李 楠 謝海云，2 陳家靈 劉殿文，2 呂晉芳

(1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明 650093；2.省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，昆明 650093；)

鉛、鋅是我國(guó)重要的戰(zhàn)略有色金屬，被廣泛應(yīng)用于冶金、電氣、機(jī)械、軍工以及輕工業(yè)等行業(yè)中[1]。目前我國(guó)的鉛、鋅儲(chǔ)量均居世界第二，產(chǎn)量均居世界第一，但是鉛、鋅綜合利用率較低，選礦總回收率不高[2]。國(guó)內(nèi)礦山產(chǎn)量難以滿足供應(yīng)需求，仍然需要從國(guó)外進(jìn)口[3]。硫化鉛鋅礦是我國(guó)鉛鋅資源的主要來(lái)源，而我國(guó)鉛鋅礦多為復(fù)雜共生的多金屬礦床，鉛鋅賦存狀態(tài)復(fù)雜，各種離子對(duì)目的礦物分選干擾嚴(yán)重，浮選分離困難[4]。對(duì)于硫化鉛鋅礦的分離包括混合浮選、優(yōu)先選浮選、等可浮浮選、電位調(diào)控浮選和異步浮選等多種浮選工藝流程，其中混合浮選適用于鉛鋅礦物共生關(guān)系密切、嵌布粒度細(xì)的低品位礦石浮選[5-8]?！笆濉币詠?lái)，國(guó)家強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展政策，提高資源開發(fā)利用率，因此，對(duì)大量尚未利用的貧礦進(jìn)行處理，回收有用礦物，實(shí)現(xiàn)低能耗高效選別顯得尤為重要[9]。本文研究對(duì)象為云南某低品位鉛鋅硫化礦，該礦鉛、鋅品位低、嵌布粒度較細(xì)、礦物共生關(guān)系較復(fù)雜，針對(duì)該礦石，本文采用鉛鋅混合浮選拋尾—鉛鋅分離工藝進(jìn)行回收，探索該工藝的可行性和鉛鋅分離效果。

1 原料性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣取自云南某硫化鉛鋅礦，主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。由表1可知，原礦中主要的有價(jià)金屬元素為Pb、Zn，且Pb、Zn總的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不足1%，屬于低品位鉛鋅礦，雜質(zhì)成分主要為Fe、Si、Ca和Mg等。

表1 原礦主要化學(xué)組分

原礦所含物相主要為方鉛礦、閃鋅礦，有少量黃鐵礦、黃銅礦等，脈石礦物以方解石，石英等為主。鉛和鋅的化學(xué)物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表2、表3。

表2 鉛礦物的化學(xué)物相

表3 鋅礦物的化學(xué)物相

由表2、表3可知，礦樣中的鉛物相主要以方鉛礦的形式存在，方鉛礦占比為95.13%。鋅物相主要以硫化鋅的形式存在，硫化鋅占比為92.11%，部分以硫酸鋅、氧化鋅和鋅鐵尖晶石的形式存在。表明該鉛礦以硫化鉛礦物為主，僅含少量氧化鉛礦物。鋅礦以硫化鋅礦物為主，僅含少量氧化鋅礦物。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 鉛鋅混合浮選

混合浮選在較粗磨礦粒度下可拋棄大量尾礦，得到鉛鋅混合精礦，可大幅度降低浮選能耗，具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)[10，11]。采用亞硫酸鈉與硫酸鋅作鋅礦物組合抑制劑，用BK906捕收劑浮選鉛礦物可實(shí)現(xiàn)鉛鋅混合精礦的分離[12]。采用的鉛鋅混合浮選拋尾流程如圖1所示。

圖1 鉛鋅混合浮選試驗(yàn)流程Fig.1 Flowsheet lead and zinc mixed flotation condition test

2.1.1 磨礦細(xì)度對(duì)浮選的影響

在石灰用量2 500 g/t、捕收劑丁基黃藥用量80 g/t、BK204用量5 g/t的條件下，考察磨礦細(xì)度對(duì)鉛鋅混合浮選效果的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同磨礦細(xì)度下的混合浮選試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Test results of bulk flotation at different grinding fineness

從圖2可以看出，當(dāng)磨礦細(xì)度增加時(shí)，鉛鋅粗精礦中鉛鋅的回收率先增加，然后趨于穩(wěn)定，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占比從60%增至70%時(shí)，回收率增加較為明顯；當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占比從75%增加到80%時(shí)，混合粗精礦中鉛鋅回收率基本穩(wěn)定。當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占比為75%時(shí)，粗精礦中鉛品位為2.54%，回收率為88.84%，鋅品位為2.25%，回收率為86.77%，浮選試驗(yàn)結(jié)果較好。因此確定后續(xù)選礦磨礦細(xì)度為-0.074 mm占比為75%。

2.1.2 石灰用量對(duì)浮選的影響

在浮選鉛鋅硫化礦時(shí)，黃鐵礦的存在常常會(huì)干擾浮選結(jié)果[13]。石灰對(duì)黃鐵礦抑制效果較強(qiáng)，且同時(shí)可以作為pH值調(diào)整劑。固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占比70%、丁基黃藥用量80 g/t、BK204用量5 g/t，考察石灰用量對(duì)鉛鋅混合浮選效果的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同石灰用量時(shí)混合浮選試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Test results of bulk flotation at different lime dosage

從圖3可以看出，增加石灰用量有利于提高鉛鋅混合粗精礦中鉛、鋅的回收率。當(dāng)石灰用量由2 500 g/t增加到3 000 g/t，混合粗精礦中鉛鋅回收率基本穩(wěn)定，且鉛鋅品位下降較多。綜合考慮石灰用量為2 500 g/t時(shí)綜合回收率和品位較好，因此確定鉛鋅浮合浮選粗選石灰用量為2 500 g/t。

2.1.3 捕收劑種類對(duì)浮選的影響

適宜的捕收劑有利于提高粗精礦的分選指標(biāo)，采用混合捕收劑時(shí)藥劑的選擇性更強(qiáng)，捕收效果更好[14]。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占比 70%、石灰用量2 500 g/t、捕收劑用量80 g/t的試驗(yàn)條件下，分別采用BK906、丁基黃藥、BK906+丁基黃藥、乙硫氮、乙硫氮+丁基黃藥作為鉛鋅混浮的捕收劑，對(duì)比分析選別效果，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 混浮捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，丁基黃藥和乙硫氮+丁基黃藥獲得的混合粗精礦的回收率較高，但鉛鋅品位略低；采用BK906作為捕收劑，鉛回收指標(biāo)較好，鋅回收率相對(duì)較低；而采用BK906+丁基黃藥作為捕收劑指標(biāo)較好，混合精礦中Pb品位2.67%，回收率93.39%，Zn品位2.35%，回收率90.63%。因此確定以BK906+丁基黃藥作為混合浮選捕收劑進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.1.4 捕收劑用量對(duì)浮選的影響

選用BK906和丁基黃藥作為鉛鋅混合浮選的捕收劑，用量比例為1∶1。固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占比70%、石灰用量2 500 g/t、BK204用量5 g/t，考察BK906+丁基黃藥用量對(duì)混合粗精礦的指標(biāo)影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 捕收劑用量對(duì)鉛鋅混合浮選的影響Fig.4 Effecst of collector dosage on lead and zinc mixed flotation

從圖4可以看出，采用BK906+丁基黃藥組合捕收劑，鉛鋅混合粗精礦中鉛、鋅回收率隨藥劑用量的增加先增加后下降，當(dāng)BK906+丁基黃藥用量為(30+30)g/t時(shí)，綜合指標(biāo)較好，繼續(xù)增加捕收劑用量鉛鋅回收率變化不大，在此條件下，混合粗精礦中Pb品位為2.57%，Pb回收率為93.07%，Zn品位為2.33%，Zn回收率為90.87%。因此確定后續(xù)試驗(yàn)中BK906+丁基黃藥用量為(30+30)g/t。

2.1.5 混合粗精礦再磨細(xì)度對(duì)浮選的影響

由于僅通過(guò)脫藥處理并不能達(dá)到很好的鉛鋅分選效果，研究認(rèn)為原因是鉛鋅混合粗精礦的解離度不夠[15]，因此對(duì)鉛鋅混合粗精礦進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)磨，使目的礦物更好地單體解離后再進(jìn)行鉛鋅分離。固定硅酸鈉用量300 g/t、BK906+丁基黃藥用量(10+10)g/t、BK204用量2 g/t。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，不同再磨細(xì)度下的鉛鋅礦物解離度和其他礦物的連生關(guān)系如表5所示。

圖5 鉛鋅混合粗精礦再磨細(xì)度試驗(yàn)流程Fig.5 Flowsheet of regrinding fineness of lead and zinc mixed coarse concentrate

圖6 鉛鋅混合粗精礦再磨磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Regrinding fineness of lead and zinc mixed coarse concentrate test results

表5 不同再磨細(xì)度下的鉛鋅礦物解離度

由表5可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，混合精礦中鉛、鋅礦物單體率不斷提高，當(dāng)再磨細(xì)度-0.038 mm占比為75%時(shí)，礦物連生情況主要為鉛-鋅-硫-脈石多礦物復(fù)雜連生，對(duì)后續(xù)浮選影響較大。當(dāng)再磨細(xì)度-0.038 mm占比超過(guò)85%時(shí)，鉛、鋅礦物單體率接近90%，且礦物連生情況從主要為方鉛礦和閃鋅礦半包裹連生變成主要為微細(xì)粒閃鋅礦被方鉛礦包裹連生。由圖6可知，混合精礦中鉛、鋅品位隨著再磨細(xì)度的增加不斷升高，當(dāng)再磨細(xì)度-0.038 mm占比為90%時(shí)，混合粗精礦中Pb、Zn品位較好，且礦漿過(guò)磨泥化程度較低。綜合考慮再磨成本和后續(xù)浮選效果，確定后續(xù)再磨細(xì)度-0.038 mm占比為90%。

2.2 鉛鋅分離浮選條件試驗(yàn)

按照?qǐng)D7流程進(jìn)行鉛鋅分離條件試驗(yàn)。

圖7 鉛鋅分離條件試驗(yàn)流程Fig.7 Flowsheet of lead and zinc separation condition test

2.2.1 脫藥對(duì)鉛鋅浮選分離的影響

鉛鋅混合精礦表面存在殘留的浮選藥劑，會(huì)導(dǎo)致鉛鋅分離效果差，精礦中鉛鋅互含嚴(yán)重[16]。采用硫化鈉和活性炭對(duì)混合精礦進(jìn)行攪拌脫藥，以提高后續(xù)的抑鋅浮鉛的分選效果。鉛鋅分離粗選的磨礦細(xì)度為-0.038 mm占比90%，亞硫酸鈉和硫酸鋅用量分別為1 000 g/t和2 000 g/t，BK906用量15 g/t、BK204用量為5 g/t，試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

圖8 活性炭脫藥對(duì)鉛鋅分離的影響 Fig.8 Effects of activated carbon reagent removal on separation of lead and zinc

從圖8可以看出，鉛粗精礦中含鋅量隨著活性炭用量的增加而降低?？梢酝茢喑隽蚧c和活性炭具有較好的脫藥效果。當(dāng)活性炭用量增加到200 g/t時(shí)，綜合回收指標(biāo)較好，因此確定后續(xù)試驗(yàn)活性炭用量為200 g/t。

2.2.2 抑制劑用量的影響

硫化鋅礦浮選抑制劑常用硫酸鋅，硫酸鋅與亞硫酸鈉組合使用時(shí)抑制效果更佳[17]，且藥劑無(wú)毒，被抑制的閃鋅礦容易被活化。本試驗(yàn)選用亞硫酸鈉和硫酸鋅配合使用，固定粗選條件：磨礦細(xì)度-0.038 mm占比90%、活性炭用量200 g/t、BK906和BK204的用量分別為15、5 g/t，分析亞硫酸鈉和硫酸鋅組合藥劑的用量變化對(duì)分離指標(biāo)的影響，結(jié)果如圖9所示。

圖9 鉛鋅分離抑制劑用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.9 Test results of lead-zinc separation inhibitor dosage

從圖9可以看出，隨著硫酸鋅和亞硫酸鈉用量的增加，鉛粗精礦含鋅量逐漸降低，粗精礦鉛品位緩慢增加且鉛回收率略有降低。由圖9(a)可知，硫酸鋅用量從1 000 g/t增加到2 500 g/t的過(guò)程中，鉛粗精礦中鉛品位不斷上升，鋅的互含情況不斷降低，說(shuō)明硫酸鋅用量對(duì)鋅的抑制效果影響較大，同時(shí)鉛回收率在硫酸鋅用量從1 000 g/t增加到2 500 g/t的過(guò)程中降幅較小，但硫酸鋅用量超過(guò)2 500 g/t時(shí)，鉛回收率下降較明顯，所以硫酸鋅用量選擇2 500 g/t較適宜；由圖9(b)可知，當(dāng)亞硫酸鈉用量從750 g/t增加到1 500 g/t時(shí)，鉛粗精礦中含鋅量降低明顯，亞硫酸鈉用量的增加有利于對(duì)閃鋅礦的抑制，同時(shí)鉛的品位和回收率變化較平緩，但亞硫酸鈉用量大于1 500 g/t時(shí)，Pb回收率明顯下降且鋅互含降幅較小，所以亞硫酸鈉用量為1 500 g/t時(shí)浮選效果較好，因此確定后續(xù)試驗(yàn)亞硫酸鈉+硫酸鋅用量為(1 500+2 500)g/t。

2.3 浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行流程和藥劑用量的優(yōu)化和調(diào)整，確定了“鉛鋅混合浮選—混合精礦抑鋅浮鉛分離”閉路試驗(yàn)流程(圖10)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

圖10 低品位鉛鋅硫化礦混合浮選-鉛鋅分離試驗(yàn)流程Fig.10 Flowsheet of low grade lead-zinc sulfide ore bulk flotation—lead-zinc separation test

表6 低品位鉛鋅硫化礦浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，采用鉛鋅混合浮選拋尾—鉛鋅分離選礦流程，可獲得鉛精礦Pb品位70.34%、Pb回收率84.06%，鋅精礦Zn品位45.74%、Zn回收率80.65%的浮選指標(biāo)。目的礦物方鉛礦和閃鋅礦均得到良好回收，說(shuō)明選用該浮選工藝可實(shí)現(xiàn)高效回收低品位鉛鋅硫化礦。

3 結(jié)論

1)試驗(yàn)用礦含Pb 0.41%，Zn 0.39%，鉛、鋅主要以硫化礦物形式存在，為低品位硫化鉛鋅礦，有價(jià)礦物的嵌布粒度較細(xì)。

2)采用鉛鋅混合浮選拋尾—鉛鋅分離流程浮選該礦，當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占比75%，BK906+丁基黃藥用量為(30+30)g/t時(shí)，尾礦中鉛、鋅損失較少，具備鉛鋅混合浮選預(yù)先拋尾條件。采用硫酸鋅和亞硫酸鈉組合抑制閃鋅礦，BK906捕收劑富集鉛礦物效果較好。閉路試驗(yàn)可得到鉛精礦Pb品位70.34%、Pb回收率84.06%，鋅精礦Zn品位45.74%、Zn回收率80.65%，分選指標(biāo)良好，對(duì)低品位鉛鋅硫化礦的高效浮選可提供一定參考。