含銀硫化鉛鋅礦浮選工藝研究

胡曉星，朱陽戈，鄭桂兵

(礦冶科技集團有限公司礦物加工科學與技術國家重點實驗室，北京 100160)

鉛鋅礦作為重要的有色金屬礦產資源，廣泛用于機械、冶金、化工、輕工業、電氣和醫藥等領域，是國民經濟發展的重要基礎原料[1-2]。我國的鉛鋅資源豐富，以硫化礦資源為主。雖然鉛鋅硫化礦物的浮選已在工業上成熟應用，但不同鉛鋅硫化礦床礦石性質差異顯著，往往由于礦石嵌布關系復雜、共伴生有價組分種類多、脈石礦物性質差異大等特點，仍需對其選礦工藝與藥劑制度進行深入探討[3-4]。研究者根據有用礦物的嵌布特點、種類以及主要回收元素的含量、價值等，開發出多種浮選工藝流程，包括優先浮選流程、混合浮選流程、等可浮浮選流程、分速分支浮選流程、電位調控浮選等[5-7]。含銀的硫化鉛鋅礦[8-11]是一種典型的鉛鋅礦資源，我國在鉛鋅礦中共伴生銀的儲量占全國銀儲量的60%以上。對于含銀鉛鋅礦資源，實現鉛鋅高效富集與分離的同時，使銀資源盡可能在鉛精礦中富集是該類型資源高效綜合利用的關鍵。生產中常采用鉛鋅順序優先浮選工藝，近年來針對鉛部分優先-鉛鋅混合浮選工藝也有諸多研究。溫凱等[12]對云南某含Pb 0.77%、Zn 2.13%、Ag 15.46 g/t的硫化鉛鋅礦采用鉛鋅順序優先浮選流程，獲得了Pb品位50.36%、Ag品位965.47 g/t、Pb回收率82.41%、Ag回收率78.69%的鉛精礦，鋅精礦Zn品位41.21%、Zn回收率87.45%。王李鵬等[13]對某含Pb 2.23%、Zn 3.28%、Ag 293.1 g/t的鉛鋅礦采用鉛部分優先-鉛鋅混合浮選工藝流程，獲得了Pb品位70.30%、Ag品位5 886.55 g/t、Pb回收率48.27%、Ag回收率30.65%的鉛精礦，鉛鋅混合精礦Pb、Zn、Ag品位分別為15.24%、45.06%、2 846.36 g/t，回收率分別為46.38%、93.25%、65.67%，Pb、Ag總回收率為94.65%、96.32%，較大限度地回收了鉛和銀。

甘肅某含銀硫化鉛鋅礦中主要金屬礦物嵌布粒度較細、共生關系緊密，鉛鋅分離難度較大，同時鉛品位低、鋅品位高，伴生銀含量較低。本研究采用鉛鋅順序優先浮選工藝流程進行試驗研究，確定合適的藥劑制度，為該資源的高效綜合利用提供技術支撐。

1 試驗研究方法

1.1 礦樣制備與礦石性質

本實驗所用的礦樣采自甘肅某礦山，礦石經過顎式破碎機粗碎、對輥細碎后，用篩子篩分到小于2 mm的粒級，然后采用分堆法混勻，并取綜合樣進行主要化學成分分析。浮選試驗時，每次取1 000 g礦樣在體積為3 L的XFD型掛槽式浮選機中進行試驗。

礦石的主要化學成分分析結果見表1。礦石中鉛、鋅的化學物相分析結果見表2和表3。 由表1～3可以看出，礦石中主要有價元素Pb、Zn的品位分別為1.74%和2.86%，伴生元素Ag含量為24.44 g/t，可在浮選過程中綜合回收。該礦樣為原生硫化礦石，礦石中鉛、鋅氧化率較低，分別為1.81%、0.71%。

礦石中主要有用礦物為方鉛礦和閃鋅礦，其他金屬礦物包括磁鐵礦和黃鐵礦等，脈石礦物主要為石英、方解石等。方鉛礦呈不規則狀產出，與閃鋅礦緊密共生，閃鋅礦主要以不規則的集合體、他形顆粒塊結構嵌布在方解石中。方鉛礦為主要載銀礦物，部分銀分布于閃鋅礦和脈石中。

表1 礦石主要化學成分分析結果Table 1 Multi-element chemical analysis results of raw ore

表2 原礦鉛的化學物相分析結果Table 2 Lead phase analysis results of raw ore

表3 原礦鋅的化學物相分析結果Table 3 Zinc phase analysis results of raw ore

1.2 藥劑

試驗涉及捕收劑包括乙黃藥、丁黃藥、苯胺黑藥、酯105和BK919，調整劑包括石灰、硫酸鋅、亞硫酸鈉和硫酸銅，BK204為起泡劑。捕收劑和起泡劑均為工業純，其中，BK919和BK204為礦冶科技集團有限公司自產藥劑。調整劑均為化學純試劑。

2 試驗研究

由于方鉛礦的可浮性優于閃鋅礦，而共伴生銀礦物的主要載體為方鉛礦，本研究采用鉛鋅順序優先浮選的工藝流程，優先浮選鉛礦物，選鉛尾礦再選鋅，銀礦物在鉛精礦中綜合回收，試驗過程中盡可能提高鉛精礦的品位和回收率，以提高銀的綜合回收效果。

2.1 鉛粗選試驗

2.1.1 磨礦細度對鉛浮選的影響

以石灰為調整劑，考察了磨礦細度對鉛浮選效果的影響。實驗過程中添加500 g/t石灰到磨機中與原礦充分作用，添加抑制劑硫酸鋅500 g/t，捕收劑BK919 60 g/t，浮選時間為7 min，試驗結果見圖1。 試驗結果表明，隨著磨礦細度增加，鉛精礦中Pb品位和Pb回收率均逐漸升高，磨礦細度為-0.074 mm粒級占90%時，鉛粗精礦Pb品位和Pb回收率均達到最高，分別為43.44%和74.35%，體現了鉛鋅礦物在礦物中嵌布粒度細的性質。而磨礦細度為-0.074 mm粒級占80%時，鉛粗精礦的Pb回收率僅比90%細度低約兩個百分點。 綜合考慮分選指標和經濟成本，確定在磨礦細度-0.074 mm粒級占80%的條件下開展后續鉛鋅浮選條件試驗。

圖1 磨礦細度對鉛粗選指標的影響Fig.1 Effect of grinding fineness on lead roughing flotation

2.1.2 石灰用量對鉛浮選的影響

試驗考察了石灰用量對鉛浮選的影響。固定試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm占80%，抑制劑硫酸鋅500 g/t，捕收劑BK919 60 g/t，浮選時間7 min，試驗結果見圖2。結果表明，不加石灰或石灰用量較小時，鉛粗精礦的Pb品位和Pb回收率均較高，同時鋅在鉛浮選作業的損失較少。隨著石灰用量的增加，鉛粗精礦中鋅的互含率明顯增大，說明該礦石鉛浮選作業可在較低pH值環境中進行，后續試驗確定不添加石灰，在自然pH值環境中進行鉛浮選。

2.1.3 捕收劑種類對鉛浮選的影響

考察不同捕收劑對鉛浮選的影響。固定試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm占80%，抑制劑硫酸鋅500 g/t，捕收劑用量均為60 g/t，部分沒有起泡功能的捕收劑搭配適量起泡劑使用，浮選時間7 min，試驗結果見圖3。試驗結果表明，相同捕收劑用量下，各種捕收劑對鉛礦物的捕收能力不同，其中BK919作為鉛浮選捕收劑，兼具捕收能力強和選擇性好的特點，后續試驗確定使用BK919作為捕收劑。

圖2 石灰用量對鉛粗選指標的影響Fig.2 Effect of lime dosage on lead roughing flotation

圖3 捕收劑種類對鉛粗選指標的影響Fig.3 Effect of collector’s type on lead roughing flotation

2.1.4 硫酸鋅用量對鉛浮選的影響

硫酸鋅是鉛浮選時鋅礦物的有效抑制劑，為此考察硫酸鋅用量對鉛浮選效果的影響。固定試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm占80%，捕收劑BK919 60 g/t，浮選時間7 min，試驗結果見圖4。由圖4可知，隨著硫酸鋅用量的增加，鉛粗精礦中Zn含量和Zn回收率逐漸降低，而Pb回收率受到的影響較小。綜合考慮，選取硫酸鋅用量為1 000 g/t比較合適，此時鉛粗精礦的Pb品位為30.19%，Zn含量為11.50%。

2.1.5 亞硫酸鈉用量對鉛浮選的影響

為加強對閃鋅礦的抑制，考察了在硫酸鋅用量為1 000 g/t情況下與亞硫酸鈉組合使用對鉛浮選的影響。其他浮選條件為：磨礦細度為-0.074 mm占80%，捕收劑BK919 60 g/t，浮選時間7 min，試驗結果見圖5。由圖5可知，亞硫酸鈉與硫酸鋅組合使用會進一步提高鉛浮選的選擇性，亞硫酸鈉用量為500 g/t時，鉛粗精礦的Pb品位可以達到35.10%，而Pb回收率變化不大，Zn回收率最低，且Zn含量降低到9.75%。后續試驗亞硫酸鈉用量以500 g/t為宜。

圖4 硫酸鋅用量對鉛粗選指標的影響Fig.4 Effect of zinc sulfate dosage on lead roughing flotation

圖5 亞硫酸鈉用量對鉛粗選指標的影響Fig.5 Effect of sodium sulfite dosage on lead roughing flotation

2.1.6 捕收劑BK919用量對鉛浮選的影響

試驗考察了捕收劑BK919用量對鉛浮選效果的影響。固定試驗條件：磨礦細度為-0.074 mm占80%，組合抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為1 000+500 g/t，浮選時間7 min。試驗結果見圖6。由圖6可知，隨著捕收劑用量的增加，鉛粗精礦中Pb品位逐步降低，Pb回收率逐漸升高，Zn回收率也隨之增加。綜合考慮藥劑成本和鉛粗精礦中鋅的損失，后續試驗BK919用量確定為70 g/t。

圖6 BK919用量對鉛粗選指標的影響Fig.6 Effect of BK919 dosage on lead roughing flotation

2.2 鋅粗選試驗

經過一次粗選兩次掃選后，所得的鉛浮選尾礦Zn品位為2.27%，含Pb 0.28%，以該礦樣作為給礦進行鋅回收試驗研究，重點考察了石灰用量和活化劑硫酸銅用量對鋅回收效果的影響。

2.2.1 石灰用量對鋅浮選的影響

鋅粗選時加入石灰的目的一方面是抑制黃鐵礦，另一方面是為閃鋅礦創造適宜的浮選環境。試驗考察了石灰用量對鋅浮選效果的影響，固定試驗條件：活化劑硫酸銅用量為200 g/t，捕收劑丁黃藥用量40 g/t，起泡劑BK204用量15 g/t，浮選時間7 min，試驗結果見圖7。由圖7可知，隨著石灰用量的增加，鋅粗精礦中Zn回收率逐漸提高，但是過量的石灰會導致脈石礦物大量上浮，鋅粗精礦Zn品位顯著降低。綜合考慮分選指標和藥劑成本，鋅粗選石灰用量確定為2 000 g/t。

2.2.2 硫酸銅用量對鋅浮選的影響

硫酸銅是鋅浮選常用活化劑，試驗考察了硫酸銅用量對鋅浮選的影響，固定試驗條件：石灰2 000 g/t，捕收劑丁黃藥用量40 g/t，起泡劑BK204用量15 g/t，浮選時間7 min，試驗結果見圖8。由圖8可知，隨著硫酸銅用量的增加，Zn品位和Zn回收率均逐漸升高。鋅粗選硫酸銅用量為200 g/t時可以獲得較好的分選效果。

2.3 閉路試驗

在條件試驗的基礎上進行鉛鋅順序優先浮選閉路試驗，試驗工藝流程見圖9，試驗結果見表4。由表4可知，在-0.074 mm占80%的磨礦細度下，鉛鋅浮選作業分別經過一粗兩掃三精中礦順序返回的閉路流程，獲得了Pb品位為58.25%、Pb回收率為85.39%的鉛精礦，Zn品位為45.09%、Zn回收率為82.05%的鋅精礦，同時鉛精礦中含Ag 582 g/t，Ag回收率為67.58%，實現了對鉛、鋅、銀礦物的綜合回收。

圖7 石灰用量對鋅粗選指標的影響Fig.7 Effect of lime dosage on zinc roughing flotation

圖8 硫酸銅用量對鋅粗選指標的影響Fig.8 Effect of copper sulfate dosage on zinc roughing flotation

圖9 閉路試驗工藝流程Fig.9 Flowsheet of closed-circuit test

通過對鉛精礦與鋅精礦進行多元素分析和鏡下觀察發現，鉛精礦中Zn含量為8.84%，鋅互含較高主要是由于部分細粒級閃鋅礦以貧連生體形式與方鉛礦連生，難以通過細磨實現單體解離；鋅精礦中Pb含量為0.83%，主要雜質SiO2、CaO含量分別達到10.86%和4.52%，主要雜質礦物為石英、方解石和黃鐵礦等，石英和黃鐵礦主要以閃鋅礦連生體形式存在，方解石則多以-0.010 mm以下粒級的微細粒單體形式存在，主要由于泡沫夾帶進入鋅精礦。

表4 閉路試驗結果Table 4 Results of closed-circuit test

3 結 論

1) 試驗礦石為鉛鋅硫化礦石，礦石含Pb 1.74%、Zn 2.86%、Ag 24.44 g/t，鉛、鋅為主要回收金屬，銀具有綜合回收價值，礦石中有用礦物嵌布關系密切且粒度微細。

2) 采用鉛鋅順序優先浮選工藝流程，在磨礦細度-0.074 mm含量為80%的條件下進行閉路試驗，鉛浮選作業在自然pH值礦漿環境中進行，以硫酸鋅+亞硫酸鈉為組合抑制劑，BK919為捕收劑；選鉛尾礦以硫酸銅為活化劑，以丁黃藥為捕收劑；鉛鋅浮選均采用一粗兩掃三精中礦順序返回的閉路流程，最終獲得的鉛精礦Pb品位為58.25%、含Ag 582 g/t、Pb回收率和Ag回收率分別為85.39%和67.58%，獲得的鋅精礦Zn品位為45.09%、Zn回收率為82.05%，實現了礦石中鉛、鋅、銀有價組分的綜合回收。