云南某鐵閃鋅礦新型捕收劑試驗研究

張自江，牛 珊，李 輝

（云南華聯鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

鐵閃鋅礦是金屬礦山較為普遍和常見的金屬硫化礦物，常與鉛、鐵、銅和錫等金屬共生。鐵閃鋅礦的浮選一般是先活化后進行鋅硫混合浮選，鋅硫混合粗精礦通過再磨后，再通過抑制硫等有害雜質，實現鋅硫分離，達到回收主要有價元素鋅的目的。通常被活化的鐵閃鋅礦需添加捕收劑來改善其疏水性，黃藥類組合捕收劑是常用的選鋅捕收劑，但是，此類藥劑往往存在組合捕收劑的藥劑配比適應性差、藥劑消耗量大、選擇性差、捕收效果低、藥劑配置不便、受礦石性質波動影響較大、對高氧化率的原礦捕收效果不佳、選礦成本高等諸多缺點[1-3]。因此，開發高效、環保和經濟的鐵閃鋅礦新型捕收劑具有很好的研究和應用意義。

云南都龍礦區礦石是以銅鋅錫為主，并伴生銦、銀、硫、鐵等的多金屬礦。其中鋅金屬204.4萬噸，鋅儲量居云南省第三，錫金屬26.1萬噸，居全國第三位；銅金屬7.8萬噸；共伴生的銦、銀、鍺和鎘等稀貴金屬相當豐富[4-6]，特別是稀有金屬銦，其保有儲量3968噸，占全國保有銦金屬儲量的32%，目前居全國第一位。因此，該地區鐵閃鋅礦合理開發利用意義較大。然而，該選廠選鋅工藝采用X-43活化后，采用黃藥類組合捕收劑進行脫硫浮選，存在捕收劑選擇性不佳而導致鋅粗精礦中硫含量超標，鋅精選過程中需在高堿度環境進行鋅硫分離，強抑強拉，石灰用量大，硫脫除不干凈以及設備結垢嚴重、污染環境等問題。因此，本文針對此種現象，在系統研究該鐵閃鋅礦工藝礦物學特性的基礎上，進行了鐵閃鋅礦新型捕收劑OL-ZN的試驗研究[7,8]，在對生產成本影響較小的前提下，提高脫硫效果，得到合格鋅精礦的同時，也綜合回收了硫礦物，解決了結垢、腐蝕、產生有毒氣體及避免使用危化品硫酸等問題。

1 原礦性質及試驗方法

1.1 原礦性質

原礦漿取自云南都龍某鋅選礦廠浮選給礦，為了解原礦的性質，對原礦進行了原礦多元素分析，鋅物相分析和硫鐵礦的工藝礦物學特征研究。結果分別見表1、表2、圖1。

由表1可知：原礦有價元素為銅、鋅、錫、鐵、硫、銦和銀，其中鋅的含量為3.74%，鐵的含量為17.95%，銅的含量為0.19%。

由表2可知：鋅主要賦存在硫化鋅礦物中，其次是賦存在水鋅礦物和菱鋅礦中，在硫化鋅礦物中鋅的占有率為93.75%。

該閃鋅礦的工藝礦物學特征表明：該礦石礦物組成和化學成分比較復雜，主要金屬礦物有閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、錫石、黃銅礦、毒砂等，各種金屬礦物共生關系密切，相互穿插鑲嵌包裹現象普遍。礦石中閃鋅礦多呈半自形-它形粒狀，多與磁黃鐵礦、綠泥石、透輝石、黑云母等礦物連生，部分顆粒與磁黃鐵礦、黃銅礦、黑云母等存在相互包裹現象。閃鋅礦的粒度一般為0.020mm～0.3mm，最大粒度為0.6mm。此外，礦石中閃鋅礦常與磁黃鐵礦緊密共生，這將有害于閃鋅礦的選別回收。圖1為磁黃鐵礦的部分嵌布特征，其中（左圖）磁黃鐵礦與黃銅礦呈細脈狀或乳濁狀包裹于閃鋅礦中；（右圖）閃鋅礦中包裹大量的黃銅礦及磁黃鐵礦。

表1 原礦多元素分析結果 *單位為g/t

表2 原礦鋅物相分析結果/%

圖1 閃鋅礦的工藝礦物學特征

1.2 試驗方法

圖2 條件試驗工藝流程

礦漿經攪拌均勻后測量其濃度，按干礦500g計算所需礦漿量，并將礦漿轉入1.5L的單槽浮選機中，礦樣經調漿后，按藥劑制度依次添加浮選藥劑進行浮選試驗；所得的泡沫產品在0.75L的XFD型單槽浮選機中進行精選試驗。浮選獲得的最終泡沫產品及槽內產品分別過濾、烘干、稱重、制樣后進行化驗分析。條件試驗工藝流程為“一粗一掃一精”流程，具體條件試驗流程如圖2所示。

2 結果與討論

2.1 捕收劑種類試驗

被X-43活化后的閃鋅礦其捕收方式主要有兩種，一是采用陽離子捕收劑在堿性條件下，陽離子捕收劑與閃鋅礦表面形成電化學吸附，從而達到捕收的目的；二是在弱酸性條件下采用黃藥類捕收劑進行捕收，此時鐵閃鋅礦表面帶正電，有利于黃原酸根陰離子的吸附，形成雙黃藥，從而達到捕收的目的。因此，選取了有代表性的十二胺、組合捕收劑、乙黃、DF-331以及新型捕收劑OL-ZN進行捕收劑種類試驗，參考選廠生產藥劑制度和相關試驗研究，捕收劑的用量為50g/t。試驗結果見表3。

由表3試驗結果可知：采用新型捕收劑OL-ZN時，鋅精礦中鋅的回收率最高；而采用十二胺時鋅精礦中鋅的回收率最低；此外，鋅精礦中硫含量，十二胺捕收劑最高，乙黃捕收劑最低。在新型捕收劑OL-ZN用量50g/t時，獲得了品位為34.14%、回收率91.59%的鋅精礦，鋅精礦中硫的回收率為64.02%，尾礦中鋅的損失率僅4.27%。因此，確定采用新型捕收劑OL-ZN為該閃鋅礦浮選捕收劑。

表3 捕收劑種類試驗結果/%

2.2 新型捕收劑用量試驗

為了得到新型捕收劑OL-ZN的最佳用量，進行了OL-ZN不同用量下的條件試驗，試驗結果見圖3。

圖3 OL-ZN用量對硫和錫的品位和回收率的影響

由圖3鋅、硫指標曲線分析可得：隨著OL-ZN用量的增加，鋅精礦中鋅品味逐漸降低，鋅回收率呈先上升后趨于平衡，當OL-ZN用量達到50g/t時，鋅品位達到平衡值，繼續增大OL-ZN用量使得鋅品位大幅降低；鋅精礦中硫的含量隨OL-ZN用量的增大呈先下降后趨于平衡，硫回收率則緩慢增加。綜合考慮鋅精礦中鋅的回收率、硫的含量及藥劑成本，確定在處理該類高鐵閃鋅礦時，新型捕收劑OL-ZN的適宜用量在50g/t。

2.3 新型捕收劑浮選時間試驗

試驗過程中發現，新型捕收劑為淡黃色液體，易溶于水，加入礦漿后，反應所需要的時間較短。為了確定適宜的浮選時間，進行了不同浮選時間的試驗，試驗結果見圖4。

圖4 浮選時間對硫和錫的品位和回收率的影響

由圖4試驗結果分析可得：在新型捕收劑用量固定為50g/t時，隨著浮選時間的延長，鋅精礦中鋅的品位逐漸降低，鋅回收率呈先升高后趨于平衡的趨勢，當浮選時間達到3min時，鋅回收率達到平衡值；鋅精礦中硫的含量呈先下降后趨于平衡的趨勢，硫回收率呈上升趨勢，當浮選時間達到3min時，硫品位達到平衡值。綜合考慮鋅精礦中鋅的回收率、硫的含量，確定了新型捕收劑適宜的浮選時間為3min。

圖5 浮選閉路流程

2.4 閉路試驗

通過條件試驗確定了該鐵閃鋅礦新型捕收劑浮鋅的藥劑制度：新型捕收劑OL-ZN總用量為70g/t（掃選用量為20g/t），浮選時間為3min；粗選活化劑總用量為420g/t(掃選用量為120g/t)，起泡劑2#油總用量50g/t（掃選用量為20 g/t），精選抑制劑用量為3000g/t。在此條件的基礎上進行了閉路試驗，試驗工藝流程及藥劑制度見圖5，試驗結果見表4。

表4 閉路試驗結果/%

通過閉路試驗結果分析可知，原礦鋅品位為3.57%的鐵閃鋅礦，經過“一粗兩掃一精”的閉路流程，獲得了鋅品位為46.08%、回收率95.28%、硫含量為12.98%的鋅精礦，硫在鋅尾礦中的回收率為76.42%，鋅尾礦中鋅的損失率為4.72%。

3 結論

對于云南某選礦廠鐵閃鋅礦經X-43活化后，采用黃藥類組合捕收劑進行脫硫浮選時，存在的鋅粗精礦中硫含量超標，鋅精選過程中設備結垢嚴重、污染環境等問題，本實驗對該鐵閃鋅礦進行了新型捕收劑OL-ZN試驗研究，結論如下：①礦石中主要金屬礦物是閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等，脈石礦物主要是石英、滑石、綠泥石、蛇紋石等。礦石中鋅含量為3.74%，鐵的含量為17.95%，鋅主要賦存在硫化鋅礦物中，其次是賦存在水鋅礦物和菱鋅礦中，金屬礦物共生關系密切，相互穿插鑲嵌包裹現象普遍。②通過條件試驗確定了鐵閃鋅礦的選鋅藥劑制度：鋅活化劑X-43的用量為300g/t，新型捕收劑用量為50g/t，浮選時間為3min，起泡劑2#油30g/t。在該藥劑制度下，經過“一粗二掃一精”閉路流程，獲得了鋅品位為46.08%、回收率95.28%、硫含量為12.98%的鋅精礦，硫在鋅尾礦中的回收率為76.42%，鋅尾礦中鋅的損失率為4.72%，實現了鋅金屬的高效回收利用。