高連啟，張紅英，劉 進(jìn)，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(xué)院資源利用與稀土開發(fā)研究所，廣東 廣州 510650）

目前，國(guó)內(nèi)外廣大選礦科研工作者對(duì)含砷鉛精礦采用浮選工藝降砷進(jìn)行了大量研究，也取得了一定的成果，但主要是針對(duì)與毒砂為主的砷礦物的分離研究，對(duì)晶格中含砷的灰硫砷鉛礦類的除砷研究未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)[1-3]。隨著全球礦產(chǎn)資源量的日益減少，以及國(guó)家環(huán)保政策的日趨嚴(yán)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(dá)到除砷的技術(shù)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(zhì)與方鉛礦相似，在浮選過(guò)程中易進(jìn)入鉛精礦造成砷含量大于0.5%，使鉛精礦冶煉過(guò)程中砷轉(zhuǎn)化成砷化氫、亞砷酸鹽以及有機(jī)砷化合物等，造成設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染等環(huán)保問(wèn)題[5-6]。

云南某鉛鋅礦石，鉛、鋅為主要回收對(duì)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(dá)1%左右。針對(duì)此礦石中含砷礦物的特點(diǎn)，在探索試驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究采用TH抑鉛浮砷，以A1為捕收劑進(jìn)行砷鉛分離，可獲得較好的降砷技術(shù)指標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)鉛精礦降砷提質(zhì)的技術(shù)目標(biāo)，為礦山企業(yè)降砷提質(zhì)、清潔環(huán)保生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)[7-8]。

1 給礦性質(zhì)分析

研究對(duì)象為選廠鉛精礦（以下簡(jiǎn)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(jì)99.57%。

給礦中砷的賦存狀態(tài)見(jiàn)表1。砷的賦存狀態(tài)結(jié)果可見(jiàn)，砷主要存在于灰硫砷鉛礦中（占有率達(dá)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(jiàn)表2。鉛精礦中砷、鉛、鋅礦物的粒度均較細(xì)，-0.08 mm粒級(jí)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(cè)定見(jiàn)表3?；伊蛏殂U礦的解離度測(cè)定結(jié)果可見(jiàn)，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(cè)定結(jié)果Tab.3 Liberation degree testing results of jordanite in lead concentrate

鉛精礦中鉛的賦存狀態(tài)見(jiàn)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(dá)10.75%）?；伊蛏殂U礦中鉛、砷以晶格形態(tài)存在，物理選礦方法無(wú)法使其分離，因此，本研究的主要目標(biāo)是分離鉛精礦中灰硫砷鉛礦，這部分鉛在分離過(guò)程中將進(jìn)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(yàn)方案的制定

給礦中砷超標(biāo)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(zhì)的主要研究目標(biāo)?；伊蛏殂U礦是一種晶格含砷鉛礦物，As含量一般為8%～12%，其理化性質(zhì)與方鉛礦相似，均無(wú)磁性，比重接近，無(wú)法采用磁選或重選進(jìn)行分離，只能采用浮選法分離灰硫砷鉛礦與方鉛礦。

試驗(yàn)給礦中砷、鉛、鋅礦物的嵌布粒度均較細(xì)，-0.08 mm粒級(jí)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(shí)，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(duì)較好，因此，可不再磨。

因此，降砷提質(zhì)研究的關(guān)鍵，是采用有針對(duì)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(yàn)結(jié)果及討論

針對(duì)方鉛礦與灰硫砷鉛礦的分離，前期做了大量的探索試驗(yàn)，結(jié)果表明，采用合適的藥劑制度，灰硫砷鉛礦的可浮性優(yōu)于方鉛礦。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 降砷提質(zhì)試驗(yàn)工藝流程Fig.1 Process flow of arsenic reduction and quality improvement

3.1 脫藥試驗(yàn)研究

鉛精礦礦物表面附著大量的捕收劑，直接進(jìn)行砷鉛分離試驗(yàn)，砷鉛分離效果差，需在浮選分離前進(jìn)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(duì)砷鉛分離的影響，分別進(jìn)行了硫化鈉與活性碳脫藥用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 Na2S用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Na2S dosage test results

圖3 活性炭用量試驗(yàn)結(jié)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(shí)，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(shí)，高砷鉛精礦中As的品位趨于穩(wěn)定，但As回收率繼續(xù)下降，因此，Na2S用量以1 000 g/t為宜。

3.2 抑制劑試驗(yàn)研究

降砷技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)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(wú)機(jī)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(jī)抑制劑：如糊精、腐植酸鈉（銨）、丹寧、聚丙烯酰胺、木質(zhì)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(guò)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(duì)礦物性質(zhì)復(fù)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(jìn)行了各種類型的抑制劑對(duì)比試驗(yàn)，最終采用組合抑制劑TH，效果明顯。抑制劑TH用量試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)4。

圖4試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，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(dá)到4 500 g/t并繼續(xù)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(yàn)結(jié)果Fig.4 TH dosage test results

3.3 捕收劑試驗(yàn)研究

對(duì)于理化性質(zhì)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(zhì)捕收劑種類和用量試驗(yàn)進(jìn)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(duì)含砷鉛礦具有較好的選擇性）的對(duì)比，其中捕收劑為SN-9、丁黃藥、乙黃藥時(shí)，同時(shí)添加2#油25 g/t。采用Na2S作為脫藥劑，TH作為抑制劑，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，捕收劑A1效果最好。A1用量試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 A1用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Al dosage test results

圖5試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，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(xù)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(yàn)

對(duì)含砷超標(biāo)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(yàn)流程見(jiàn)圖6，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 鉛精礦降砷提質(zhì)閉路試驗(yàn)結(jié)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(zhì)閉路試驗(yàn)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(yàn)以Na2S進(jìn)行脫藥、組合藥劑TH為抑制劑，并以A1為捕收劑進(jìn)行砷鉛分離抑鉛浮砷，閉路試驗(yàn)獲得了含鉛63.43%、鉛作業(yè)回收率89.30%、含砷0.38%的低砷鉛精礦，試驗(yàn)指標(biāo)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(duì)灰硫砷鉛礦類晶格含砷礦物，不能通過(guò)物理方法使鉛、砷分離，但可通過(guò)“浸出”等化學(xué)方法使其分離。本研究對(duì)高砷鉛進(jìn)行浸出，得到鉛浸出率90.55%的結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

1）對(duì)含砷的鉛精礦用Na2S進(jìn)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(dá)到理化性質(zhì)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(duì)于灰硫砷鉛礦類晶格含砷礦物，可通過(guò)“浸出”等化學(xué)方法使鉛、砷分離；

3）降砷工藝中采用無(wú)石灰工藝，可避免石灰造成的設(shè)備腐蝕結(jié)垢等問(wèn)題，并有益于伴生貴金屬的綜合回收；

4）對(duì)于復(fù)雜含砷礦物造成的精礦砷超標(biāo)的高砷鉛精礦，此工藝可達(dá)到很好的降砷效果，可推廣應(yīng)用到類似礦山的降砷研究，為礦山企業(yè)降砷提質(zhì)、清潔環(huán)保生產(chǎn)提供了技術(shù)依據(jù)。