某銅鉛鋅硫化礦電位調控優先浮選研究

程琍琍,羅仙平,孫體昌,張 俊

(1.北京科技大學,北京100083;2.江西理工大學,江西贛州341000;3.四川天工威達科貿有限公司,四川成都610036)

新疆某銅鉛鋅多金屬硫化礦的主要礦物為黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦。目前,因為礦物性質復雜,銅-鉛分離效果較差,原有的選礦流程為“銅鉛混浮-銅鉛分離-銅鉛混浮尾礦直接浮鋅”難以得到合格的銅精礦與鉛精礦,進而影響到選礦的經濟效益。為此,通過對銅鉛鋅礦石進行系統的工藝礦物學和選礦新工藝研究,以達到優化銅鉛鋅浮選工藝流程的目的,提高銅鉛鋅浮選分離的指標,從而實現礦產資源的高效開發利用。

1 工藝礦物學研究

試樣的化學多元素分析結果見表1。

試樣中礦物的相對含量見表2。可見:閃鋅礦、黃銅礦與方鉛礦占礦物總量約4.65%。其中,黃銅礦含量還高于方鉛礦含量,其他金屬礦物如砷黝銅礦、磁鐵礦等含量較少,其余的為脈石礦物,主要為綠泥石、絹云母、石英等。

表1 礦樣化學多元素分析結果/%

表2 礦樣礦物含量/%

礦石的構造以塊狀構造、浸染狀構造、角礫狀構造與斑雜狀構造為主,結構以自然晶結構、它形晶結構、包含結構、交代穿孔結構、交代顯微文像結構、交代港灣狀結構與固溶體分離結構為主。

礦石中的黃銅礦呈不規則帶狀、團塊狀、浸染狀、星散狀等分布,與閃鋅礦呈不規則狀毗鄰鑲嵌,極少數呈細小不規則狀包裹于閃鋅礦中;有的呈不規則帶狀包含圓粒的閃鋅礦;有的呈微粒 (0.008～0.05mm)交代磁鐵礦被磁鐵礦包裹。黃銅礦與方鉛礦連生,共同交代閃鋅礦、黃鐵礦,或沿黃鐵礦粒間充填;黃銅礦呈不規則狀、脈狀穿切膠結石英角礫;黃銅礦以浸染狀、星點狀分布于脈石中。

方鉛礦呈不規則狀、短束脈狀、星點狀分布,被閃鋅礦包裹;有的與黃銅礦連生交代閃鋅礦和黃鐵礦;有的呈不規則條帶狀,包含圓形的閃鋅礦,與閃鋅礦呈規則或不規則狀連生;有的方鉛礦交代黃鐵礦、閃鋅礦呈港灣狀;有的方鉛礦微粒不規則狀在脈石中分布;微少量的方鉛礦被黃銅礦包裹。

閃鋅礦呈團塊狀、浸染狀、網脈狀、星點狀分布;有的被方鉛礦脈穿切交叉;有的閃鋅礦包裹不規則狀黃銅礦、方鉛礦;有的包裹磁鐵礦、黃鐵礦;有的呈微脈交代黃鐵礦。

黃鐵礦呈自形粒狀,局部聚集,有的被黃銅礦、方鉛礦包裹交代。

在顯微鏡下,對破碎到-2mm的礦樣測定主要金屬礦物的單體解離度,結果表明:黃銅礦的單體解離度較好,全樣達80.68%。但-0.045mm粒級仍未達到全部解離,這與黃銅礦嵌布特征和嵌布粒度有關。閃鋅礦的單體解離度也較好,全樣有77.25%,但細粒級也未達到全部解離。方鉛礦全樣的單體解離較低,為65.12%,粗粒級解離率只有50%,說明方鉛礦的嵌布特征較復雜,嵌布粒度較細,這對方鉛礦的回收不利。

2 試驗方案

目前,因礦物性質復雜,銅-鉛分離難度較大,選廠原有的選礦流程為“銅鉛混浮-銅鉛分離-銅鉛混浮尾礦直接浮鋅”,采用對環境不友好的K2CrO7抑制鉛礦物[1],同時銅-鉛分離效果也較差,所獲得的銅精礦鉛、鋅含量高,也影響了鉛、鋅的回收率。

從多金屬硫化礦浮選分離的實踐看,流程越簡單越容易控制。從目前選礦的技術動向看,電位調控浮選將是最具有競爭力的技術。其中,電位調控浮選在提高浮選選擇性和降低藥耗方面,有其獨特的技術優勢[4-8]。因此,本文嘗試研究將電位調控浮選技術與優先浮選流程相結合,形成多金屬硫化礦電位調控優先浮選的新工藝。

3 試驗設備與藥劑

磨礦采用XMB2000.05×240型三輥四筒磨礦機與XMQ240×90型錐形球磨機,浮選采用XFD系列單槽和XFG系列掛槽浮選機。試驗藥劑除捕收劑、起泡劑為工業級外,其他為分析純。試驗用水為實驗室清水。單元試樣重1000 g。

礦漿p H值和礦漿電位用哈納p H211A型酸度離子計測定,所配電極為 H I1131B玻璃復合電極。

4 試驗結果與討論

4.1 銅粗選條件實驗

4.1.1 捕收劑LP-01用量試驗

根據以往試驗經驗,選取LP-01為選銅捕收劑[9-10]。本試驗主要考察LP-01用量對選別指標的影響。按圖1流程、磨礦細度及 ZnSO4+YN用量進行了粗選LP - 01用量試驗。為充分發揮LP -01的效果 ,起泡劑改用與LP - 01配套的 LQ -01,并固定其用量為7 g/t。由于在前面的試驗中發現,不添加電位調整劑 (例如:石灰,Na2CO3等)效果可能更好,所以在LP - 01用量試驗中取消了電位調整劑。試驗結果如圖2所示。

圖1 LP-01用量試驗流程圖

圖2 銅粗選捕收劑用量對試驗結果的影響

由圖2可見,隨著LP-01的用量增加,銅精礦中銅品位下降。但是,銅精礦中銅的回收率變化不是很大。綜合考慮,選取LP-01用量14 g/t已足夠。4.1.2 調整劑條件試驗

固定LP - 01用量為14 g/t、LQ - 01用量為7 g/t,在-74μm占83%磨礦細度下,按圖 1流程對ZnSO4+YN進行了條件試驗,試驗結果見圖3。

由圖3可見,ZnSO4+YN的用量對銅浮選影響較大。在 ZnSO4+YN用量為500+500 g/t與ZnSO4+YN用量為750+750 g/t時,銅精礦中鋅的含量相差不大,而鉛的含量依然有所下降。因此,后續試驗考慮選取ZnSO4用量為500 g/t,繼續增大 YN,考察 YN用量對銅粗選的影響。試驗結果表明,增加YN的用量能有效抑制鉛,提高銅精礦中銅的品位。當 YN∶ZnSO4為4∶1時,即YN 2000 g/t、ZnSO4500 g/t,銅精礦中銅的品位大大提高。綜合比較,確定 YN+ZnSO4用量為2000+500 g/t,此時礦漿電位為-30～-40 m V,p H值為8.5～9.5。

圖3 銅粗選抑制劑用量對試驗結果的影響

4.2 鉛粗選條件試驗

4.2.1 浮鉛捕收劑的選擇

(ZnSO4+YN)作鋅礦物的抑制劑[8,10],采用石灰作礦漿電位調整劑,在礦漿p H為11.10～11.26,礦漿電位-220～-230 m V的條件下,考察不同捕收劑方案對鉛粗選的影響,試驗流程見圖4,結果見表3。由表3可見,用單種捕收劑的時候,對鉛的捕收效果不是很好。當用SN-9#+苯胺黑藥混合捕收劑的時候,鉛精礦中鉛的品位大大提高。因此,在后續試驗中,鉛粗選的捕收劑選用SN-9#+苯胺黑藥混合捕收劑,經過探索選取 SN-9#與苯胺黑藥配比為 1∶1,用量為40 g/t。

圖4 鉛捕收劑種類試驗流程和條件

表3 不同捕收劑對鉛粗選的影響/%

4.2.2 選鉛礦漿p H與礦漿電位的影響

由前面的試驗可以看出,鉛粗選中鉛精礦中含鋅量較多,石灰是用作礦漿p H和礦漿電位的調整劑與穩定劑,同時對鋅有一定的抑制效果。根據圖4對石灰用量進行了考察,試驗結果見圖5。

圖5 鉛粗選石灰用量對試驗結果的影響

由圖5可知,在鉛粗選鉛精礦中,當石灰用量少時,有很大一部分鋅上浮;當石灰的用量加大時,鋅的含量減少;當石灰用量為3000 g/t時,鋅含量最少。此時,礦漿p H值為11.26,礦漿電位為-227.2 mV,鉛浮選回收率達到最大值,鉛粗精礦中鋅含量也達到最低值。所以,在后續試驗中,鉛粗選石灰用量為3000 g/t。可見,方鉛礦浮選的電位與礦漿p H,正好是鋅礦物被較好地抑制。

4.3 鋅粗選條件試驗

以CuSO4為活化劑、丁黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑,按圖6流程對 CuSO4和丁黃藥進行了用量試驗。根據試驗結果,確定鋅粗選 CuSO4用量為400 g/t,丁黃藥用量為80 g/t。

圖6 鋅粗選丁基黃藥用量試驗流程圖

4.4 閉路流程試驗

在條件試驗與開路流程試驗的基礎上,進行了圖7的閉路流程試驗,試驗結果見表4。由表4可見,采用電位調控優先浮選新工藝處理該銅鉛鋅多金屬硫化礦石,在原礦含銅 0.57%、鉛0.55%、鋅 1.90%的情況下,可獲得含銅24.27%、鉛 2.03%、鋅 2.58%、銅 回 收 率88.56%的銅精礦,含銅2.53%、鉛50.73%、鋅8.69%、鉛回收率 70.10%的鉛精礦,含銅0.36%、鉛 1.31%、鋅 52.10%、鋅 回 收 率81.99%的鋅精礦。

圖7 閉路試驗流程及條件

表4 閉路試驗結果/%

5 結論

1)針對現有的礦石性質,按新疆鄯善縣眾和礦業有限責任公司原有的“銅鉛混浮-銅鉛分離-銅鉛混浮尾礦直接浮鋅”工藝進行分選,難以得到合格的銅精礦與鉛精礦。因此,需對現生產流程進行改造,以實現礦產資源的高效利用。

2)以LP-01為捕收劑,采用“銅-鉛-鋅依次優先浮選”方案,作鉛鋅硫礦物的抑制劑優先浮選銅礦物,浮銅后在礦漿p H為11. 10～11. 26,礦漿電位-220～-230 m V的條件下,采用 SN-9#+苯胺黑藥混合捕收劑作鉛礦物捕收劑,(Zn-SO4+YN)作鋅硫礦物抑制劑抑鋅浮鉛,浮鉛后尾礦采用硫酸銅作活化劑,丁黃藥作捕收劑浮鋅的方案。在原礦含銅 0.57%、鉛 0.55%、鋅1.90%的情況下,可獲得含銅24.27%、銅回收率88.56%的銅精礦,含鉛 50.73%、鉛回收率70.10%的鉛精礦,含鋅 52.10%、鋅回收率81.99%的鋅精礦。

3)新工藝浮選過程穩定,易于操作與監控,指標可靠,適應性強,所采用的藥劑與原生產工藝采用的藥劑相比,更有利于礦山環境保護及清潔生產。

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