 0.25%、Pb 1.29%、Zn 2.12%、S 5.16%。

表1 原礦多元素化學分析結果 %

原礦性質及主要礦物嵌布特征如下：

黃銅礦：一般呈半自形、他形粒狀結構，常以細粒集合體與閃鋅礦、方鉛礦緊密共生。黃銅礦交代閃鋅礦形成連晶，或沿閃鋅礦、黃鐵礦裂隙或邊緣交代，有的與黃鐵礦連生，嵌布于脈石礦物中。黃銅礦呈星點狀、脈狀、乳滴狀，嵌布于閃鋅礦中。此外，黃銅礦呈他形星點分布于脈石中或延脈石裂隙交代。黃銅礦交代次生斑銅、銅藍和輝銅礦［4］。

方鉛礦：一般呈自形、他形粒度及不規則狀，往往呈不等粒狀集合體和粒狀集合體與閃鋅礦緊密共生。方鉛礦與閃鋅礦不規則連晶，不均勻地分布于脈石礦物間，粒度微細，鏡下截面寬度大部分＜1μm，即使粉碎至極細，也難以使其單體解離。此外，少量方鉛礦呈星點狀嵌布于閃鋅礦集合體中或交代黃鐵礦［5］。

閃鋅礦：一般呈他形粒狀，細粒集合體居多，常與方鉛礦、黃銅礦緊密共生，呈浸染狀嵌布于脈石礦物粒間。另有少量閃鋅礦呈疏密不均、粒狀不一的浸染狀分布在脈石礦物中。此外，閃鋅礦顆粒內普遍含有難解離的黃銅礦乳滴［6］。

3 生產工藝現狀及影響因素分析

3.1 銅鉛浮選工藝流程

當前的磨礦工藝流程采用兩段磨礦，一段磨礦為一臺Ф2400×3600格子型球磨機和一臺Ф2.4m高堰式單螺旋分級機構成閉路磨礦，一臺Ф1500×3000格子型球磨機和一臺Ф1.2m沉沒式單螺旋分級機構成閉路磨礦；二段磨礦采用兩臺Ф2100×3000溢流型球磨機和兩臺Ф350水力旋流器構成閉路磨礦。

浮選工藝流程為優先浮選流程，其中銅鉛浮選工藝采用一粗三掃五精的工藝，流程圖如圖1所示。粗掃選采用BF-6浮選機，粗選、掃一、掃二、掃三分別為4槽、3槽、2槽、2槽；精選采用BF-2浮選機，精一、精二、精三、精四、精五分別為3槽、3槽、2槽、1槽、1槽。現場藥劑以苯胺黑藥作為捕收劑，硫化鈉、硫酸鋅、亞硫酸鈉作為抑制劑，2#油作為起泡劑。

圖1 磨礦浮選工藝流程圖

3.2 銅、鉛金屬在各產物中的分布

由表2可知，銅金屬有很大一部分會進入鋅精礦中，約占25.62%；銅金屬在硫精礦中的占比也很高，約占13.81%。鉛、銅可浮性差異小，銅金屬在尾礦分布情況與鉛金屬在尾礦分布情況相近。由于銅金屬主要是損失在鋅精礦和硫精礦中，本實驗的主要目的是研究鋅精礦和硫精礦中銅金屬的回收。

表2 鉛、銅金屬分布情況 %

3.3 影響鉛精礦富集銅主要因素分析

根據礦石的性質特征，并根據多年的生產操作經驗，認為影響鉛精礦中銅回收率的主要因素有以下幾個方面：

（1）七寶山鉛鋅礦礦體多、礦層薄、礦石性質不連續、波動大；不同臺階的礦石性質變化大，配礦很難做到礦石性質的穩定。根據生產實踐，這是選礦生產指標波動的最主要原因。

（2）礦石中礦物組成復雜，結構構造多樣。礦石礦物組成類型較多，且銅鉛鋅礦物包裹交代等特征明顯，黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等礦物連生致密，常呈星點狀、浸染狀互相包裹、鑲嵌，導致銅鉛鋅礦物單體解離困難，對選礦極為不利［7］。

（3）礦石中含有少量的次生銅礦物，磨礦過程易產生銅離子，再加上礦物因氧化而產生一些重金屬離子對鋅硫礦物具有活化作用，使得一部分閃鋅礦、黃鐵礦易浮，并難以抑制［7］，使鉛浮選上浮。大量被活化的鋅礦物，造成鉛銅礦物反被抑制，鉛銅金屬回收率下降。

（4）生產時，原礦銅入選品位波動大，尤其是原礦中鉛銅比的變化，導致精礦產品質量波動大，生產不穩定。

（5）選廠采用未經處理的回水進行生產，回水中含有少量金屬離子，增加了銅鉛鋅的分離難度。

針對以上問題，可從以下四個方面進行改善：（1）提高配礦性質的穩定；（2）提高磨礦細度，實現銅鉛鋅礦物較充分的單體解離；（3）尋求高效清潔的捕收劑；（4）適當降低鉛精礦鉛品位，以達到銅鉛協同效應。

4 試驗研究

根據對現場銅鉛浮選工藝研究和銅礦物嵌布、共生及浮選特性，開展了條件影響試驗。本次實驗樣品取自生產現場。

4.1 磨礦細度實驗

由于礦石中礦物嵌布關系復雜、連生緊密，因此磨礦細度的選擇對銅鉛鋅礦物的分選極其重要。首先，開展磨礦細度對比實驗，實驗流程見圖2。

圖2 粗選磨礦細度實驗流程圖

本次試驗以現場藥劑用量為依據。當硫化鈉用量為50g/t，亞硫酸鈉用量為100g/t，硫酸鋅用量為200g/t，苯胺黑藥用量為30g/t，起泡劑用量為20g/t時，磨礦細度-0.074mm含量為65%、70%、80%的試驗結果如表3所示。

由表3可知，磨礦細度-0.074mm含量在70%左右最佳。這說明磨礦細度在70%左右時，銅鉛鋅礦物解離度最好；當磨礦細度超過80%時，礦石開始過磨，指標有小幅下降。目前，現場磨礦細度-0.074mm為68%，相差不大，適度增加磨礦介質即可達到相應效果。

4.2 捕收劑種類試驗

為了提高銅鉛鋅的分離效果，選擇對銅、鉛選擇性強的捕收劑。目前，銅、鉛捕收劑種類較多，較為常用的有乙硫氮、25#黑藥和苯胺黑藥。研究表明，清潔捕收劑HQ77對銅鉛礦物有較好的選擇性［8］，該藥劑為棕褐色液體，有輕微氣味，極易溶于水，可配成任意濃度添加，不會產生硫化氫氣體，達到“清潔生產”要求。試驗分別選取乙硫氮、25#黑藥、苯胺黑藥、HQ77作為捕收劑進行對比。實驗流程圖見圖3。

表3 磨礦細度試驗結果

圖3 粗選捕獲劑種類實驗流程圖

本次試驗磨礦細度-0.074mm采用70%，藥劑用量同上，開展捕收劑種類試驗。試驗結果見表4，HQ77對銅、鉛均有較好的選擇性捕收能力，所獲得的精礦品位和回收率均最高，且含雜較低。因此，選取HQ77作為銅鉛混浮的捕收劑，有利于銅鉛的高效回收。

表4 捕收劑種類試驗結果

4.3 硫酸鋅和亞硫酸鈉用量試驗

銅鉛浮選時，閃鋅礦的抑制是關鍵，硫酸鋅和亞硫酸鈉組合可以產生較好的抑制效果，獲得了廣泛的應用。目前選廠硫酸鋅和亞硫酸鈉用量配比為2:1，取得了較好的效果，試驗按照固定藥劑比例，進行抑制劑用量試驗，實驗流程圖見圖4。

圖4 粗選硫酸鋅和亞硫酸鈉試驗流程圖

本次試驗磨礦細度-0.074mm采用70%，捕收劑選用HQ77，其他藥劑用量同上，開展硫酸鋅和亞硫酸鈉用量試驗。由表5可知，硫酸鋅和亞硫酸鈉用量分別為200g/t、100g/t最佳，對鋅的抑制效果最好。因此，選取200g/t硫酸鋅和100g/t亞硫酸鈉為后續試驗條件。

表5 硫酸鋅和亞硫酸鈉用量試驗結果

4.4 硫化鈉用量試驗

根據生產實踐，加入適量的硫化鈉有利于七寶山鉛鋅礦物分離。為此，開展了硫化鈉用量研究試驗，試驗流程圖見圖5。

圖5 粗選硫化鈉試驗流程圖

本次試驗磨礦細度-0.074mm采用70%，捕收劑選用HQ77，其他藥劑用量同上，開展硫化鈉用量試驗。表6可知，硫化鈉用量為100g/t時，對鋅礦物的抑制效果最好。雖然回收率略有下降，但精礦中鋅的分布率分別降低了10.29%和10.85%。因此，選取硫化鈉用量為100g/t。

表6 硫化鈉用量試驗結果

4.5 開路試驗

根據以上條件，確定開路試驗各項條件和藥劑用量，開路試驗流程為一粗三掃四精，試驗流程圖見圖6。

圖6 銅鉛混合浮選開路試驗流程圖

開路試驗條件：磨礦細度采用-0.074mm含量占70%，硫化鈉用量為100g/t，亞硫酸鈉為100g/t，硫酸鋅為200g/t，HQ77為30g/t，2#油為20g/t，精選主要用硫酸鋅和亞硫酸鈉或硫化鈉配合作為抑制劑。由表7可知，銅鉛混合浮選開路試驗經過4次精選，可獲得鉛精礦鉛品位55.10%，含鋅6.33%，含銅9.13%，經過3次掃選后，尾礦含鉛降至0.26%，含銅降至0.06%，鉛、銅在尾礦的損失率分別為15.24%、16.77%。

表7 開路試驗結果

4.6 閉路試驗

根據以上條件試驗，確定閉路試驗各項條件和藥劑用量，閉路試驗流程采用一粗三掃五精，試驗流程圖見圖7。

圖7 銅鉛混合浮選閉路試驗流程

閉路試驗根據開路試驗條件確定，由于精礦品位較差，且實際生產為5次精選，增加1次精選，具體藥劑用量同上。由表8可知，采用清潔捕收劑HQ77獲得了鉛精礦含銅8.95%，含鉛45.19%，含鋅7.86%，銅回收率69.82%，鉛回收率74.21%的指標。鉛精礦鉛品位低主要是現場生產添加了活性炭來提高精礦品位，試驗中未添加。

表8 閉路試驗結果

5 現場應用實踐

5.1 現場應用

由于七寶山礦石性質變化大，為了更好地對實驗進行比較，現場試驗半個月進行一次藥劑調換。調試過程中，藥劑HQ77選擇性較好，粗選循環量明顯降低。同時，鉛精礦鉛品位降低，這是鉛精礦含銅升高導致，在保證鉛含鋅7%以下的情況下，適當調整鉛精礦鉛品位。

表9 現場試用生產指標 %

由表9可知，現場使用捕收劑HQ77后，在保持鉛精礦鉛回收率基本不變的情況下，獲得的鉛精礦含銅由6.39%上升至8.38%，鉛精礦中銅回收率由46.05%上升至55.85%，相比提升了9.79%。

5.2 經濟效益分析

在試驗過程中，與苯胺黑藥相比，清潔捕收劑HQ77用量與之相差不大，且兩種藥單價也相差不大。由于HQ77的選擇性更強，抑制劑（硫酸鋅和亞硫酸鈉）略有減少。試驗交叉進行，且時間較短，藥劑成本基本無變化。

選廠鉛精礦中銅金屬通過冶煉回收，鉛精礦含銅大于8%，銅金屬為有價元素，一般按50%計價。選廠每年處理原礦量約27.5萬t，原礦含銅約0.25%，使用清潔捕收劑HQ77后鉛精礦中銅回收率上升9.79%。銅金屬價格按50000元/t計算，每年產生經濟效益可達168.3萬元。

6 結論

（1）相比于常規捕收劑，藥劑HQ77具有選擇性好，捕收力強的特點，能有效提高鉛、銅回收率。

（2）采用新型捕收劑HQ77，同時調整工藝條件，適當降低鉛精礦鉛品位，在保持鉛精礦鉛回收率基本不變的情況下，鉛精礦中銅回收率上升了9.79%，預計每年可產生經濟效益約168.3萬元。

（3）七寶山礦石性質變化大，要穩定生產指標，難度很大，下一步應從源頭配礦的穩定性著手。

（4）清潔捕收劑HQ77替代現場使用的藥劑苯胺黑藥，改善了作業環境，實現了清潔生產。