某銅鉛鋅多金屬硫化礦石選礦試驗

冷相超李運強

（1.洛陽豫鷺礦業(yè)有限責(zé)任公司，河南洛陽471500；2.齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江齊齊哈爾161002）

我國銅、鉛、鋅礦產(chǎn)資源普遍存在單一礦種少，共伴生組分多，礦石性質(zhì)復(fù)雜等特點[1-2]。隨著我國經(jīng)濟長期的快速發(fā)展，經(jīng)濟總量十分巨大，因此，對銅、鉛、鋅等常用有色金屬形成了強大的需求，且隨著國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型礦山戰(zhàn)略的逐步實施，對銅鉛鋅多金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)利用技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)[3]。

本研究將以國內(nèi)某復(fù)雜銅鉛鋅多金屬硫化礦石為對象，在進行詳細的工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，開展了選礦試驗研究。

1　礦石性質(zhì)

1.1　礦石的成分分析

礦石類型為矽卡巖型銅鉛鋅多金屬硫化礦石，主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦，其次為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和黃銅礦等；主要非金屬礦物為輝石、石榴石，其次為綠簾石、方解石和石英等。礦床表層的原生硫化礦石受風(fēng)化侵蝕等外界作用出現(xiàn)不同程度的氧化現(xiàn)象。礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，鉛、鋅、銅物相分析結(jié)果見表2～表4。

從表1可知：礦石中主要有價元素為Pb、Zn，含量分別為1.620%，2.816%；Cu、Au和Ag含量分別為0.097%、0.12 g/t、13.50 g/t，應(yīng)考慮綜合回收。

從表2～表4可知：礦石中的鉛、鋅絕大部分以硫化物的形式存在，氧化銅和結(jié)合銅占比也較低。

1.2　礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石主要為不規(guī)則狀結(jié)構(gòu)，主要有浸染狀、星散狀、星點狀以及細脈狀構(gòu)造。

1.3　礦石中主要金屬礦物的嵌布特征

（1）方鉛礦。方鉛礦主要呈他形粒狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出，粒徑一般為0.01～1.8 mm，呈稀疏浸染狀—星點狀分布于礦石中，方鉛礦沿非金屬礦物解理分布現(xiàn)象較少見。方鉛礦與閃鋅礦呈規(guī)則—半規(guī)則連生，二者間的接觸線比較平直，另有部分方鉛礦被閃鋅礦包裹，較粗粒的方鉛礦易從閃鋅礦中解離出來，細粒的要完全解離需要較高的磨礦細度。方鉛礦與黃銅礦的連生關(guān)系在礦石中較少見，主要為包裹關(guān)系。方鉛礦與黃鐵礦呈規(guī)則—半規(guī)則連生或黃鐵礦包裹少量方鉛礦，規(guī)則—半規(guī)則連生的方鉛礦與黃鐵礦在磨礦中較易解離，被包裹的方鉛礦相對不易解離。

（2）閃鋅礦。閃鋅礦呈他形粒狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出，粒徑一般為0.01～1.2 mm，呈浸染狀—星散狀分布于礦石中，閃鋅礦包裹方鉛礦，較粗粒的方鉛礦易于從閃鋅礦包裹中解離出來，細粒的要完全解離需要較高的磨礦細度。閃鋅礦與黃銅礦的連生關(guān)系為包裹關(guān)系：閃鋅礦包裹微細粒黃銅礦，二者形成固溶體分離結(jié)構(gòu)。閃鋅礦包裹黃鐵礦，黃鐵礦粒度小于0.05 mm，這部分被閃鋅礦包裹的黃鐵礦不易從閃鋅礦包裹中解離出來，容易隨閃鋅礦一起進入鋅精礦中。

（3）黃銅礦。黃銅礦的含量較低，多呈不規(guī)則狀或他形粒狀產(chǎn)出，粒徑一般為0.01～0.3 mm，在礦石中可見與閃鋅礦、磁黃鐵礦連生現(xiàn)象。黃銅礦多呈細粒、微細粒被閃鋅礦包裹或呈星點狀分布于非金屬礦物中，也可見部分與磁黃鐵礦規(guī)則—不規(guī)則連生，或被磁黃鐵礦包裹，并沿非金屬礦物解理、粒間呈脈狀分布，這部分黃銅礦的解離與脈體的寬度有關(guān)；偶見部分磁黃鐵礦包裹黃銅礦現(xiàn)象。

（4）黃鐵礦。礦石中黃鐵礦含量較少，多呈不規(guī)則狀和他形粒狀產(chǎn)出，少見半自形立方體，粒徑一般為0.01～0.2 mm，多與方鉛礦或閃鋅礦連生。

（5）磁黃鐵礦。磁黃鐵礦是礦石中除了方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦之外的主要含硫礦物，多呈粒狀、不規(guī)則狀，粒徑一般為0.01～0.5 mm，多沿非金屬礦物粒間、解理呈細脈狀分布，可見部分與閃鋅礦連生。

2　選礦試驗研究

銅鉛鋅多金屬硫化礦石因礦石性質(zhì)不同，所采用的浮選原則流程也不盡相同，主要有銅鉛鋅優(yōu)先浮選流程、銅鉛混合浮選—銅鉛分離—混合浮選尾礦浮鋅流程、銅鉛鋅混合浮選再分離流程、銅鉛鋅等可浮原則流程等[4]。此外，在銅鉛鋅多金屬硫化礦浮選領(lǐng)域，也延伸出了粗粒效應(yīng)載體浮選[5]、硫化礦電位調(diào)控浮選[6]、快速分支浮選[7]等其他選礦工藝技術(shù)[8-9]。本試驗針對該礦石銅品位低，鉛、鋅品位較高，且黃銅礦和方鉛礦可浮性相近等特點，在探索試驗基礎(chǔ)上決定采用銅鉛混合浮選—銅鉛分離—混合浮選尾礦浮選選鋅流程對該礦石進行選礦工藝技術(shù)研究。

2.1　條件試驗

2.1.1銅鉛混合粗選試驗

試驗采用1次粗選流程，2#油用量為5 g/t。

2.1.1.1調(diào)整劑硫酸鋅+碳酸鈉用量試驗

探索試驗表明，水玻璃、石灰、硫酸鋅以及碳酸鈉組合能有效削弱閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦以及硅酸鹽脈石礦物的可浮性，且對銅鉛礦物的浮游性能影響較小；試驗還發(fā)現(xiàn)適宜的石灰用量為1 000 g/t、水玻璃為500 g/t，在此基礎(chǔ)上研究硫酸鋅+碳酸鈉用量對銅鉛混合粗精礦指標的影響，試驗固定磨礦細度為-0.075 mm占65%，捕收劑丁銨黑藥用量為30 g/t，試驗結(jié)果見表5。

從表5可知，隨硫酸鋅+碳酸鈉用量的增大，銅鉛混合粗精礦鋅品位和鋅回收率明顯下降，銅、鉛品位均上升，銅、鉛回收率均下降。綜合考慮，確定銅鉛混合粗選的硫酸鋅+碳酸鈉用量為500+500 g/t。

2.1.1.2乙硫氮用量試驗

捕收劑選擇試驗比較了乙基黃藥、丁基黃藥、乙硫氮和丁銨黑藥等的捕收性能，發(fā)現(xiàn)乙硫氮對銅鉛混合粗選有最好的選擇性和捕收能力，因此，進行了乙硫氮用量試驗。試驗固定磨礦細度為-0.075 mm占65%，石灰用量為1 000 g/t、水玻璃為500 g/t、硫酸鋅+碳酸鈉用量為500+500 g/t，結(jié)果如表6。

由表6可知，隨著乙硫氮用量的增大，銅鉛混合粗精礦銅、鉛回收率上升，鋅品位和鋅回收率上升。綜合考慮，確定銅鉛混合粗選乙硫氮用量為5g/t。

2.1.2銅鉛分離浮選組合抑制劑重鉻酸鉀+水玻璃+CMC用量試驗

顯微鏡觀察表明，銅鉛混合粗精礦中絕大部分方鉛礦以單體形式存在，因此，在用活性炭對銅鉛混合粗精礦進行脫藥的基礎(chǔ)上，進行了抑鉛浮銅，銅、鉛分離試驗。鉛礦物組合抑制劑重鉻酸鉀+水玻璃+CMC用量試驗采用1次粗選流程，試驗固定捕收劑Z-200用量為12 g/t，試驗結(jié)果見表7。

由表7可知，組合抑制劑重鉻酸鉀+水玻璃+CMC用量為200+200+20 g/t時，銅鉛分離效果最好。因此，確定銅鉛分離粗選的重鉻酸鉀+水玻璃+CMC用量為200+200+20 g/t。

2.1.3鋅浮選試驗

鋅浮選時以硫酸銅為閃鋅礦的活化劑、石灰為黃鐵礦的抑制劑、丁基黃藥為捕收劑，試驗給礦為1粗2掃銅鉛混合浮選的尾礦，試驗流程為1次粗選流程，2#油用量為15 g/t。

2.1.3.1石灰用量試驗

石灰用量試驗固定硫酸銅用量為450 g/t，丁基黃藥為30 g/t，結(jié)果見圖1。

由圖1可以看出，隨著石灰用量的增大，鋅粗精礦鋅品位和鋅作業(yè)回收率均先上升后下降，變化趨勢的拐點在石灰用量為1 500 g/t時。因此，確定鋅粗選的石灰用量為1 500 g/t。

2.1.3.2硫酸銅用量試驗

硫酸銅用量試驗固定石灰用量為1 500 g/t，丁基黃藥為30 g/t，結(jié)果見圖2。

由圖2可以看出，隨著硫酸銅用量的增大，鋅粗精礦鋅品位和鋅作業(yè)回收率均先上升后下降。綜合考慮，確定鋅粗選的硫酸銅用量為450 g/t。

2.1.3.3丁基黃藥用量試驗

丁基黃藥用量試驗固定石灰用量為1500g/t，硫酸銅為450 g/t，結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，隨著丁基黃藥用量的增大，鋅粗精礦鋅品位下降，鋅回收率上升。綜合考慮，確定鋅粗選的丁基黃藥用量為30 g/t。

2.2　閉路試驗

在上述試驗、鋅精選抑制劑種類及石灰+腐殖酸鈉用量試驗、磨礦細度驗證試驗（以全流程開路試驗結(jié)果為依據(jù)）基礎(chǔ)上進行了全流程閉路試驗，試驗流程見圖4，結(jié)果見表8。

采用圖4所示的銅鉛混合浮選—銅鉛分離—混合浮選尾礦浮鋅流程處理該礦石，可獲得銅品位為20.08%、銅回收率為46.34%的銅精礦，鉛品位為47.89%、鉛回收率為82.72%的鉛精礦，以及鋅品位為42.98%、鋅回收率為93.03%的鋅精礦，較好地實現(xiàn)了銅、鉛、鋅綜合回收。

3　結(jié)論

（1）國內(nèi)某銅鉛鋅礦石為矽卡巖型銅鉛鋅多金屬硫化礦石，為不規(guī)則狀結(jié)構(gòu)，主要有浸染狀、星散狀、星點狀以及細脈狀構(gòu)造。主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦，其次為磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦和黃銅礦等；主要非金屬礦物為輝石、石榴石，其次為綠簾石、方解石和石英等。銅、鉛、鋅主要以硫化物的形式存在。方鉛礦主要呈他形粒狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出，粒徑一般為0.01～1.8 mm；閃鋅礦呈他形粒狀和不規(guī)則狀產(chǎn)出，粒徑一般為0.01～1.2 mm；黃銅礦多呈不規(guī)則狀或他形粒狀產(chǎn)出，粒徑一般為0.01～0.3 mm；黃鐵礦多呈不規(guī)則狀和他形粒狀產(chǎn)出，少見半自形立方體，粒徑一般為0.01～0.2 mm，多與方鉛礦或閃鋅礦連生；磁黃鐵礦是礦石中除了方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦之外的主要含硫礦物，多呈粒狀、不規(guī)則狀，粒徑一般為0.01～0.5 mm，多沿非金屬礦物粒間、解理呈細脈狀分布，部分與閃鋅礦連生。

（2）石灰、水玻璃、硫酸鋅與碳酸鈉組合可以削弱閃鋅礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦及硅酸鹽脈石礦物的可浮性，較好地實現(xiàn)銅鉛混合浮選；銅鉛混合精礦經(jīng)活性炭脫藥后，以重鉻酸鉀+水玻璃+CMC為組合抑制劑抑鉛浮銅，能夠有效分離銅鉛；以硫酸銅為鋅礦物活化劑、石灰為硫抑制劑可高效浮鋅。

（3）試驗采用1粗1精1掃銅鉛混浮、1粗2精1掃銅鉛分離、1粗2精2掃浮鋅、中礦順序返回流程處理礦石，可獲得銅品位為20.08%、銅回收率為46.34%的銅精礦，鉛品位為47.89%、鉛回收率為82.72%的鉛精礦，以及鋅品位為42.98%、鋅回收率為93.03%的鋅精礦，較好地實現(xiàn)了銅、鉛、鋅的綜合回收。