西藏某含硫鉛鋅礦選礦實驗研究

祝杰，劉應冬，鄧杰，周家云

(1.中國地質調查局應用地質調查中心，四川 成都 610036；2.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，中國地質調查局金屬礦產資源綜合利用技術研究中心，四川 成都 610041)

鉛、鋅礦產作為廣泛應用于各行業的戰略礦產，在我國分布范圍寬、儲量大，綜合利用前景廣[1-2]。但貧礦多[3-4]，成礦環境復雜，共生和伴生組分多[5-6]，嵌布關系復雜，采選方式存在很大差別[7]。

以西藏某鉛鋅礦為研究對象，礦石主要以硫化礦為主，并且金屬礦物含量較高，礦石的構造主要是以致密塊狀和稠密浸染狀為主；有用元素以鉛鋅為主；礦石中磁黃鐵礦在礦石中含量高、廣泛分布，是構成硫化礦物的主體組成，鉛鋅礦物與磁黃鐵礦之間的嵌布關系也十分的密切[8-9]，礦物間最常見為固溶體分離結構[10-11]及交代結構[12]，從而會導致在鉛鋅礦物之間以及鉛鋅礦物與磁黃鐵礦之間主要為細密嵌布，無法達到完全單體解離[8]。基于此難點，本文針對生產現場礦石解離不充分及其浮選過程中鉛鋅分離效率不高[13]等問題，開展了選礦工藝流程和藥劑配比實驗研究，最終實現了鉛鋅高效分離和回收。

1 礦物性質

礦區礦物質組分相對復雜，主要有硫（氧）化物、單質礦物及硅酸（硫酸、碳酸）鹽礦物。主要金屬礦物為：閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、毒砂；主要非金屬礦物為：石英、方解石、白云石、螢石、透閃石。礦石的構造關系與熱液成因密切相關，主要分為兩類：一為氧化礦石的土狀、蜂窩狀構造，二是從熱液中結晶析出的構造以致密塊狀構造、細脈浸染狀構造為主，稀疏浸染狀、中等-稠密浸染狀次之。礦物間的結構主要為熱液結晶、熔蝕及固溶體分離結構。結晶結構以交代殘余結構為主，包括自形粒狀結構、半自形粒狀結構、它形粒狀結構、溶蝕結構；乳滴狀結構主要出現在固溶體分離結構中。

圖2 閃鋅礦沿方解石粒間交代的顯微特征Fig.2 Microscopic characteristics of sphalerite metasomatism along calcite grains

圖3 方鉛礦包裹呈交代殘留的閃鋅礦顯微特征Fig.3 Microscopic characteristics of sphalerite encapsulated by galena with metasomatic residue

主要有價元素物相分析的結果見表1 ～ 3，礦石多元素分析結果見表4。

表1 銅物相分析結果Table 1 Result of copper phase analysis of ore

表2 鉛物相分析結果Table 2 Result of lead phase analysis of ore

表3 鋅物相分析結果Table 3 Result of zinc phase analysis of ore

表4 礦石多元素分析結果/%Table 4 Result of multi element analysis of ore

由分析結果可知，礦石中含量較高的是鉛鋅礦物，它是主要回收對象；而銅礦物含量較低，就以原生硫化銅為主，占銅礦物含量的89%左右，同時含有8%左右的次生硫化銅，銅的金屬量也比較少，而且為了降低鉛鋅礦中的互含，在選取銅礦物時就需要加入抑制鉛鋅礦物的抑制劑，同時還要選用捕收能力弱的捕收劑來回收銅礦物[14]，不僅導致銅的回收率比較低，還費時費力，考慮到經濟成本因素，因此在這項工作中就不考慮銅礦物的回收；鉛礦物以方鉛礦為主，占鉛礦物含量81%左右，氧化鉛含量也較高，占鉛礦物含量19%左右，氧化鉛以白鉛礦為主，在鉛鋅分離中對氧化鉛的回收難度較大；閃鋅礦作為鋅礦物主要成分，在鋅礦物含量中占比95%以上，氧化鋅含量較低。

2 實驗結果與分析

從礦石性質可知，該礦石礦物種類多、結構復雜，浮選難度很大。目前，鉛鋅選礦常用的捕收劑有丁基黃藥、乙基黃藥、乙硫氮、丁銨黑藥、苯胺黑藥等。有研究表明，分別采用EML3和EML6作為螯合捕收劑，可以對礦石中鉛鋅分離有良好的效果[8]。本次實驗采用的是鉛—鋅全優浮選工藝流程，在自然pH值條件下，采用適宜的磨礦細度，再加入抑制劑硫酸鋅和硫化鈉，選擇EML3作捕收劑，進行鉛礦物浮選；在加入石灰調整礦漿pH=11的條件下，加入硫酸銅和水玻璃作為抑制劑，采用EML6作捕收劑，進行鋅礦物浮選。

2.1 鉛粗選條件實驗

2.1.1 磨礦細度對浮選分離的影響

主要金屬礦物能否有效解離，磨細度是關鍵的一步[15]。采用硫酸鋅用量1000 g/t、硫化鈉用量300 g/t，捕收劑EML3用量35 g/t，考察了鉛粗選磨礦細度對鉛鋅品位以及回收率的影響，實驗結果見圖4。

圖4 磨礦細度實驗結果Fig.4 Result of grinding fineness

從圖4中可以得出磨礦細度對選礦指標的影響比較明顯。隨著磨礦細度的增加，在鉛粗精礦中鉛的回收率由81.46%提高到91%，明顯提高，但鉛品位由28.07%降低到21.21%，明顯降低，且鋅在鉛精礦中的損失率由19.16%增加到31%，明顯增加；鋅粗精礦中的鉛含量降低、鋅品位由21.88%提高到25.92%，但鋅回收率由76.66%降低到66.43%。因此，選擇-0.074 mm磨礦細度，含量為87.5%。

2.1.2 硫酸鋅對浮選指標的影響

硫酸鋅通常作為含硫鉛鋅礦物的一種優良的抑制劑來使用[16]。為研究硫酸鋅對浮選指標的影響，固定磨礦細度為-0.074 mm 87.5%、硫化鈉用量300 g/t，捕收劑EML3用量35 g/t，進行了硫酸鋅用量實驗，實驗結果見圖5。

圖5 硫酸鋅用量實驗結果Fig.5 Result of zinc sulfate dosage tests

逐漸增大硫酸鋅試劑量，鉛粗精礦中含鉛量由20.51%明顯提高到27.75%，含鋅量有所降低。當硫酸鋅用量達到2000 g/t時，鉛粗精礦中含鋅達到7.88%，但鉛回收率較低。最后，選取硫酸鋅用量為1500 g/t 作為鉛粗選的適宜條件。

2.1.3 EML3捕收劑對浮選指標的影響

由于鉛鋅可浮性相近，需采用高選擇性的EML3捕收劑才能實現鉛的優先浮選[17]。為此，在選取磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，硫酸鋅用量1500 g/t，硫化鈉用量300 g/t的條件下，進行了捕收劑EML3用量實驗，實驗結果見圖6。

圖6 捕收劑EML3用量實驗結果Fig.6 Result of collector EML3 dosage tests

從結果表明，隨著加入EML3捕收劑用量不斷增加，在鉛粗精礦中鉛的回收率明顯提升。但是，當EML3用量較大時，鉛粗精礦品位呈下降趨勢，并且鋅的損失也明顯增加。因此，綜合考慮實驗確定鉛一次粗選作業適宜的EML3用量為35 g/t左右。

2.1.4 硫化鈉對浮選指標的影響

在復雜硫化鉛鋅礦浮選分離過程中，由于鉛、鋅礦物可浮選性相近，且溶液中的鉛離子又是鋅礦物的活化劑[18]。因此，在優先浮選鉛時，鋅硫化礦物的抑制比較重要。選擇磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，硫酸鋅用量1500 g/t，捕收劑EML3用量35 g/t，進行硫化鈉用量實驗，實驗結果見圖7。

圖7 硫化鈉用量實驗結果Fig.7 Result of sodium sulfide dosage tests

圖7 表明，添加硫化鈉對鉛的回收率及鋅在鉛精礦中的損失率影響不大，但有利于提高鉛粗精礦品位，確定硫化鈉用量100 g/t時較為適宜。

2.1.5 硫酸鋅對鉛粗精礦浮選指標的影響

為提高鉛精礦的品位，使用硫酸鋅作為抑制劑，對鉛粗精礦進行精選。為研究硫酸鋅對鉛粗精礦浮選指標的影響，選擇磨礦細度為-0.074 mm 87.5%、硫化鈉用量100 g/t，捕收劑EML3用量35 g/t，進行硫酸鋅用量實驗，實驗結果見圖8。

圖8 鉛一次精選硫酸鋅用量實驗結果Fig.8 Result of zinc sulfate dosage tests used in primary cleaning of lead

圖8 表明，鉛精選作業添加硫酸鋅對鋅礦物有較明顯的抑制作用，有利于提高鉛精礦品位。實驗確定適宜的硫酸鋅用量為400 g/t。

2.2 鋅粗選條件實驗

2.2.1 石灰對浮選效指標的影響

在鋅礦物浮選過程中，適度的酸堿度既有利于鋅礦物的上浮，又有利于抑制硫化物的干擾[19]。為研究不同的酸堿度對浮選效果的影響，選擇磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，硫酸銅用量為600 g/t，捕收劑EML6用量為40 g/t，進行鋅礦粗選石灰試劑用量實驗，實驗結果見圖9。

圖9 石灰用量實驗結果Fig.9 Result of lime dosage tests

圖9 表明，選鋅作業添加石灰有利于提高鋅精礦品位。但是，若石灰量較大，則不利于回收鋅礦物。實驗確定石灰用量為2000 g/t較為適宜。

2.2.2 硫酸銅對浮選指標的影響

在復雜硫化鉛鋅礦浮選分離過程中，硫酸銅常被作為鋅礦物浮選的活化劑。固選擇磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，加入石灰試劑量2000 g/t，加入捕收劑EML6為40 g/t，進行硫酸銅試劑用量實驗（圖10）。

圖1 閃鋅礦與磁黃鐵礦、黃銅礦粒間交代的顯微特征Fig.1 Microscopic characteristics of intergranular metasomatism of sphalerite with pyrrhotite and chalcopyrite

圖10 硫酸銅用量實驗結果Fig.10 Result of copper sulphate dosage tests

圖10 表明，添加硫酸銅可明顯提高鋅的回收率。但是，若硫酸銅用量過高，則由于強化了鋅連生體礦物的活化，導致鋅粗精礦品位明顯降低，鋅粗精礦中鉛的夾帶明顯增加。實驗確定適宜的硫酸銅用量為400 g/t。

2.2.3 EML6捕收劑對浮選指標的影響

選取磨礦細度為-0.074 mm 87.5%，加入石灰用量2000 g/t，硫酸銅用量400 g/t，采用捕收劑EML6進行用量實驗，實驗結果見圖11。

圖11 捕收劑EML6用量實驗結果Fig.11 Result of collector EML6 dosage tests

實驗結果表明，隨著EML6捕收劑用量的增加，鋅粗精礦中的鋅回收率略有提高，鋅品位略有降低。實驗確定適宜的EML6用量為40 g/t。

2.2.4 水玻璃對浮選指標的影響

通過固定磨礦細度為-0.074 mm含量87.5%，加入石灰用量2000 g/t，硫酸銅用量400 g/t，采用捕收劑EML6用量40 g/t，進行水玻璃用量實驗（結果見圖12）。

圖12 水玻璃用量實驗結果Fig.12 Result of Sodium Silicate dosage tests

實驗結果表明：添加水玻璃分散劑可明顯提高鋅粗精礦品位。實驗確定當水玻璃試劑用量為500 g/t較為適宜。

2.3 閉路流程對選礦指標的影響

在條件實驗的基礎上對部分條件調整進行閉路實驗，閉路實驗結果見表5，閉路實驗流程及條件見圖13。

圖13 閉路實驗流程Fig.13 Flowsheet of closed-circuit tests

表5 閉路實驗結果Table 5 Result of closed-circuit tests

從表5看出，對該復雜礦石，實驗取得了比較理想的選礦指標。另外，鉛精礦中含銀達760 g/t、銀回收率達51.42%。主元素鉛、鋅得到了較好的回收，伴生的有益元素銀也得到了較好的回收利用。尾礦經鏡下觀察表明，鋅礦物以粒徑為0.1～0.15 mm包裹黃鐵礦、磁黃鐵礦和黃銅礦的顆粒為主；鉛礦物主要以粒徑為0.02 mm左右的氧化鉛；黃鐵礦粒徑在0.015～0.125 mm，大小不均勻，多為單體。在目前金屬礦物市場價格前提下，各種主要礦物已不具有綜合回收利用價值。

3 結 論

（1）該礦石以硫化礦為主，金屬礦物含量較高，礦石構造以致密塊狀和稠密浸染狀為主；有用元素以鉛鋅為主；礦石中磁黃鐵礦含量高、分布廣泛，是構成硫化礦物的主體，鉛鋅礦物與磁黃鐵礦嵌布關系非常密切，交代結構和固溶體分離結構常見，從而導致鉛鋅礦物之間、鉛鋅礦物與磁黃鐵礦之間主要為細密嵌布，無法達到完全單體解離；脈石礦物以碳酸鹽為主。由于該礦石礦物間的嵌布關系非常復雜，采用優先浮鉛、再浮鋅的工藝流程能較好地產出高品級的鉛、鋅精礦產品。

（2）采用EML3、EML6選礦藥劑和合理的工藝流程，取得了較好的選礦指標：鉛精礦含鉛59.38%、含銀760 g/t、含鋅3.45%，鉛回收率77.07%、銀回收率51.42%；鋅精礦含鋅43.20%、含鉛2.43%、鋅回收率74.61%。主要元素得到了較好的回收。