硅鋅礦浮選試驗研究

穆 梟，何奧平，陳建華，張建偉

(1.廣西大學資源與冶金學院，廣西 南寧 530004；2.廣西大學材料科學工程學院，廣西 南寧 530004)

氧化鋅礦種類繁多，常見的有工業價值的氧化鋅礦物是菱鋅礦(ZnCO3)和異極礦[ZnSi2O7·(OH)2·H2O]、硅鋅礦(ZnSiO3)、水鋅礦[3Zn(OH)2·2ZnCO3]、紅鋅礦(ZnO)等。菱鋅礦和異極礦的回收，目前最有效的方法是硫化胺浮選法。硅鋅礦往往與菱鋅礦共存，很少有人專門對硅鋅礦進行單獨的浮選研究[1-2]。

硅鋅礦是一種硅酸鹽礦物，其化學組成為ZnSiO4，晶體結構為三方晶系，形態為六方柱狀。顏色有無色或帶綠的黃色，有時呈帶黃的褐色，含錳時呈淺紅色。白色條痕，透明至半透明，玻璃光澤和珍珠光澤，硬度5～6，比重3.89～4.18，貝殼狀斷口、性脆。通常產于鉛鋅礦床氧化帶，系鋅礦的次生礦物。常與異極礦、白鉛礦等共生，也見于一些接觸交代礦床中，其成分中常含有多量的錳，與紅鋅礦、鋅鐵尖晶石等組合。

本研究的硅鋅礦礦石為我國廣西某地深度氧化難選硅鋅礦石，試驗針對硅鋅礦可浮性差、礦石氧化程度高、利用脂肪酸類捕收劑選擇性差等特點進行了詳細的探索試驗研究。

1 礦石性質

實驗所用礦石來自廣西某地復雜氧化鋅礦石。原礦多元素化學分析結果見表1。由表1可以看出，原礦含鋅為10.2%，含鐵3.034%。

表1 多元素分析結果

圖1 X衍射結果

對原礦進行X衍射結果見圖1。從圖1中可以看出，礦石中鋅主要以硅鋅礦形式存在，脈石礦物主要是白云石CaMg(CO3)2。

2 實驗結果及分析

2.1 磨礦細度的影響

在磨礦濃度為75%，碳酸鈉用量為6kg/t，六偏磷酸鈉用量為500g/t，油酸用量300g/t的試驗條件下，考查了磨礦細度對硅鋅礦的影響。經過一次粗選，試驗結果見表2所示。

表2 磨礦細度對浮選的影響

由表2可以看出，磨礦細度對鋅的品位和回收率都有影響。在磨礦細度較低時，礦石單體解離度小，對浮選不利，鋅品位和回收率都較低。隨著磨礦細度的增加，礦石解離度也增加，鋅品位逐漸升高，回收率也逐漸增加。磨礦細度從60.1%提高到93.4%時，鋅品位從21.65%提高到31.33%，回收率從54.65%提高到66.32%。但磨礦細度大于82.6%以后，鋅品位增加，回收率下降。因此，較理想的磨礦條件為-200目含量占82.6%。

2.2 碳酸鈉用量的影響

碳酸鈉是強堿弱酸鹽，在水溶液中呈弱堿性，具有調節pH的作用。其含有碳酸根，對脈石起到抑制作用，并提供氫氧根，使硅鋅礦表面帶有負電，對油酸和硅鋅礦作用有活化效果。

在六偏磷酸鈉用量為500g/t，油酸用量300g/t的試驗條件下，考查了碳酸鈉用量對浮選效果的影響，試驗結果見圖2所示。

由圖2可以看出，在碳酸鈉用量較低時，鋅的品位和回收率都很低。在碳酸鈉用量為2kg/t時，鋅品位為26.8%，回收率為52.3%。隨著碳酸鈉用量的增加，鋅的回收率和品位也逐漸增加。在碳酸鈉用量小于6kg/t時，鋅的回收率逐漸升高，碳酸鈉用量大于10kg/t時，鋅的回收率基本保持不變。但隨著碳酸鈉用量的增加，鋅的品位逐漸升高，但在碳酸鈉用量大于8kg/t時，鋅品位基本保持不變。因此，10kg/t為碳酸鈉的較佳用量。

2.3 六偏磷酸鈉用量的影響

由于該礦石極易泥化，礦漿的分散程度對礦石的浮選指標有重要影響。六偏磷酸鈉在對氧化鋅其他種類礦物的浮選中有很好的作用，而且是方解石和石灰石的有效抑制劑。

碳酸鈉用量為10kg/t，油酸用量300g/t的試驗條件下，考查了六偏磷酸鈉用量對硅鋅礦浮選的影響，浮選試驗結果見圖3所示。

圖2 碳酸鈉用量對浮選指標的影響

圖3 六偏磷酸鈉用量對浮選指標的影響

由圖3可以看出，隨著六偏磷酸鈉用量的增加，鋅的品位首先升高，在用量為700g/t以后，鋅的品位有下降。隨著六偏磷酸鈉用量的增加，鋅的回收率先升高，在用量為700g/t以后，鋅的回收率有下降。在六偏磷酸鈉用量為700g/t時，鋅的品位為34.5%，回收率為73.2%。因此，六偏磷酸鈉較佳的用量為700g/t。

2.4 多價金屬陽離子的影響

多價金屬陽離子在采用陰離子捕收劑時，對硅酸鹽礦物浮選具有活化作用[3]。所以，試驗考查了不同多價金屬陽離子對鋅品位和回收率的影響，在用量為200g/t條件下，試驗結果見表3所示。

表3 不同種類活化劑對鋅品位和回收率的影響

由表3可以看出，Cu2+、 Fe3+、 Pb2+對硅鋅礦具有活化作用，尤其Cu2+是的活化效果最好。在硫酸銅用量為200g/t時，鋅的品位為40.12%，回收率為78.02%，品位和回收率都大大提高。但Ca2+對硅鋅礦具有抑制作用，所以，硫酸銅為適宜的活化劑。

在確定硫酸銅為最佳的活化劑后，試驗有進一步考查了硫酸銅用量對浮選指標的影響，試驗結果見表4。

表4 硫酸銅用量對浮選指標的影響

由表4可以看出，隨著硫酸銅用量的增加，鋅精礦品位逐漸增加，而后基本保持不變。鋅精礦的回收率逐漸增加，而后基本保持不變，有進一步增加后稍微有點降低，因此硫酸銅用量在400g/t時，為較佳的用量。

2.5 油酸用量的影響

油酸是硅鋅礦良好的捕收劑，試驗在磨礦細度82.6%，碳酸鈉用量8kg/t，硫酸銅用量200g/t的條件下，考查了油酸用量對浮選指標的影響，結果見圖4所示。

圖4 油酸用量對浮選指標的影響

由圖4可以看出，隨著油酸用量的增加，鋅精礦的品位逐漸降低，鋅精礦回收率先升高后又逐漸降低，在油酸用量為500g/t時回收率最高為85.18%。在油酸用量在300～500g/t時，精礦品位基本保持不變，此時精礦品位為40%，500g/t以后精礦品位繼續降低。油酸用量較低時，鋅精礦品雖然較高，但回收率低；油酸用量較高時，鋅精礦品位和回收率都低。因此，較適宜的油酸用量為500g/t。

2.6 精選試驗

在進行以上各種條件試驗后，確定了最佳的浮選藥劑制度，既磨礦細度82.6%，碳酸鈉用量10kg/t，六偏磷酸鈉較佳的用量為700g/t，硫酸銅用量為400g/t，油酸用量為500g/t。在此基礎上，進行了兩次開路精選試驗，試驗結果見表5。

表5 兩次精選試驗結果

由表5可以看出，采用脂肪酸類捕收劑浮選法能夠有效實現硅鋅礦上的浮選，在原礦品位10.2%的條件下，經過兩次開路精選后，鋅的品位達到了45.03%，回收率為81.05%。

3 結語

1)實驗結果表明，脂肪酸類捕收劑浮選法對原礦鋅品位為10.2%的硅鋅礦進行浮選，能達到較好的浮選指標。

2)多價金屬陽離子在脂肪酸類捕收劑浮選法，對硅酸鹽礦物浮選具有活化作用，尤其是CU2+能很好的活化硅鋅礦。

[1] 段秀梅，羅琳.氧化鋅礦浮選研究現狀[J].礦冶,2004(4):47-51.

[2] 朱從杰.微細粒褐鐵礦對菱鋅礦浮選的影響[J].有色金屬，2003(5)：18-21.

[3] 孫傳堯，印萬忠.硅酸鹽礦物浮選原理[M].北京：科學出版社，2001.

[4] 胡為柏.浮選[M].北京：冶金工業出版社,1993.

[5] 朱玉霜，朱建光.浮選藥劑的化學原理[M].長沙：中南工業大學出版社，1996.

[6] 胡熙庚，等.浮選理論與工藝[M].長沙：中南工業大學出版社，1991.