我國細粒鉛鋅礦浮選技術現狀及發展

耿偉利 羅天明 郭文軍

(中鋼集團天津地質研究院有限公司，天津300181)

鉛鋅礦資源是重要的戰略性資源，在有色金屬工業中占有重要的地位，鉛鋅廣泛用于電氣、機械、軍事、冶金、化學、輕工和醫藥等領域［1］。我國鉛鋅礦產資源分布廣泛，儲量較豐富，但大型礦床少、貧礦多、共伴生資源多、單一礦種少，且有用礦物嵌布粒度普遍偏細。隨著粗粒、易選鉛鋅礦資源的日益減少，細粒鉛鋅礦分選技術的重要性日益凸顯。

目前，鉛鋅礦選礦通常采用浮選工藝，但常規浮選技術及設備難以適應細粒鉛鋅礦的浮選(氧化鉛鋅礦的難選癥結在于易泥化，活化不是主要問題，故本文不討論活化問題)，突出表現在回收率不高、金屬流失嚴重。為提高鉛鋅礦產資源的綜合利用水平，實現細粒鉛鋅礦物的充分回收，生產流程一般較為復雜，這不僅加大了選礦廠的投資，而且生產運行成本往往也較高，不利于鉛鋅礦選礦業的發展。因此，研發并推廣適合細粒鉛鋅礦選礦的新工藝、新技術、新設備勢在必行。

1 細粒礦物難以浮選回收的原因及改善措施

細粒礦物難以浮選回收，主要表現在浮選速度慢和回收率低，其原因主要有:①細粒礦物質量小、表面能較高，不同礦物微粒之間容易形成非選擇性凝結，且細粒易于附著在粗粒礦物表面形成礦泥罩蓋，因而影響目的礦物與非目的礦物的分離。②細粒礦物比表面積和表面能較大，因此，具有較強的吸附藥劑的能力，且吸附選擇性較差。③礦物粒度越細，溶解在礦漿中的“難免離子”越多，因質量小而易被水流機械夾帶和泡沫機械夾帶。④由于細粒礦物與氣泡的接觸效率及附著效率降低，使氣泡對礦粒的捕收效率下降，同時礦泥對氣泡產生的“裝甲”現象也影響氣泡的運載量［2］。

改善細粒礦物浮選效果的措施主要有:①加強細粒礦物的分散，防止礦漿中細粒礦物之間互相凝聚，及黏附在粗顆粒表面。②通過選用有選擇性的高分子絮凝劑，盡量將細粒有用礦物橋聯在一起，增大其表觀粒徑，從而提高其可選性。③采用選擇性好的藥劑，提高藥劑的作用效果。起泡劑產生的泡沫應有合適的脆性，以便增強二次富集作用，減少細泥的夾帶;嚴格控制加藥量，并盡量采用分段添加方式。④增大空氣在礦漿中的溶解度，改善成泡機制，提高礦漿中活性微泡的量，實現微泡浮選，并適當延長浮選時間，充分回收目的礦物［3］。

2 細粒鉛鋅礦選礦現狀

2.1 細粒鉛鋅礦選礦工藝現狀

2.1.1 絮團浮選

浮選過程中細粒的絮團與其表面的疏水化密切相關。近年來研究表明，捕收劑對礦物微粒往往有一定的選擇性絮凝作用。丁基黃藥、戊基黃藥及辛基黃藥可使－5 μm 方鉛礦形成疏水聚團，但形成的疏水聚團大小不均、穩定性差，且微粒過細絮凝效果變差，但添加非極性油有助于克服這一缺點，使疏水絮凝作用得以加強［4］。通過高效分散劑和pH 調整劑使礦漿中的細粒脈石礦物及礦泥分散，利用黃藥類捕收劑及非極性油對細粒鉛鋅礦進行選擇性疏水團聚，在機械攪拌強度合適的情況下，形成表觀粒徑較大、有一定機械強度的疏水聚團，從而改善細粒鉛鋅礦物的可浮性。絮團浮選通常必須滿足礦粒表面疏水化、機械攪拌強度能克服粒間作用勢壘等條件，且大多需添加非極性油。

S.松等［5］對墨西哥某細粒浸染狀鉛鋅礦石進行了絮團浮選試驗，獲得了鉛品位為37.30%、鉛回收率為65.34%的鉛精礦和鋅品位為58.30%、鋅回收率為68.53%的鋅精礦。與常規浮選相比，絮團浮選的尾礦品位低，鉛、鋅精礦回收率高。

2.1.2 復合活化疏水絮團浮選

復合活化疏水絮團浮選利用有用礦物與脈石礦物表面物理化學特性及熱力學特性差異，通過添加離子型無機或有機聚合物使礦漿處于穩定的分散狀態，利用無機鹽或表面活性劑消除可溶性鹽和礦泥對礦物表面活性的污染(主要消除礦漿中Ca2+、Mg2+、Fe3+離子和親水薄膜)、增強礦物表面的選擇性吸附能力，添加經乳化的黃藥、非極性油的混合物使目的礦物選擇性疏水，從而獲得活性疏水聚團，再在特定的調漿槽或高速攪拌器中引入機械活化能，用以克服顆粒間的作用勢壘強化疏水聚團的形成，最后用常規浮選實現疏水聚團與分散脈石礦物的分離。

對甘肅廠壩深度氧化的鉛鋅礦應用復合活化疏水絮團浮選工藝，采用硫化法選鉛，對選鉛尾礦在不脫泥條件下進行復合活化，加入乳化的硫化鈉－胺類捕收劑選鋅，獲得了鉛、鋅品位分別為47.84%、38.23%，回收率分別為39.87%、78.70%的鉛精礦和鋅精礦。與常規浮選相比，鋅精礦的鋅品位和回收率明顯提高，且藥劑消耗量和藥劑成本大幅降低［6］。

2.1.3 載體浮選

載體浮選是在常規浮選工藝條件下，利用一種粗粒輔助物料在浮選中充當載體，通過添加適量的捕收劑使微細目的礦粒和載體同時充分疏水，利用疏水性的細粒有向疏水性粗粒附著的趨勢，使細粒選擇性地覆蓋在載體上，或利用疏水聚團原理使微粒在易浮粗礦粒表面黏附，然后利用氣泡將載體連同細粒礦物一起浮出［4］。載體可以是目的礦物的同類礦物也可是異類礦物，利用浮選體系中礦粒的粗粒效應與載體作用，通過控制載體粒度范圍和所占比例，在不影響載體自身可浮性的前提下實現細粒礦物的浮選回收。

中南大學以粗粒凡口鉛鋅礦原礦為載體，加入該礦礦泥中進行鉛鋅載體浮選，與礦泥單獨浮選相比，鉛鋅回收率分別提高6 個和12 個百分點以上［7］。

2.2 細粒鉛鋅礦選礦設備現狀

2.2.1 高效射流浮選機

射流浮選機是一種高富集比的高效分選設備。在浮選過程中，給入的礦漿與浮選本身回流的礦漿匯集到一個特殊結構的給礦裝置中，經一定揚程的礦漿泵送入噴射器，經噴嘴的高速礦漿射流在吸氣室內形成負壓，外界空氣進入吸氣室并在吸氣室形成旋轉氣流，使礦漿、藥劑、空氣混勻，在卷吸效應作用下，空氣與礦漿在下導管內進行能量交換，將空氣彌散為微小氣泡，礦漿很快被礦化并進入擴大管，礦漿的動能逐步轉化為勢能并進一步壓縮氣泡，增大空氣在礦漿中的溶解度，由特殊結構的分散器將礦漿均勻分散至槽底，在槽內再一次礦化。此時，彌散在礦漿中的空氣由于壓力減小，在槽底形成氣泡并攜帶目的礦物上升至礦漿表面形成泡沫層，隨著泡沫層厚度的增加，泡沫自溢到精礦槽成為產品，尾礦則經尾礦箱排出［8］。

呂慧峰等［9］采用高效射流浮選機對某鉛鋅礦尾礦中的鋅進行了綜合回收，通過射流浮選機1 次選別即獲得鋅品位和回收率分別為10.23%、42.35%的鋅粗精礦，富集比高達20.4。

2.2.2 旋流－靜態微泡浮選柱

本研究對訪談資料所涉及的問題進行歸納整理后盡可能全面地總結出每一個維度所涉及的題目中包含的內容，總結發現90后藏族大學生婚戀觀的一些特點與規律，部分案例與訪談內容如下：

旋流－靜態微泡浮選柱的分離過程包括柱分選、旋流分選和管流礦化3 部分。柱分選段位于整個柱體的上部，與柱分離段呈上下直通的旋流分離段采用柱－錐相連的水介質旋流器結構。柱分離段的頂部有泡沫精礦排出口，給礦點位于柱分選段中上部，最終尾礦由旋流分選段底口排出，氣泡發生器在柱體外沿切向與旋流分離段柱體相連，與相連的浮選管段共同構成管流礦化部分。氣泡發生器采用類似射流泵的內部結構，以循環中礦為介質，依賴射流形成的負壓引入氣體，并將氣體粉碎成微泡，形成氣、固、液三相體系。氣、固、液三相體系攜帶較高的能量以高度紊流狀態沿切向高速進入旋流分離段形成旋流力場。沿切向進入旋流分離段的大量氣泡受離心力和浮力的共同作用，迅速以旋轉方式向旋流分離段中心匯集，進入柱分選段并在柱體斷面上得以高度分散，并向上運動，與由上部給入、呈整體向下塞式流動的礦漿顆粒逆向運行與碰撞，氣泡在上升的過程中不斷被礦化。浮選過程貫穿于整個旋流分選段和柱分選段，柱分離段發揮了選擇性回收的優勢，有利于保證較高的產品質量，旋流分選段則發揮了捕收充分的優勢，重在提高回收率［10］。

劉炯天等［11］為進一步提高柿竹園柴山鉛鋅礦現有資源的利用水平，以旋流－靜態微泡浮選柱替代槽式浮選機，在磨礦細度為－0.074 mm 占77%的情況下，采用1 粗1 精優先浮鉛再浮鋅的鉛鋅浮選工藝流程，不僅使鉛、鋅精礦品位分別提高12.58 和1.98 個百分點，回收率提高0.88 和8.95 個百分點，而且簡化了浮選流程。

2.3 細粒鉛鋅礦浮選捕收劑的現狀

鉛鋅礦浮選捕收劑主要有［12］黃藥類、黑藥類、二硫代氨基甲酸鹽(酯)類、硫氨酯類。黃藥類捕收劑主要包括堿金屬黃藥和黃藥酯類，目前生產上應用較多的是乙基黃藥和丁基黃藥;黑藥類捕收劑主要包括丁胺黑藥和苯胺黑藥、25 號黑藥;二硫代氨基甲酸鹽(酯)類主要有乙硫氮、丁硫氮，應用廣泛的二硫代氨基甲酸酯為酯105;硫氨酯類使用較多的是乙硫氨酯或Z －200。工業生產中尤以黃藥類、黑藥類及二者復配使用最為普遍。

目前，直接浮選細粒鉛鋅礦的特效捕收劑還未見報道，但一些螯合捕收劑，特別是鍵和原子為O=N、O=S、S=N、S=S 型的螯合劑，對鉛鋅礦的浮選具有較高的選擇性。隨著浮選藥劑理論研究的深入，科研人員利用計算機輔助分子設計等技術設計出了一些新型捕收劑或復合捕收劑，如硫酚捕收劑、芐基丙二甲酸捕收劑及其與苯甲羥肟酸混合捕收劑、EML3、EML6 螯合捕收劑、HP1 捕收劑、P －2000 捕收劑、E－5 螯合捕收劑、ZP －50 捕收劑等［13］。一些新型高效螯合捕收劑受到成本等因素的制約未得到大規模的工業化應用，需進一步研究降低其成本的方法。

3 細粒鉛鋅礦回收所存在的問題、措施

3.1 細粒鉛鋅礦回收所存在的問題

(1)不恰當地追求磨礦工藝的簡單，造成鉛鋅礦物的泥化和難以回收。鉛鋅礦往往共伴生多種組分，在對細粒嵌布的鉛鋅礦及嵌布粒度粗細不均的鉛鋅礦的磨礦過程中，為了充分實現有用礦物的單體解離，且為了簡化磨礦流程，沒有及時分離出已單體解離的鉛鋅礦物，則鉛鋅礦物的泥化就不可避免。這也就造成了鉛鋅礦物的過度流失。

(2)受粗放型生產觀念和細粒回收技術的制約，不能因地制宜地制定與磨礦產品相適應的浮選工藝。生產中往往只注重對精礦品位和回收率的跟蹤，而缺少對流程中間產品解離度、過粉碎、有用礦物富集情況的跟蹤與考察，當鉛鋅礦物細粒及礦泥含量不合理時，自然就難以及時調整浮選流程去加以應對。

3.2 改善細粒鉛鋅礦回收的措施

根據原礦性質，研究制定合適的磨礦、浮選工藝流程。對粗細粒不均勻嵌布的鉛鋅礦石，應盡可能制定階段磨礦、階段回收的工藝流程，做到能收早收，減少已單體解離鉛鋅礦物的過粉碎;對細粒嵌布的鉛鋅礦石，則應側重制定合理的浮選工藝流程、選擇合適的回收設備、確定合適的藥劑制度，從而通過鉛鋅總體回收率。

4 細粒鉛鋅礦選礦發展方向

(1)疏水絮團浮選和載體浮選在綜合回收細粒鉛鋅礦方面具有藥耗低及金屬回收率高的特點，是今后工藝發展的重要方向。

(2)對需脫泥才能高效分選的細粒嵌布的鉛鋅礦，礦泥單獨浮選效果不理想時應開展低成本、高效率、低污染浸出工藝的研究。即對難處理細粒鉛鋅礦石，應通過多選礦方法并舉的工藝流程去破解單一浮選流程長、投資大、運行費用高的難題。

(3)應積極借助交叉學科的發展，應用表面膠體化學、量子化學理論和計算機輔助分子設計技術，研發能強化細粒鉛鋅礦物表面疏水化的特效藥劑。

(4)隨著鉛鋅需求量的快速增長和入選礦石品質的明顯下降，鉛鋅礦石資源的開發規模不斷加大，研制細粒鉛鋅礦石高效回收的大型浮選設備對簡化選礦工藝流程、提高鉛鋅資源的回收率至關重要。

5 結 論

細粒鉛鋅礦的高效回收主要依賴于新型高效選別藥劑的研制、選礦方法的拓展、磨選工藝流程的優化及選礦設備的大型化、高效化。在新型高效選別藥劑的研制方面，要借助交叉學科的發展，應用表面膠體化學、量子化學理論和計算機輔助分子設計技術，研發能強化細粒鉛鋅礦物表面疏水化的特效藥劑。對浮選效果不理想的礦泥可考慮開展低成本、高效率、低污染浸出工藝的研究，通過多選礦方法并舉的工藝流程去破解單一浮選流程長、投資大、運行費用高的難題。對易磨、易泥化的細粒嵌布的鉛鋅礦石，除了應確定合適的磨礦細度，實施粗細分級分選工藝，還應充分考慮能收早收的階段磨選工藝，減少鉛鋅礦物過粉碎的機會。針對傳統浮選設備普遍不適用細粒—微細粒鉛鋅礦回收的問題，采用甚至進一步完善旋流－靜態微泡浮選柱等新型、高效浮選設備具有重要意義。

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