提高鋅浮選技術(shù)指標(biāo)的研究與生產(chǎn)實(shí)踐

茍敏剛，于興良

（陜西鉛硐山礦業(yè)有限公司，陜西鳳縣 721707）

陜西鉛硐山礦業(yè)有限公司選礦廠日處理量為1 200 t，采用電位調(diào)控浮選技術(shù)，主要產(chǎn)品為鉛、鋅精礦。2018年選礦廠實(shí)現(xiàn)了全尾礦脫水干堆筑壩，尾礦庫(kù)所有回水不再進(jìn)入上游式庫(kù)區(qū)自然沉淀與凈化，直接返回選廠進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)，其結(jié)果為回水pH值由之前的9～10提高到了12以上，使得選鋅前的礦漿pH值在12.3～12.5，影響到了閃鋅礦的可浮性和上浮速率，致使鋅精礦質(zhì)量和回收率下降；另外井下采礦進(jìn)入深部，鋅原礦品位下降了約0.5%，影響鋅精礦質(zhì)量的提高。基于以上原因，對(duì)選鋅作業(yè)進(jìn)行了考察分析和技術(shù)改造，優(yōu)化了鋅浮選工藝條件，提高了技術(shù)指標(biāo)，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了提質(zhì)增效的目的。

1 礦石性質(zhì)

鉛硐山鉛鋅礦屬于沉積改造型層控礦床，主要金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦、菱鋅礦、白鉛礦、褐鐵礦，少量含銀硫化礦等；非金屬礦物有方解石、白云石、石英、碳質(zhì)等。礦石構(gòu)造主要為條帶狀、微層狀、團(tuán)塊狀、網(wǎng)脈狀、扁豆?fàn)睢唿c(diǎn)狀等。結(jié)構(gòu)有他形粒狀、自形與半自形等，鉛鋅礦物屬微粒-微細(xì)粒不規(guī)則嵌布類型，脈石礦物不同程度被碳質(zhì)污染。原礦多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 礦石多元素分析結(jié)果 %

2 生產(chǎn)工藝

生產(chǎn)工藝采用兩個(gè)系列鉛鋅順序優(yōu)先浮選流程，一段磨礦（-74μm占75%左右）。在高堿性礦漿中進(jìn)行鉛鋅浮選，選鉛后的鋅礦物經(jīng)硫酸銅活化后用黃藥進(jìn)行捕收。選鋅流程為一次快速粗選、三次快速精選、一次粗選、一次精選、二次掃選，工藝流程與藥劑方案如圖1所示。

3 存在問(wèn)題及分析

3.1 pH＞12的高堿尾礦回水對(duì)閃鋅礦可浮性的影響

全尾礦脫水干堆筑壩后，pH＞12的高堿未降解尾礦回水直接進(jìn)入鋅浮選系統(tǒng)，使得選鋅前的礦漿pH值在12.3～12.5。過(guò)高的pH值礦漿導(dǎo)致了在閃鋅礦表面吸附的Ca2+和CaOH+濃度增加，對(duì)閃鋅礦產(chǎn)生一定的抑制作用，使得部分閃鋅礦的可浮性明顯下降，尤其是表面活性較弱（包括連生體）的鋅礦物需要較長(zhǎng)時(shí)間才得以上浮［1，2］，致使鋅精礦品位只能達(dá)到54% ～55%、鋅尾礦品位由之前的0.15%上升到了0.18%～0.20%，降低了精礦質(zhì)量和回收率。

圖1 工藝流程與藥劑方案

3.2 鋅原礦品位降低對(duì)精礦品質(zhì)的影響

近年來(lái)隨著井下采礦逐年向下部延伸，鋅原礦品位明顯下降，由之前的4.3%左右下降到了3.8%左右，而選鋅捕收劑為濃度8%的丁黃藥+戊黃藥（配制比例丁黃藥∶戊黃藥＝2∶1），相比較低的原礦品位，捕收劑作用較強(qiáng)，不利于提高精礦品質(zhì)。

綜合以上，尾礦回水pH值過(guò)高等原因是影響鋅精礦品位和回收率的主要因素。

4 優(yōu)化改進(jìn)措施

針對(duì)以上問(wèn)題，采取以下措施進(jìn)行了優(yōu)化。

4.1 降低選鋅作業(yè)pH值

根據(jù)閃鋅礦的可浮性，用硫酸銅活化閃鋅礦，在礦漿pH值為11時(shí)，閃鋅礦對(duì)Cu2+吸附最強(qiáng)，出現(xiàn)一個(gè)吸附峰值［3］。采取：在選鋅作業(yè)前添加強(qiáng)酸弱堿鹽，降低并控制選鋅礦漿pH值達(dá)到11，同時(shí)尾礦脫水后返回的回水pH值約為11。

4.1.1 強(qiáng)酸弱堿鹽藥劑選擇

考慮藥劑成本的經(jīng)濟(jì)性，選擇聚合硫酸鐵與硫酸亞鐵兩種強(qiáng)酸弱堿鐵鹽進(jìn)行試驗(yàn)比較。硫酸鐵和硫酸亞鐵的水解方程式如下：

硫酸鐵的水解：

硫酸亞鐵的水解：

硫酸鐵和硫酸亞鐵在水溶液中完全解離，產(chǎn)生Fe3+和 Fe2+離子，結(jié)合水中的 OH-，形成 Fe（OH）3和 Fe（OH）2，隨著氫氧根離子（OH-）的不斷消耗，水里的氫離子（H+）大量增加，使得水pH值降低呈酸性。聚合硫酸鐵與硫酸亞鐵的酸度、用量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 聚合硫酸鐵和硫酸亞鐵酸度、用量試驗(yàn)對(duì)比

從表2可以看出，聚合硫酸鐵的溶解度更高、酸性更強(qiáng)、用量更低。

另外，聚合硫酸鐵市場(chǎng)價(jià)約1 800元/t，硫酸亞鐵市場(chǎng)價(jià)約1 100元/t，結(jié)合兩種藥劑的試驗(yàn)用量情況，聚合硫酸鐵降低堿度的單位成本更低；其次，硫酸亞鐵是聚合硫酸鐵的生產(chǎn)原材料，在使用方面聚合硫酸鐵的穩(wěn)定性比較強(qiáng)，相對(duì)硫酸亞鐵更便于存儲(chǔ)。

綜合以上，決定選用聚合硫酸鐵作為降低礦漿pH值的藥劑。同時(shí)，聚合硫酸鐵是一種無(wú)機(jī)鹽類絮凝劑，在與石灰組合作為混合沉降劑使用時(shí)，可以有效提高尾礦濃縮溢流水質(zhì)并降低尾礦回水pH值［4］，這正好與選礦廠全尾礦脫水工藝有效銜接。

4.1.2 工藝參數(shù)確定

固體聚合硫酸鐵通常配制為濃度10%～30%的溶液進(jìn)行使用，根據(jù)每班生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)藥劑配制以及使用情況，確定將聚合硫酸鐵配制成濃度18%的溶液并添加在選鋅前的1#攪拌槽。

在保持現(xiàn)有選鋅藥劑制度不變的情況下，進(jìn)行濃度18%的聚合硫酸鐵與pH用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3、圖 2。

表3 聚合硫酸鐵與pH用量試驗(yàn)結(jié)果

圖2 聚合硫酸鐵用量與pH、鋅回收率關(guān)系

由表5和圖2可知，隨著聚合硫酸鐵用量的增大，選鋅礦漿pH值在下降，在pH＝11左右時(shí)，鋅精礦品位、尾礦品位、回收率均處于較好水平，故確定聚合硫酸鐵用量為630 g/t，對(duì)應(yīng)的石灰用量為3 500 g/t。

4.2 優(yōu)化藥劑方案

針對(duì)鋅原礦品位下降對(duì)精礦質(zhì)量的影響，采取：將選鋅捕收劑丁黃藥、戊黃藥分開(kāi)獨(dú)立配制使用，濃度8%的丁黃藥作用于鋅快速粗選作業(yè)，以提高快速粗選產(chǎn)品品位；濃度5%的戊黃藥作用于鋅粗、掃選兩個(gè)點(diǎn)，強(qiáng)化粗、掃選作業(yè)，降低并穩(wěn)定尾礦指標(biāo)，保證回收率。

優(yōu)化后，對(duì)連續(xù)9個(gè)班的鋅快速粗選與精礦進(jìn)行了采樣化驗(yàn)，結(jié)果顯示這兩個(gè)點(diǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有了明顯提升，說(shuō)明優(yōu)化措施是可行的。鋅快速粗選與精礦產(chǎn)品品位變化情況見(jiàn)表4。

表4 鋅快選與精礦產(chǎn)品品位變化情況 %

經(jīng)過(guò)近一年的生產(chǎn)運(yùn)行，鋅浮選技術(shù)指標(biāo)明顯提高，選鋅藥劑產(chǎn)生變化。技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表5、藥劑變化對(duì)比見(jiàn)表6。

表5 優(yōu)化前后選礦技術(shù)指標(biāo)對(duì)比 %

表6 優(yōu)化前后浮選藥劑變化對(duì)比 g/t

尾礦回水pH值的升高，對(duì)鉛浮選指標(biāo)基本沒(méi)有影響，但是節(jié)約了石灰與起泡劑用量，兩種藥劑單耗分別下降了1 500 g/t和20 g/t。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益評(píng)估主要從金屬回收率和藥劑成本兩個(gè)方面進(jìn)行分析。

1.金屬回收率：鋅金屬回收率提高了0.88%，年可多回收鋅金屬約124.05 t，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約130.25萬(wàn)元/a。

2.藥劑成本：經(jīng)計(jì)算，藥劑總成本降低了0.23元/t，節(jié)約選礦成本約8.51萬(wàn)元/a。

綜合以上，技術(shù)改造后累計(jì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約138.76萬(wàn)元/a。

6 結(jié) 語(yǔ)

1.pH＞12高堿尾礦回水直接回用，造成選鋅前的礦漿pH值在12.3～12.5，影響到了閃鋅礦的可浮性和浮選速率，導(dǎo)致鋅精礦品位和回收率下降。

2.在選鋅前添加強(qiáng)酸弱堿鹽——聚合硫酸鐵，用量在630 g/t時(shí)，可以控制選鋅作業(yè)pH值在11左右，解決了高堿尾礦回水直接回用影響閃鋅礦可浮性問(wèn)題，提高了技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可在類似鉛鋅選礦廠中推廣應(yīng)用。3.針對(duì)鋅原礦品位下降，優(yōu)化了藥劑方案，滿足了產(chǎn)品質(zhì)量要求。