西藏某銅鉛鋅銀多金屬礦選礦試驗(yàn)研究

龐雪敏，危 剛，田江濤

(河北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心，河北 保定 071000)

銅、鉛、鋅等有色金屬應(yīng)用廣泛，隨著我國銅鉛鋅礦石開發(fā)利用力度不斷加大，易選礦石逐漸減少，目前探明和開發(fā)利用的多為復(fù)雜、共生礦石資源[1]，礦石中多伴生錫、銻、金、銀、鎵、鎘、銦、鍺、重晶石螢石等[2]。銅、鉛、鋅硫化礦在浮選時(shí)由于可浮性相近、礦物間致密共生、嵌布粒度復(fù)雜等因素，容易造成有用礦物品位不高、回收率偏低等問題，近年來高效分選、綜合回收的可持續(xù)發(fā)展理念使得多金屬選礦面臨新的挑戰(zhàn)。

銅鉛鋅浮選分離的工藝流程主要有優(yōu)先浮選、混合浮選、部分混合浮選和等可浮選四類流程，因此根據(jù)礦石性質(zhì)、選礦指標(biāo)要求和浮選試驗(yàn)效果等因素選擇適合的工藝流程很有必要[3]。張雨田等[4]針對(duì)西北某銅鉛鋅銀多金屬硫化礦中銅鉛鋅礦物共生關(guān)系密切、嵌布粒度很細(xì)，不均勻、互相嵌鑲包裹等問題，采用優(yōu)先選銅，再選鉛與可浮性好的鋅，最后選可浮性差的鋅的浮選工藝流程。相比其他工藝流程選礦成本更低且精礦指標(biāo)更好。趙強(qiáng)等[5]在對(duì)西藏某富銀難選銅鉛鋅硫化礦進(jìn)行分選時(shí)，采用銅鉛鋅混浮-精礦再磨-銅鉛混浮-銅鉛分離的浮選流程進(jìn)行了選礦試驗(yàn)，最終獲得的銅精礦品位為14.48%，回收率為59.72%；鉛精礦品位為53.74%，回收率為88.78%；鋅精礦品位為57.18%，回收率為84.57%的良好指標(biāo)。胡志凱等[6]在對(duì)西藏高海拔地區(qū)銅鉛鋅多金屬礦進(jìn)行精細(xì)化分選時(shí)，根據(jù)礦石中黃銅礦與方鉛礦均具有很好的可浮性這一特點(diǎn)。采用銅鉛混合浮選再分離-鋅浮選工藝流程，獲得了銅品位26.40%、回收率83.75%的銅精礦，鉛品位65.42%、回收率89.50%的鉛精礦，鋅品位54.65%、回收率63.01%的鋅精礦。西藏某銅鉛鋅銀多金屬礦為新發(fā)現(xiàn)的礦床，銅、鉛、鋅含量較高并伴生有多種有價(jià)元素，各礦物間關(guān)系密切，嵌布粒度不均勻，為礦石的分選與富集帶來了困難[7-8]。為了合理開發(fā)利用該資源，確定選礦工藝流程和藥劑制度，在充分研究礦石性質(zhì)的基礎(chǔ)上，對(duì)該銅鉛鋅多金屬礦進(jìn)行了選礦工藝流程試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

該礦礦石中的主要有用元素為銅、鉛、鋅、銀。其中，銅絕大部分賦存在黃銅礦中，鋅絕大部分賦存在閃鋅礦中，鉛絕大多數(shù)賦存于方鉛礦和硫鉛鉍礦中；有價(jià)元素銀主要賦存于方鉛礦和硫鉛鉍礦中，偶見賦存于輝銀礦中；鉍大部分賦存于硫鉛鉍礦中。因此，選礦回收利用的礦物為黃銅礦、方鉛礦和硫鉛鉍礦、閃鋅礦，銀、鉍隨各精礦一起回收。

黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦相互鑲嵌，均有部分微粒被包含于粗大的主礦物顆粒中。如閃鋅礦粗大顆粒中可包含方鉛礦和黃銅礦微粒，閃鋅礦顆粒中基本上均分布有乳滴狀的黃銅礦(圖1(a))；黃銅礦粗大顆粒中可包裹方鉛礦和閃鋅礦微粒(圖1(b))；方鉛礦呈浸染狀分布，常包裹黃銅礦、閃鋅礦微粒，和閃鋅礦、黃銅礦緊密鑲嵌(圖1(c))。黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦以及脈石之間的嵌布關(guān)系一般較為復(fù)雜，有時(shí)相互包裹，有時(shí)呈港灣狀彎曲接觸，呈不規(guī)則毗連鑲嵌。電子探針分析結(jié)果顯示(表1):黃銅礦中不均勻的含金、銀、鎘三種元素，但含量很低。方鉛礦在富礦石和圍巖中的銀含量表現(xiàn)不一，富礦石中的方鉛礦普遍含銀在0.83%～1.23%之間，而圍巖中的方鉛礦則不含銀。方鉛礦中普遍含鎘，不含鉍。閃鋅礦和銀的關(guān)系不密切，和金的關(guān)系密切，但不均勻的含金，閃鋅礦單體顆粒金含量為0%～0.063%，并普遍含有鎘和鉍元素。硫鉛鉍礦：鏡下特征似方鉛礦，但又明顯區(qū)別于方鉛礦，為非均質(zhì)體，和方鉛礦、閃鋅礦和黃銅礦緊密連生。電子探針分析，其中鉍含量為22.03%～23.75%，鉛含量為56.93%～59.83%，銀含量為1.27%～1.29%，含量高于方鉛礦，是造成鉛精礦中鉍和銀含量較高的主要礦物。這種礦物中也均勻地含有鎘元素。

圖1 銅、鉛、鋅礦物嵌布關(guān)系顯微照片F(xiàn)ig.1 Microscopic photos of the dissemination relationship of copper,lead and zinc minerals

礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果和化學(xué)物相分析結(jié)果分別見表2～4。

礦石中的主要有用元素銅、鉛、鋅均以硫化礦形式存在，由表1電子探針結(jié)果可以看出，銀元素主要分布在方鉛礦和方鉛鉍礦中，鎘元素主要分布在閃鋅礦和方鉛礦中，與黃銅礦的關(guān)系不密切，鉍元素在方鉛鉍礦中的含量明顯高于在閃鋅礦中的含量。因此，選礦在回收黃銅礦、方鉛礦和硫鉛鉍礦、閃鋅礦的同時(shí)可以綜合回收有價(jià)元素銀、鉍、鎘等。

2 選礦試驗(yàn)

2.1 選礦流程選擇試驗(yàn)

分別對(duì)銅鉛鋅混合浮選和銅鉛部分混合浮選流程進(jìn)行考查對(duì)比試驗(yàn)[9]，試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.074 mm含量80.7%。混合浮選流程：石灰1 kg/t，丁黃藥40 g/t，2#油10 g/t；部分混合浮選流程：石灰1 kg/t，ZnSO4·7H2O 2.0 kg/t+Na2SO31.0 kg/t，丁黃藥40 g/t，2#油10 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5試驗(yàn)結(jié)果可知，在不加銅鉛鋅抑制劑的條件下，直接混合浮選，鉛銅可浮性很好，鋅可浮性較差，尾礦Zn品位高達(dá)4.07%。部分混合浮選流程能夠有效富集銅鉛、抑制閃鋅礦，所以試驗(yàn)采用的原則流程為抑鋅優(yōu)先浮銅鉛部分混合浮選[10]。

表1 電子探針結(jié)果Table 1 Results of electron probe microanalysis

表2 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 2 Main chemical composition analysis results of the ore

表3 礦石銅、鉛物相分析結(jié)果Table 3 Copper and lead phase analysis results of the ore

表4 礦石鋅、銀物相分析結(jié)果Table 4 Zinc and silver phase analysis results of the ore

表5 流程選擇試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Test results of sphalerite inhibitor selection

2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)主要考查不同磨礦細(xì)度與精礦品位、尾礦品位及回收率的關(guān)系。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.074 mm含量為變量，石灰1 kg/t，ZnSO4·7H2O 1.0 kg/t+Na2CO31.0 kg/t，丁黃40 g/t。試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖2 銅鉛部分混合浮選條件試驗(yàn)流程Fig.2 Test flow of copper lead partial bulk flotation

圖3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Results of grinding fineness test

圖3試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度的提高，銅精礦品位變化不大，尾礦品位逐漸降低，銅鉛的回收率隨之提高。說明銅鉛鋅礦物單體解離隨著磨細(xì)度的提高而提高，但-0.074 mm含量達(dá)到93%后，回收率反而降低，說明此時(shí)已出現(xiàn)過粉碎，使浮選效果變壞。所以合適的磨礦細(xì)度為-0.074 mm含量80.7%。

2.3 石灰用量試驗(yàn)

主要考查石灰用量對(duì)銅鉛浮選及抑鋅效果的影響。試驗(yàn)流程如圖2所示，藥劑制度，ZnSO4·7H2O 1.0 kg/t+Na2CO31.0 kg/t，丁黃40 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 石灰用量試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Test results of lime dosage test

表6的試驗(yàn)結(jié)果說明，隨著石灰用量的增加，銅鉛精礦中銅鉛的品位逐漸降低，回收率變化不大。鋅的混入率逐漸提高，說明石灰對(duì)閃鋅礦有活化作用，所以該礦不適宜用石灰做pH值調(diào)整劑。

2.4 閃鋅礦抑制劑選擇試驗(yàn)

選擇了5種組合抑制劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見圖2。試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.074 mm含量80.7%，丁黃40 g/t，鋅抑制劑種類以及試驗(yàn)結(jié)果見表7。

“夫?qū)W須靜也。”這是三國時(shí)代的諸葛亮對(duì)兒子諸葛瞻的教導(dǎo)。靜心專一讀書，方能入腦入心。是故談起讀書，人們往往強(qiáng)調(diào)晨讀夜讀，蓋其時(shí)靜也。張恨水寫過“讀書百宜錄”，列下不少適宜讀書的環(huán)境，如“秋窗午后，小院無人”，“黃昏日落，負(fù)手庭除”，“大雪漫天，爐火小坐”，“銀燈燦爛，畫閣春溫”等，都是“夫?qū)W須靜也”的注解。陸游有詩：“書似青山常亂疊，燈如紅豆最相思。”一燈如豆顯然冷清得很，甚至有點(diǎn)孤寂，但如此靜境卻是讀書的佳境，“最相思”呵！

分析表7試驗(yàn)結(jié)果，組合抑制劑抑鋅效果順序?yàn)镹a2CO3+NaCN+ZnSO4>H2SO4+FeSO4+Na2SO3>Na2CO3+ZnSO4·7H2O>石灰+Na2CO3+ZnSO4·7H2O>ZnSO4·7H2O +Na2SO3。組合抑制劑H2SO4+FeSO4+Na2SO3同時(shí)抑制鉛鋅，但試驗(yàn)中觀察浮選泡沫發(fā)脆，液面不穩(wěn)定。考慮Na2CO3+NaCN +ZnSO4·7H2O組合抑制劑中含有NaCN，不符合環(huán)保要求，確定采用Na2CO3+ZnSO4·7H2O組合抑制劑，并分別對(duì)Na2CO3、ZnSO4·7H2O兩種藥劑的用量進(jìn)行條件試驗(yàn)。

表7 閃鋅礦抑制劑選擇試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Test results of sphalerite inhibitor selection

2.5 Na2CO3用量試驗(yàn)

Na2CO3用量試驗(yàn)是考查組合抑制劑Na2CO3+ZnSO4·7H2O中Na2CO3用量對(duì)閃鋅礦的抑制效果。試驗(yàn)流程如圖2所示，試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.074 mm含量80.7%，ZnSO4·7H2O 1.0 kg/t，丁黃40 g/t，Na2CO3用量為變量。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 Na2CO3用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Results of Na2CO3 dosage test

試驗(yàn)結(jié)果表明，Na2CO3用量為1.0 kg/t時(shí)，銅鋅精礦中鋅的品位達(dá)到最低，抑鋅效果較好。所以選擇Na2CO3用量為1.0 kg/t。

2.6 ZnSO4·7H2O用量試驗(yàn)

ZnSO4·7H2O用量試驗(yàn)主要是考查組合抑制劑Na2CO3+ZnSO4·7H2O中ZnSO4·7H2O用量對(duì)閃鋅礦的抑制效果。試驗(yàn)流程如圖2所示，試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.074 mm含量80.7%，Na2CO31.0 kg/t，丁黃40 g/t，ZnSO4用量為變量。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 ZnSO4用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Results of ZnSO4 dosage test

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著ZnSO4·7H2O用量的增加，銅鉛精礦中銅和鉛的品位逐漸提高，鋅品位逐漸降低，但銅鉛回收率逐步降低，因此ZnSO4·7H2O用量為1.5 kg/t抑鋅效果較好。綜合圖4和圖5試驗(yàn)結(jié)果，Na2CO3+ZnSO4·7H2O用量為1.0 kg/t+1.5 kg/t時(shí)抑鋅效果較好。

2.7 銅鉛混浮捕收劑選擇試驗(yàn)

黃藥是硫化礦最常用的捕收劑，乙硫氮、200#分別對(duì)方鉛礦、黃銅礦有較好的選擇性，對(duì)三種藥劑進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)流程如圖2所示，試驗(yàn)條件：磨礦細(xì)度-0.074 mm含量80.7%，組合抑制劑1：ZnSO4·7H2O 1.0 kg/t+Na2SO31.0 kg/t；組合抑制劑2：H2SO41.0 kg/t+FeSO40.5 kg/t+Na2SO30.9 kg/t，其他條件及試驗(yàn)結(jié)果見表8。

從表8結(jié)果可以看出，丁基黃藥能保障銅鉛品位及回收率的同時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)與閃鋅礦的分離，所以混合浮選捕收劑確定用丁基黃藥。

對(duì)丁基黃藥用量進(jìn)行了對(duì)比考查試驗(yàn)，確定丁基黃藥用量分別為50 g/t。

2.8 閃鋅礦浮選——CuSO4·5H2O用量試驗(yàn)

圖6試驗(yàn)結(jié)果表明，硫酸銅用量從300 g/t增加到500 g/t，回收率明顯提高，用量大于500 g/t后變化不明顯，所以確定硫酸銅用量為500 g/t。

條件試驗(yàn)對(duì)捕收劑丁基黃藥的用量進(jìn)行了對(duì)比考查試驗(yàn)，確定丁基黃藥用量為40 g/t。

2.9 銅鉛分離試驗(yàn)

對(duì)銅鉛混合精礦經(jīng)一次精選后進(jìn)行銅鉛分離試驗(yàn)。主要對(duì)方鉛礦的抑制劑進(jìn)行選擇對(duì)比試驗(yàn)[11-13]，試驗(yàn)結(jié)果見表9。

圖6 硫酸銅用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Results of CuSO4 dosage test

表8 銅鉛混浮捕收劑選擇試驗(yàn)結(jié)果Table 8 Test results of copper lead mixed flotation collector selection

表9 方鉛礦抑制劑選擇試驗(yàn)結(jié)果Table 9 Test results for the selection of galena inhibitors

銅鉛分離抑制劑選擇試驗(yàn)結(jié)果表明，幾種抑制劑抑制鉛的效果依次為Na2SO31.5 kg/t+Na2CO30.4 kg/t+ZnSO4·7H2O 0.6 kg/t>淀粉50 g/t>CNAS組合抑制劑。淀粉抑鉛的同時(shí)對(duì)銅也有抑制作用。確定采用NaS2O3+Na2CO3+ZnSO4·7H2O為鉛的抑制劑，經(jīng)用量條件對(duì)比試驗(yàn)，確定其用量為Na2SO31.5 kg/t+Na2CO30.4 kg/t+ZnSO4·7H2O 0.6 kg/t。

2.10 浮選閉路流程試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)、開路流程試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行閉路流程試驗(yàn)，考查中礦對(duì)浮選藥劑制度的影響。試驗(yàn)流程及藥劑制度見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

從閉路試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用如圖7所示閉路流程，可以獲得合格的銅精礦、鉛精礦、鋅精礦，其中銅精礦Cu品位及回收率分別為29.22%、88.87%；鉛精礦Pb品位及回收率分別為55.50%、85.89%；鋅精礦Zn品位及回收率分別為50.35%、79.35%。共伴生元素Ag、Bi富集到銅精礦和鉛精礦中，總回收率分別為94.12%、95.30%；鎘主要富集到鋅精礦中，回收率為76.16%。

表10 閉路流程試驗(yàn)結(jié)果Table 10 Results of closed circuit test

圖7 閉路試驗(yàn)流程Fig.7 Flow sheet of closed-circuit test

3 結(jié) 論

1) 礦石的礦物成分以矽卡巖礦物為主，有用礦物主要為黃銅礦、方鉛礦、硫鉛鉍礦、閃鋅礦，脈石礦物主要有石英和綠簾石，其他礦物含量較少。

2) 采用“銅鉛混合浮選-混合精礦分離-鋅浮選流程”回收銅、鉛、鋅，可獲得的銅精礦產(chǎn)率、Cu品位及銅回收率分別為18.25%、29.22%、88.87%；鉛精礦產(chǎn)率、Pb品位及鉛回收率分別為7.61%、55.50%、85.89%；鋅精礦產(chǎn)率、Zn品位及鋅回收率分別為17.53%、50.35%、79.35%。

3) 綜合回收了伴生元素銀、鉍、鎘。銀、鉍主要富集在銅、鉛精礦中，銅精礦中Ag品位及回收率分別為1 750 g/t、50.02%，Bi品位及回收率分別為1.42%、62.59%；鉛精礦中Ag品位及回收率分別為3 700 g/t、44.10%，Bi品位及回收率分別為1.78%、32.71%。鎘主要富集在鋅精礦中，Cd品位及回收率分別為0.26%、76.16%。