胡曉星，朱陽(yáng)戈，鄭桂兵

(礦冶科技集團(tuán)有限公司礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100160)

鉛鋅礦作為重要的有色金屬礦產(chǎn)資源，廣泛用于機(jī)械、冶金、化工、輕工業(yè)、電氣和醫(yī)藥等領(lǐng)域，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)原料[1-2]。我國(guó)的鉛鋅資源豐富，以硫化礦資源為主。雖然鉛鋅硫化礦物的浮選已在工業(yè)上成熟應(yīng)用，但不同鉛鋅硫化礦床礦石性質(zhì)差異顯著，往往由于礦石嵌布關(guān)系復(fù)雜、共伴生有價(jià)組分種類多、脈石礦物性質(zhì)差異大等特點(diǎn)，仍需對(duì)其選礦工藝與藥劑制度進(jìn)行深入探討[3-4]。研究者根據(jù)有用礦物的嵌布特點(diǎn)、種類以及主要回收元素的含量、價(jià)值等，開發(fā)出多種浮選工藝流程，包括優(yōu)先浮選流程、混合浮選流程、等可浮浮選流程、分速分支浮選流程、電位調(diào)控浮選等[5-7]。含銀的硫化鉛鋅礦[8-11]是一種典型的鉛鋅礦資源，我國(guó)在鉛鋅礦中共伴生銀的儲(chǔ)量占全國(guó)銀儲(chǔ)量的60%以上。對(duì)于含銀鉛鋅礦資源，實(shí)現(xiàn)鉛鋅高效富集與分離的同時(shí)，使銀資源盡可能在鉛精礦中富集是該類型資源高效綜合利用的關(guān)鍵。生產(chǎn)中常采用鉛鋅順序優(yōu)先浮選工藝，近年來針對(duì)鉛部分優(yōu)先-鉛鋅混合浮選工藝也有諸多研究。溫凱等[12]對(duì)云南某含Pb 0.77%、Zn 2.13%、Ag 15.46 g/t的硫化鉛鋅礦采用鉛鋅順序優(yōu)先浮選流程，獲得了Pb品位50.36%、Ag品位965.47 g/t、Pb回收率82.41%、Ag回收率78.69%的鉛精礦，鋅精礦Zn品位41.21%、Zn回收率87.45%。王李鵬等[13]對(duì)某含Pb 2.23%、Zn 3.28%、Ag 293.1 g/t的鉛鋅礦采用鉛部分優(yōu)先-鉛鋅混合浮選工藝流程，獲得了Pb品位70.30%、Ag品位5 886.55 g/t、Pb回收率48.27%、Ag回收率30.65%的鉛精礦，鉛鋅混合精礦Pb、Zn、Ag品位分別為15.24%、45.06%、2 846.36 g/t，回收率分別為46.38%、93.25%、65.67%，Pb、Ag總回收率為94.65%、96.32%，較大限度地回收了鉛和銀。

甘肅某含銀硫化鉛鋅礦中主要金屬礦物嵌布粒度較細(xì)、共生關(guān)系緊密，鉛鋅分離難度較大，同時(shí)鉛品位低、鋅品位高，伴生銀含量較低。本研究采用鉛鋅順序優(yōu)先浮選工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定合適的藥劑制度，為該資源的高效綜合利用提供技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)研究方法

1.1 礦樣制備與礦石性質(zhì)

本實(shí)驗(yàn)所用的礦樣采自甘肅某礦山，礦石經(jīng)過顎式破碎機(jī)粗碎、對(duì)輥細(xì)碎后，用篩子篩分到小于2 mm的粒級(jí)，然后采用分堆法混勻，并取綜合樣進(jìn)行主要化學(xué)成分分析。浮選試驗(yàn)時(shí)，每次取1 000 g礦樣在體積為3 L的XFD型掛槽式浮選機(jī)中進(jìn)行試驗(yàn)。

礦石的主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。礦石中鉛、鋅的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2和表3。 由表1～3可以看出，礦石中主要有價(jià)元素Pb、Zn的品位分別為1.74%和2.86%，伴生元素Ag含量為24.44 g/t，可在浮選過程中綜合回收。該礦樣為原生硫化礦石，礦石中鉛、鋅氧化率較低，分別為1.81%、0.71%。

礦石中主要有用礦物為方鉛礦和閃鋅礦，其他金屬礦物包括磁鐵礦和黃鐵礦等，脈石礦物主要為石英、方解石等。方鉛礦呈不規(guī)則狀產(chǎn)出，與閃鋅礦緊密共生，閃鋅礦主要以不規(guī)則的集合體、他形顆粒塊結(jié)構(gòu)嵌布在方解石中。方鉛礦為主要載銀礦物，部分銀分布于閃鋅礦和脈石中。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Multi-element chemical analysis results of raw ore

表2 原礦鉛的化學(xué)物相分析結(jié)果Table 2 Lead phase analysis results of raw ore

表3 原礦鋅的化學(xué)物相分析結(jié)果Table 3 Zinc phase analysis results of raw ore

1.2 藥劑

試驗(yàn)涉及捕收劑包括乙黃藥、丁黃藥、苯胺黑藥、酯105和BK919，調(diào)整劑包括石灰、硫酸鋅、亞硫酸鈉和硫酸銅，BK204為起泡劑。捕收劑和起泡劑均為工業(yè)純，其中，BK919和BK204為礦冶科技集團(tuán)有限公司自產(chǎn)藥劑。調(diào)整劑均為化學(xué)純?cè)噭?/p>

2 試驗(yàn)研究

由于方鉛礦的可浮性優(yōu)于閃鋅礦，而共伴生銀礦物的主要載體為方鉛礦，本研究采用鉛鋅順序優(yōu)先浮選的工藝流程，優(yōu)先浮選鉛礦物，選鉛尾礦再選鋅，銀礦物在鉛精礦中綜合回收，試驗(yàn)過程中盡可能提高鉛精礦的品位和回收率，以提高銀的綜合回收效果。

2.1 鉛粗選試驗(yàn)

2.1.1 磨礦細(xì)度對(duì)鉛浮選的影響

以石灰為調(diào)整劑，考察了磨礦細(xì)度對(duì)鉛浮選效果的影響。實(shí)驗(yàn)過程中添加500 g/t石灰到磨機(jī)中與原礦充分作用，添加抑制劑硫酸鋅500 g/t，捕收劑BK919 60 g/t，浮選時(shí)間為7 min，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。 試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度增加，鉛精礦中Pb品位和Pb回收率均逐漸升高，磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級(jí)占90%時(shí)，鉛粗精礦Pb品位和Pb回收率均達(dá)到最高，分別為43.44%和74.35%，體現(xiàn)了鉛鋅礦物在礦物中嵌布粒度細(xì)的性質(zhì)。而磨礦細(xì)度為-0.074 mm粒級(jí)占80%時(shí)，鉛粗精礦的Pb回收率僅比90%細(xì)度低約兩個(gè)百分點(diǎn)。 綜合考慮分選指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)成本，確定在磨礦細(xì)度-0.074 mm粒級(jí)占80%的條件下開展后續(xù)鉛鋅浮選條件試驗(yàn)。

圖1 磨礦細(xì)度對(duì)鉛粗選指標(biāo)的影響Fig.1 Effect of grinding fineness on lead roughing flotation

2.1.2 石灰用量對(duì)鉛浮選的影響

試驗(yàn)考察了石灰用量對(duì)鉛浮選的影響。固定試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%，抑制劑硫酸鋅500 g/t，捕收劑BK919 60 g/t，浮選時(shí)間7 min，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。結(jié)果表明，不加石灰或石灰用量較小時(shí)，鉛粗精礦的Pb品位和Pb回收率均較高，同時(shí)鋅在鉛浮選作業(yè)的損失較少。隨著石灰用量的增加，鉛粗精礦中鋅的互含率明顯增大，說明該礦石鉛浮選作業(yè)可在較低pH值環(huán)境中進(jìn)行，后續(xù)試驗(yàn)確定不添加石灰，在自然pH值環(huán)境中進(jìn)行鉛浮選。

2.1.3 捕收劑種類對(duì)鉛浮選的影響

考察不同捕收劑對(duì)鉛浮選的影響。固定試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%，抑制劑硫酸鋅500 g/t，捕收劑用量均為60 g/t，部分沒有起泡功能的捕收劑搭配適量起泡劑使用，浮選時(shí)間7 min，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。試驗(yàn)結(jié)果表明，相同捕收劑用量下，各種捕收劑對(duì)鉛礦物的捕收能力不同，其中BK919作為鉛浮選捕收劑，兼具捕收能力強(qiáng)和選擇性好的特點(diǎn)，后續(xù)試驗(yàn)確定使用BK919作為捕收劑。

圖2 石灰用量對(duì)鉛粗選指標(biāo)的影響Fig.2 Effect of lime dosage on lead roughing flotation

圖3 捕收劑種類對(duì)鉛粗選指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of collector’s type on lead roughing flotation

2.1.4 硫酸鋅用量對(duì)鉛浮選的影響

硫酸鋅是鉛浮選時(shí)鋅礦物的有效抑制劑，為此考察硫酸鋅用量對(duì)鉛浮選效果的影響。固定試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%，捕收劑BK919 60 g/t，浮選時(shí)間7 min，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。由圖4可知，隨著硫酸鋅用量的增加，鉛粗精礦中Zn含量和Zn回收率逐漸降低，而Pb回收率受到的影響較小。綜合考慮，選取硫酸鋅用量為1 000 g/t比較合適，此時(shí)鉛粗精礦的Pb品位為30.19%，Zn含量為11.50%。

2.1.5 亞硫酸鈉用量對(duì)鉛浮選的影響

為加強(qiáng)對(duì)閃鋅礦的抑制，考察了在硫酸鋅用量為1 000 g/t情況下與亞硫酸鈉組合使用對(duì)鉛浮選的影響。其他浮選條件為：磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%，捕收劑BK919 60 g/t，浮選時(shí)間7 min，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。由圖5可知，亞硫酸鈉與硫酸鋅組合使用會(huì)進(jìn)一步提高鉛浮選的選擇性，亞硫酸鈉用量為500 g/t時(shí)，鉛粗精礦的Pb品位可以達(dá)到35.10%，而Pb回收率變化不大，Zn回收率最低，且Zn含量降低到9.75%。后續(xù)試驗(yàn)亞硫酸鈉用量以500 g/t為宜。

圖4 硫酸鋅用量對(duì)鉛粗選指標(biāo)的影響Fig.4 Effect of zinc sulfate dosage on lead roughing flotation

圖5 亞硫酸鈉用量對(duì)鉛粗選指標(biāo)的影響Fig.5 Effect of sodium sulfite dosage on lead roughing flotation

2.1.6 捕收劑BK919用量對(duì)鉛浮選的影響

試驗(yàn)考察了捕收劑BK919用量對(duì)鉛浮選效果的影響。固定試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度為-0.074 mm占80%，組合抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為1 000+500 g/t，浮選時(shí)間7 min。試驗(yàn)結(jié)果見圖6。由圖6可知，隨著捕收劑用量的增加，鉛粗精礦中Pb品位逐步降低，Pb回收率逐漸升高，Zn回收率也隨之增加。綜合考慮藥劑成本和鉛粗精礦中鋅的損失，后續(xù)試驗(yàn)BK919用量確定為70 g/t。

圖6 BK919用量對(duì)鉛粗選指標(biāo)的影響Fig.6 Effect of BK919 dosage on lead roughing flotation

2.2 鋅粗選試驗(yàn)

經(jīng)過一次粗選兩次掃選后，所得的鉛浮選尾礦Zn品位為2.27%，含Pb 0.28%，以該礦樣作為給礦進(jìn)行鋅回收試驗(yàn)研究，重點(diǎn)考察了石灰用量和活化劑硫酸銅用量對(duì)鋅回收效果的影響。

2.2.1 石灰用量對(duì)鋅浮選的影響

鋅粗選時(shí)加入石灰的目的一方面是抑制黃鐵礦，另一方面是為閃鋅礦創(chuàng)造適宜的浮選環(huán)境。試驗(yàn)考察了石灰用量對(duì)鋅浮選效果的影響，固定試驗(yàn)條件：活化劑硫酸銅用量為200 g/t，捕收劑丁黃藥用量40 g/t，起泡劑BK204用量15 g/t，浮選時(shí)間7 min，試驗(yàn)結(jié)果見圖7。由圖7可知，隨著石灰用量的增加，鋅粗精礦中Zn回收率逐漸提高，但是過量的石灰會(huì)導(dǎo)致脈石礦物大量上浮，鋅粗精礦Zn品位顯著降低。綜合考慮分選指標(biāo)和藥劑成本，鋅粗選石灰用量確定為2 000 g/t。

2.2.2 硫酸銅用量對(duì)鋅浮選的影響

硫酸銅是鋅浮選常用活化劑，試驗(yàn)考察了硫酸銅用量對(duì)鋅浮選的影響，固定試驗(yàn)條件：石灰2 000 g/t，捕收劑丁黃藥用量40 g/t，起泡劑BK204用量15 g/t，浮選時(shí)間7 min，試驗(yàn)結(jié)果見圖8。由圖8可知，隨著硫酸銅用量的增加，Zn品位和Zn回收率均逐漸升高。鋅粗選硫酸銅用量為200 g/t時(shí)可以獲得較好的分選效果。

2.3 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行鉛鋅順序優(yōu)先浮選閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)工藝流程見圖9，試驗(yàn)結(jié)果見表4。由表4可知，在-0.074 mm占80%的磨礦細(xì)度下，鉛鋅浮選作業(yè)分別經(jīng)過一粗兩掃三精中礦順序返回的閉路流程，獲得了Pb品位為58.25%、Pb回收率為85.39%的鉛精礦，Zn品位為45.09%、Zn回收率為82.05%的鋅精礦，同時(shí)鉛精礦中含Ag 582 g/t，Ag回收率為67.58%，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉛、鋅、銀礦物的綜合回收。

圖7 石灰用量對(duì)鋅粗選指標(biāo)的影響Fig.7 Effect of lime dosage on zinc roughing flotation

圖8 硫酸銅用量對(duì)鋅粗選指標(biāo)的影響Fig.8 Effect of copper sulfate dosage on zinc roughing flotation

圖9 閉路試驗(yàn)工藝流程Fig.9 Flowsheet of closed-circuit test

通過對(duì)鉛精礦與鋅精礦進(jìn)行多元素分析和鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，鉛精礦中Zn含量為8.84%，鋅互含較高主要是由于部分細(xì)粒級(jí)閃鋅礦以貧連生體形式與方鉛礦連生，難以通過細(xì)磨實(shí)現(xiàn)單體解離；鋅精礦中Pb含量為0.83%，主要雜質(zhì)SiO2、CaO含量分別達(dá)到10.86%和4.52%，主要雜質(zhì)礦物為石英、方解石和黃鐵礦等，石英和黃鐵礦主要以閃鋅礦連生體形式存在，方解石則多以-0.010 mm以下粒級(jí)的微細(xì)粒單體形式存在，主要由于泡沫夾帶進(jìn)入鋅精礦。

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of closed-circuit test

3 結(jié) 論

1) 試驗(yàn)礦石為鉛鋅硫化礦石，礦石含Pb 1.74%、Zn 2.86%、Ag 24.44 g/t，鉛、鋅為主要回收金屬，銀具有綜合回收價(jià)值，礦石中有用礦物嵌布關(guān)系密切且粒度微細(xì)。

2) 采用鉛鋅順序優(yōu)先浮選工藝流程，在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量為80%的條件下進(jìn)行閉路試驗(yàn)，鉛浮選作業(yè)在自然pH值礦漿環(huán)境中進(jìn)行，以硫酸鋅+亞硫酸鈉為組合抑制劑，BK919為捕收劑；選鉛尾礦以硫酸銅為活化劑，以丁黃藥為捕收劑；鉛鋅浮選均采用一粗兩掃三精中礦順序返回的閉路流程，最終獲得的鉛精礦Pb品位為58.25%、含Ag 582 g/t、Pb回收率和Ag回收率分別為85.39%和67.58%，獲得的鋅精礦Zn品位為45.09%、Zn回收率為82.05%，實(shí)現(xiàn)了礦石中鉛、鋅、銀有價(jià)組分的綜合回收。