河南某復雜銅鉛鋅金銀多金屬礦綜合回收工藝研究

李彥令 李榮改 白麗梅3

（1.河南天泰工程技術有限公司，河南鄭州450000；2.河南省巖石礦物測試中心，河南鄭州450012；3.華北理工大學礦業學院，河北唐山063009）

復雜銅鉛鋅多金屬硫化礦的選礦是選礦屆公認的難題，這類礦石礦物組成復雜，礦物之間致密共生、互相鑲嵌，分離困難［1］。尤其是銅鉛硫化礦的分離，因為銅礦物與鉛礦物的天然可浮性相似，所以銅鉛分離成為銅鉛多金屬硫化礦浮選分離中的關鍵性問題，以前主要的分離方法是重鉻酸鉀法抑鉛浮銅和氰化法浮鉛抑銅，但是污染嚴重［2-3］。近年來隨著藥劑研究的發展，很多學者根據礦石的性質研究出了銅鉛分離環保藥劑。陳建華等［4］研究了小分子有機抑制劑ASC在銅鉛分離中的應用情況，純礦物試驗研究顯示其可以有效抑制方鉛礦，并不影響黃銅礦的浮選。遲曉鵬等［5］研究了硫酸鋁、羧甲基纖維素鈉以及二者組合藥劑在黃銅礦與方鉛礦分離過程中對方鉛礦的抑制作用，純礦物試驗研究證實了其可以有效抑制方鉛礦，而且可以降低成本、減少對環境的污染。但是不同礦山工藝方法和藥劑的適用性不同。

本研究對象為河南某復雜銅鉛鋅金銀多金屬礦，礦石中黃銅礦、閃鋅礦與方鉛礦等硫化礦呈密切的連生關系，屬于易浮難分離礦石，容易導致精礦中銅鉛鋅互含過高，精礦質量差、回收率低，致使冶煉成本升高和資源浪費。因此，研發新型高效抑制劑，探索其最優的工藝流程，實現多金屬硫化礦的高效回收，為此類多金屬硫化礦的高效利用提供技術支撐。

1 礦石性質

礦石化學多元素分析結果見表1。由表1可知，原礦中有回收價值的元素為銅、鉛、鋅、金、銀，其余元素均達不到綜合回收標準。

注：Au、Ag含量的單位為g/t。

工藝礦物學研究表明：礦石礦物組成較為復雜，金屬礦物主要為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、自然金、自然銀和碲銀礦，其次為黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦、磁黃鐵礦等；非金屬礦物主要為斜長石、石英、絹云母、綠泥石和方解石，其次是磷灰石、綠簾石、金紅石等。

黃銅礦、閃鋅礦與方鉛礦等關系密切，三者相互交錯、穿插、包裹，呈密切的連生關系（圖1、圖2）。并且這些黃銅礦、閃鋅礦和方鉛礦的連生體、包裹體，其邊界彎曲、鑲嵌，很難將它們相互分離，不利于選礦過程中銅、鉛、鋅的各自富集。

礦石屬多金屬硫化物型—鉛鋅銀礦石?？苫厥盏挠杏贸煞譃榻稹y、銅、鉛、鋅。礦石中金、銀主要以獨立礦物的形式存在。方鉛礦、黃銅礦等硫化物是金、銀的主要載體礦物，部分金、銀礦物以連生或包含結構嵌布于黃銅礦、方鉛礦等硫化物中，這部分金、銀礦物有利于選礦回收。另外有部分銀礦物粒度極為細小，易丟失于尾礦中。

2 選礦工藝研究

根據礦石工藝礦物學特征和以前的銅鉛鋅選礦經驗，采用2種流程方案進行對比試驗，第一種為銅、鉛、鋅優選浮選；第二種為銅鉛混浮—尾礦選鋅流程［6-8］。優先浮選可以得到單獨銅、鉛精礦和鋅精礦，不足之處是銅精礦中的鉛、鋅含量較高。銅鉛混浮—尾礦選鋅流程可以得到品位和回收率較高的銅精礦，但其中的鉛、鋅含量超標，鉛精礦回收率較低，鋅精礦品位和回收率均較低。通過對比，最終選定銅、鉛、鋅優先浮選流程，但在后續條件試驗中應加強銅精礦中鉛鋅的抑制分離。

2.1 磨礦細度條件試驗

由于原礦銅、鉛、鋅礦物間的連生關系較為復雜，確定合適的磨礦細度尤為重要。由探索試驗結果，銅精礦中的鉛鋅含量超標，因此，在銅粗選時加入苛化后的CMC和淀粉抑制鉛鋅礦物，磨礦細度試驗流程見圖3，結果見圖4。

由圖4可以看出，當-0.074 mm粒級占75%時，3種有用礦物單體分離程度較好，此時銅精礦的銅品位和回收率分別為19.65%和67.89%，鉛精礦的鉛品位和回收率分別為65.56%和55.36%，鋅精礦的鋅品位和回收率分別為42.05%和66.79%。因此，選擇磨礦細度為-0.074 mm占75%。

2.2 銅粗選試驗

2.2.1 硫酸鋅+亞硫酸鈉用量試驗

硫酸鋅和亞硫酸鈉是鋅礦物的有效抑制劑，在苛性CMC+淀粉用量500 g/t、CaO用量為2 100 g/t、水玻璃用量 1 000 g/t、Z-200用量 20 g/t、2號油用量20 g/t條件下，改變硫酸鋅+亞硫酸鈉總用量（用量比為2∶1）進行試驗，結果見圖5。

由圖5可知，隨著硫酸鋅和亞硫酸鈉總用量的增加，銅精礦銅品位呈上升趨勢，回收率呈下降趨勢，鉛、鋅品位和回收率均呈下降趨勢，在硫酸鋅和亞硫酸鈉總用量達到1 500 g/t時開始下降緩慢，當用量達到3 000 g/t時基本平穩。綜合考慮，取硫酸鋅+亞硫酸鈉總用量為3 000 g/t，即硫酸鋅用量2 000 g/t、亞硫酸鈉用量1 000 g/t，此時銅精礦銅品位5.41%、回收率88.51%。

2.2.2 苛性（CMC+淀粉）用量試驗

苛性（CMC+淀粉）是將CMC、淀粉和氫氧化鈉按一定比例在溫度90℃以上苛化1 h制成的特效方鉛礦抑制劑，在硫酸鋅+亞硫酸鈉用量2 000+1 000 g/t、石灰用量2 100 g/t、水玻璃用量1 000 g/t、Z-200用量20 g/t條件下，改變方鉛礦抑制劑苛性（CMC+淀粉）用量進行對比試驗。結果見圖6。

由圖6可知，隨著苛性（淀粉+CMC）用量由200 g/t增加到500 g/t，銅精礦鉛品位和回收率下降，在用量從500 g/t增加到800 g/t的過程中銅精礦鉛品位和回收率均變化不大，而自始至終銅精礦銅、鋅品位和回收率均變化不大。綜合考慮，取苛性（CMC+淀粉）用量為500 g/t。

2.2.3 Z-200用量試驗

在苛性（CMC+淀粉）用量500 g/t、硫酸鋅+亞硫酸鈉用量2 000+1 000 g/t、CaO用量2 100 g/t，水玻璃用量1 000 g/t條件下，改變銅捕收劑Z-200用量進行對比試驗，結果見圖7。

由圖7可以看出：隨著Z-200用量的增加，銅品位逐漸降低，而回收率逐漸升高，鉛、鋅回收率也逐漸增加；Z-200用量大于20 g/t時，指標基本平穩。綜上，選擇Z-200用量為20 g/t。

2.3 鉛粗選試驗

2.3.1 硫酸鋅+亞硫酸用量試驗

在選取鋅抑制劑時，不但要強抑制銅粗精礦中鋅礦物，而且要保證藥劑對回收的目的礦物影響較小，最常用的是硫酸鋅+亞硫酸鈉組合抑制劑［9-12］。在乙硫氮用量為30 g/t條件下，改變方鉛礦粗選時抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉總用量進行對比試驗，結果見圖8。

由圖8可知：隨著硫酸鋅和亞硫酸鈉總用量的增加，鉛精礦中銅、鋅品位和回收率均變化不大，在用量為1 500 g/t時稍有下降，綜合考慮鉛精礦的品位和回收率以及精礦指標對有害元素的含量要求，取硫酸鋅和亞硫酸鈉總用量為1 500 g/t，即硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為1 000+500 g/t。

2.3.2 乙硫氮用量試驗

在硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為1 000+500 g/t條件下，改變乙硫氮用量進行試驗，結果見圖9。

從圖9可以看出，乙硫氮用量為30 g/t時，浮選指標較好。因此，選擇乙硫氮用量為30 g/t。

2.4 鋅粗選試驗

2.4.1 硫酸銅用量試驗

在丁黃藥用量為100 g/t條件下，改變活化劑硫酸銅用量進行試驗，結果見圖10。

由圖10可以看出，在硫酸銅用量為100 g/t時，鋅精礦鋅品位和回收率較優。因此，取硫酸銅用量為100 g/t。

2.4.2 丁黃藥用量試驗

在活化劑硫酸銅用量為100 g/t條件下，改變丁黃藥用量進行試驗，結果見圖11。

由圖11可知：隨著丁黃藥用量的增加，鋅精礦中的銅、鉛品位和回收率均變化不大，鋅品位逐漸下降，回收率逐漸上升；當丁黃藥用量大于100 g/t時，鋅回收率提高不明顯。因此，取丁黃藥用量為100 g/t。

2.5 閉路試驗

根據條件試驗結果選定的工藝參數進行閉路試驗，流程見圖12，試驗結果見表2。閉路試驗獲得了銅品位和回收率分別為21.55%和83.51%的銅精礦，鉛品位和回收率分別為66.05%和75.55%鉛精礦，鋅品位和回收率分別為42.02%和71.28%的鋅精礦，3種精礦中金和銀的回收率總計分別可達87.18%和90.07%，在無氰無鉻情況下實現了銅、鉛、鋅的高效分離。

3 結論

（1）銅鉛鋅復雜難選多金屬硫化礦石主要目的礦物為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、自然金、自然銀和碲銀礦。其中黃銅礦、閃鋅礦與方鉛礦嵌布關系密切，3者相互交錯、穿插、包裹，呈密切的連生關系，增加了分選難度。

（2）采用優先浮選工藝流程，在磨礦細度為-0.074 mm占75%條件下，采用銅、鉛、鋅依次優先浮選試驗流程，經1粗2精選銅，選銅尾礦1粗2精1掃選鉛，選鉛尾礦1粗2精1掃選鋅，獲得的銅精礦銅品位為21.55%、回收率為83.51%，金品位149 g/t、回收率76.22%，銀品位3823 g/t、回收率65.44%，鉛精礦鉛品位為66.05%、回收率為75.55%，銀品位555 g/t、回收率20.47%，鋅精礦鋅品位為42.02%、回收率71.28%，銀品位198.1 g/t、回收率4.16%。