我國復雜多金屬硫化礦的磨礦及其浮選工藝研究進展

王澤玉，張文乾，金東漢，朱永濤

（甘肅金徽礦業有限責任公司，甘肅 隴南 746000）

當今社會，人們對礦產資源的大量需求與資源、能源的日漸匱乏兩者之間的矛盾愈演愈烈，基于資源緊迫的當下，選礦行業響應可持續發展策略，開闊思維，優化磨-浮工藝流程，提高資源的回收利用率顯得尤為重要[1-3]。然而，復雜多金屬硫化礦作為冶煉銅、鉛、鋅、錫、鎢等金屬的重要原料，同時也是金、銀等貴金屬以及碲、硒、鎵等稀土元素的重要來源[4]，卻因其礦物組成復雜且有用礦物品位低，往往共伴生礦物多，屬于典型的復雜難選類礦石[5，6]。開展有關復雜多金屬硫化礦的磨礦、浮選工藝技術進展的研究，有利于避免礦物資源的浪費。本文針對我國復雜多金屬硫化礦的磨礦及其浮選工藝進展進行綜述，以期為實現復雜多金屬于硫化礦選礦水平的進一步提高提供參考。

1 礦石的礦物組成及磨礦特性

1.1 礦石構造及礦物組成特性

復雜多金屬硫化礦通常指的是銅鉛鋅多金屬礦，該礦石絕大部分都產自于矽卡巖型、熱液型以及熱液充填交代型礦床[7]。其中包含的主要金屬硫化礦物包括黃銅礦、輝銅礦、銅藍、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦以及磁黃鐵礦等礦物，同時也含少量的白鉛礦、鉛礬、菱鋅礦和異極礦等氧化鉛鋅礦物，且有菱鐵礦、毒砂等。金屬礦物聚集形態也呈現出多種不同形態，常見的有團包狀、斑點狀、星點狀、砂粒狀以及浸染狀分布[8]。該礦石中也存在少量的石英、白云母、蛇紋石、石榴子石、方解石、陽起石、軟玉、透輝石和高嶺石等脈石礦物，并且某些情況伴生有金和銀等貴金屬[9，10]。

復雜多金屬硫化礦經常呈現出幾種礦物相互鑲嵌、致密共生且嵌布粒度不均勻，典型的有高鐵閃鋅礦常與黃鐵礦的共生、錫石與黃鐵礦和綠泥石的共生等其他礦物之間的復雜嵌布結構。葉從新，李碧平[11]等人發現華南某銅鉛鋅礦石主要發生的礦物構造有細脈狀構造、浸染狀構造、角礫狀構造以及斑點狀構造，方鉛礦的嵌布粒度為0.2mm～0.03mm，且與閃鋅礦、黃鐵礦發生接觸嵌生，閃鋅礦內部有包裹粒裝黃銅礦、黃鐵礦的現象；楊軍，張志忠[12]等人對某鉛鋅多金屬礦進行了礦石工藝礦物學研究，發現該礦石中方鉛礦被脈石交代呈骸晶狀且與閃鋅礦、黃銅礦連生緊密，同時交代閃鋅礦、黃鐵礦、毒砂，黃銅礦呈分散狀或集合體分布。復雜多金屬硫化礦礦石中礦物的嵌布粒度變化范圍大，其有價組分的含量浮動范圍也比較大[13]，早期形成的銅鉛鋅等礦物易被晚期形成的礦物所替代，而形成交代構造，導致其礦石結構極其復雜且礦物組成也復雜多變[14]。因此，不僅增加了礦物解離以及選別的難度，而且有用礦物的回收利用也面臨著巨大的挑戰。

基于現有的磨礦、浮選分離技術條件，對于此類復雜礦石的回收利用，我國大多數選礦廠以及相關企業選擇回收銅、鉛、鋅、硫、金、銀、鎢、錫等主要礦物，但也會根據具體礦石的礦物組成以及其品位高低回收其它的有用礦物。

1.2 磨礦特性及技術進展

復雜多金屬硫化礦的選別對磨礦作業通常都有著比較高的要求，基本都需要高度細磨，但在磨礦的過程中往往會出現個別礦物過粉碎以及磨礦能耗大、成本高的問題[15]。礦物選別的前提條件是各種有用礦物之間的充分解離，且具有較好的粒度特性。一般情況下，金屬礦物與脈石礦物間的機械強度存在的差異性比較大，有利于磨礦過程中兩類礦物之間的解離。但是值得注意的是，方鉛礦硬度低、性脆，在磨礦中往往極易過粉碎，然而常以微細粒嵌布的銀礦物則需細磨來提高單體解離度[16]，從而增加了磨礦難度。因此，控制好磨礦程度，選擇合適的磨礦細度在復雜多金屬硫化礦的選別中顯得尤為重要。

圖1 精礦浮選流程圖

選擇正確的磨礦分級設備、制定合理的磨礦分級流程直接關系著整個選礦廠的經濟效益。李時中[17]以某地銅鉛鋅多金屬硫化礦選礦廠為例從礦物回收情況以及能耗、經濟方面對比研究了集中磨礦-部分混合優先浮選、分段磨礦-全浮選、分段磨礦-優先浮選三種不同磨浮流程方案，認為當浮選指標相近時，對于銅鉛鋅多金屬硫化礦分段磨礦效果突出。劉飛[18]以新疆某銅鉛鋅多金屬礦為對象進行了磨礦細度的研究試驗，發現磨礦細度在廣泛的粒度范圍內（-200目55%～85%之間）精礦中鉛、鋅品位及回收率總體呈上升趨勢但變化不大，當磨礦細度達到-200目75%，回收效果最佳；陳泉水[19]對某銅鉛鋅多金屬礦進行了磨礦細度試驗，得出該礦石的最佳磨礦細度為-0.074mm 82.5%，小于82.5%時三種礦物單體解離程度小，大于82.5%時雖可使各礦物解離更充分，但很難抑制易浮的細粒度鋅礦物，增大分離難度的結論；劉文[20]等人對青海某多銅低鉛鋅含量復雜多金屬硫化礦進行了磨礦試驗研究，發現該礦石在磨礦細度為-0.074 mm 85%、銅鉛混合精選的尾礦與掃選精礦兼并后的再磨細度為-0.037 mm 80%的條件下，結合部分混合優先浮選流程得到的銅、鉛、鋅礦物品位、回收率等綜合效果最佳。

在進行復雜多金屬硫化礦礦石的磨礦時，磨礦細度不能太粗，但也并非是越細越好，應該結合礦石性質及其礦物組成特性，進行必要的磨礦試驗，從而確定一個最佳的磨礦工藝流程方案。復雜難選硫化礦的選別應優先考慮工藝流程靈活多變的多段磨選，流程結構及選別順序可根據相關礦石的性質及加工藝求適當調整，才能使經濟效益最大化[21]。

2 復雜多金屬硫化礦浮工藝技術進展

隨著浮選技術的不斷發展與更新，復雜多金屬硫化礦的浮選原則流程也逐漸豐富了起來，但是應用中比較常見主要還是優先浮選、部分混合浮選、全浮選、等可浮等幾種流程[22]。近幾年來處理難選復雜多金屬硫化礦浮選原則流程多傾向于應用優先浮選和部分混合浮選。王周和[23]等人針對高銅、低硫銅陵姚家嶺銅鉛鋅多金屬硫化礦進行了選礦試驗，選擇優先浮選的原則流程，Z-200和25號黑藥分別作為銅和鉛的浮選捕收劑，分別將銅、鉛、鋅、硫的回收率提高到了86.86%、62.15%、88.04%、76.09%。劉建華[24]等人對福建某銅鉛鋅多金屬硫化礦進行了試驗研究，選擇銅鉛鋅全混合浮選—銅鉛混合浮選—銅鉛分離的浮選工藝流程，同時用氧化鈣和碳酸鈉作為鐵礦物的抑制劑，亞硫化鈉和硫酸鋅作為閃鋅礦的抑制劑，FeSO4+Na2SO3+CMC+Na2SiO3組合抑制方鉛礦的藥劑制度，顯著地提高了銅、鉛、鋅的分離回收效果。優先浮選流程更多適用于組成相對簡單，原礦品位較一般多金屬復雜硫化礦高，各類有用金屬礦物之間的可浮性具有較大的差異，并且嵌布粒度較粗的礦石[25]。全浮選浮選雖然可在一定程度上提高各有用礦物的回收率，浮選過程對各礦物的捕收劑、抑制劑等藥劑的要求非常高，同時全浮選精礦中各金屬礦物可浮性差異很小，很難做得到有效分離。

復雜多金屬硫化礦因其礦物組成復雜多變，單一的某一種原則流程在某些選礦場的應用效果往往不理想，現場大多會根據礦石性質以及設備現狀合理調整浮選工藝流程，常見的有類似于兩種或兩種以上的原則流程結合起來應用，通常也會制定配套的藥劑制度來提高浮選效果。張錦山[26]等人采用多種方案的選礦工藝對某低品位銅鉛鋅錫多金屬礦石進行研究，認為選用銅鉛混合浮選-鋅硫分離-尾礦選錫的工藝技術流程有利于回收礦石中的鋅、錫，該工藝的優勢在于提高浮選中硫化礦的上浮程度，降低硫化礦對錫礦物選別的影響，最大化回收了高價值的錫礦石；逄軍武，王立輝，馬龍秋[27，28]等人用銅鉛混選→銅鉛分離→尾礦抑硫浮鋅的流程進行了西藏某高硫銅鉛鋅硫化礦礦石的浮選試驗研究，為減小銅鉛混浮時對黃鐵礦的捕收作用，銅鉛混選段選用Z-200和乙硫氮作為捕收劑（Z-200：乙硫氮=2：1），選擇硫酸鋅和硫化鈉組合藥劑為鋅的抑制劑，銅鉛分離組合抑制劑確定為硫酸鋅700g/t、亞硫酸鈉2100g/t、硫化鈉200g/t，此時銅、鉛均獲得了比較好的指標；王偉之，陳麗平[29]等人采用部分混合優先浮選的原則流程對某復雜多金屬硫化礦進行了選礦試驗，選擇乙基黃藥作為銅鉛混浮段的捕收劑，Zn SO4+Na2SO3組合藥劑抑制鋅礦物，銅鉛分離粗選用K2Cr2O7抑制鉛礦物，脫藥劑為活性炭，鋅粗選CuSO4為鋅的活化劑，丁基黃藥（60 g/t）為鋅捕收劑，CaO（1 500g/t）抑制黃鐵礦，實現了銅、鉛、鋅礦物的有效分離；邱廷省[30]等人在銅鋅硫化礦的分離中應用CCE組合抑制劑、硫酸鋅、亞硫酸鈉共同作用，能有效抑制鋅礦物，也可作為銅離子的去活劑，在自然pH值的介質中進行銅礦物的浮選，利于銀礦物的回收。硫化礦浮選中陰離子捕收劑主要有黃藥、黑藥以及硫氮類，但根據實際情況，選礦廠往往采用的是兩種或幾種藥劑組合的藥劑制度。

3 結論與展望

通過對近幾年復雜多金屬硫化礦磨礦、浮選工藝的分析，認為多段磨選具有更強的礦石、工藝適應性，在此類復雜礦石的分選中具有明顯的優勢。復雜多金屬硫化礦的磨礦細度應控制在-0.074mm在75%～85%之間，有利于銅鉛鋅等礦物的浮選分離。磨礦工藝應根據不同浮選工藝需要靈活變化，從而獲得更佳的磨礦效果。

在復雜多金屬硫化礦的選礦工藝中，對于礦物之間可浮性差異大且品位高的礦石，推薦采用工藝流程簡單的優先浮選；而對于多數復雜多金屬硫化礦，對礦石性質和加工要求的適應性更強的部分混合浮選相較于其他原則流程有明顯地優越性。實際選礦廠更多的采用的工藝流程，往往會根據其礦石特性將幾種原則流程結合起來應用。

進一步研究新型浮選工藝，對提高復雜多金屬硫化礦的選別指標具有十分重要的意義。復雜多金屬硫化礦中各礦物的品位、回收率與其浮選工藝流程、藥劑制度的優化以及新型浮選藥劑的研發息息相關，希望未來在以上三個方面能有關鍵性的技術突破。