某鉛鋅礦綜合回收工藝技術

廖詩進，何玉良，岳國利，付少英

（1.河南省地質調查院，河南 鄭州 450001;2.河南省金屬礦產成礦地質過程與資源利用重點實驗室,河南 鄭州 450001）

鉛、鋅是與經濟發展關系密切的全球性的戰略礦產資源，在全球工業化進程中占有重要的地位[1]，它們廣泛應用于電氣、機械、軍事、冶金、化學、輕工和醫藥等領域[2-3]。我國的鉛鋅礦資源豐富，探明資源儲量大，綜合利用價值大，但貧礦多，富礦少。鉛鋅礦床物質成分復雜，共伴生組分多，礦物種類復雜[4-9]，通常情況下其脈石礦物和有用礦物共生簡單，但有用礦物之間的嵌布關系極復雜，其嵌布或浸染粒度很不均勻，由于大部分呈細粒浸染并伴生著多種有價成分，導致其可浮性有明顯差別，從而使其在選礦工藝和藥劑制度等方面存在不少差異[4]。在鉛鋅分離過程中，閃鋅礦常受礦石中共生銅礦物中銅離子的活化使得鉛鋅難以分離，部分閃鋅礦隨鉛浮選作業進入鉛精礦影響鉛精礦品質降低鋅精礦回收率[10-12]。為了實現鉛鋅礦物有效分離、獲得優異浮選指標，必須優化浮選工藝和改進藥劑制度[10,12-16]。

西藏某鉛鋅礦金屬礦物以硫化礦為主，兼含銀特點，根據礦石性質特征，通過條件實驗采用優先浮選方案對原礦中鉛、鋅、銀和硫進行回收。從實驗結果來看，鉛粗精礦的鉛回收率達到89.72%，鋅回收率為20.10%；通過精選鉛精礦鉛品位可達60.52%，回收率達90.09%，鋅精礦鋅品位46.25%，回收率80.58%，硫精礦硫品位39.72%，回收率47.49%，效果良好。

1 礦石工藝礦物學研究

將原礦配礦至鉛+鋅品位5% ~ 7%（鉛高鋅低），破碎至-2 mm按比例進行摻和混勻得綜合樣，最終的綜合樣含鉛2.72%，鋅2.58%，硫5.45%，銀95.78 g/t。

1.1 主要礦物組成

通過對原礦、選礦產品、選礦尾礦的鏡下檢測（表1），主要金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦，少量黃銅礦、黝銅礦、含銀鋅砷黝銅礦、輝銅礦、銅藍、毒砂、白鐵礦、輝銀礦等。非金屬礦物主要有石英、方解石、白云母、絹云母，少量綠泥石、粘土礦物等。

表1 原礦主要礦物組成及其相對含量Table 1 Main mineral composition and relative content of the raw ore

1.2 主要回收礦物的嵌布特征

礦石中主要有用組分礦物為方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦。方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦礦物顆粒粒徑+0.08 mm 90%，磁黃鐵礦嵌布粒度主要在0.32 ~ 0.01 mm之間（圖1）。

圖1 礦石主要礦物粒度分布Fig.1 Particle size distribution of main minerals

方鉛礦，鉛灰色，不規則粒狀，粒徑大小不一，以中粗粒為主，在礦石中呈他形-半自形粒狀，大部分與黃鐵礦及閃鋅礦連生，有時沿黃鐵礦晶體邊緣及裂隙呈不規則脈狀分布，與閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦有包裹和交代關系，在部分礦石中方鉛礦呈條帶狀聚集，或呈不規則孤島狀殘布于閃鋅礦晶體及集合體中，總體上大部分產出與磁黃鐵礦關系密切；閃鋅礦嵌布粒度以中粗粒為主，絕大多數為他形晶粒狀，多與黃鐵礦、磁黃鐵礦、方鉛礦、磁鐵礦、赤鐵礦接觸嵌生；黃鐵礦（磁黃鐵礦）嵌布粒度相對較粗，但不均勻，含量2%~ 10%，局部可達50%以上，黃鐵礦常與閃鋅礦、方鉛礦、磁黃鐵礦等接觸嵌生，也見獨立嵌布于石英、方解石、磁鐵礦、赤鐵礦粒間。

各類有用礦物嵌布粒度見表2。

表2 礦石礦物嵌布粒度Table 2 Table of particle size distribution of ore minerals

2 選礦工藝研究

選礦工藝研究方案取決于礦石性質，礦物間的嵌布關系、賦存狀態、可浮性差異，以及上浮礦物量的大小等[13],根據礦石的物質組成、粒度、嵌布特征等，選擇合理的冶煉工藝會使產品的品位和回收率更加理想[17]。對于多金屬硫化礦的浮選分離，國內外采用的浮選流程方案主要有：優先浮選、等可浮、混合浮選等[17-20]。

本次礦樣中鉛鋅以中細粒嵌布為主，鉛、鋅、硫主要以方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦及磁鐵礦的形式存在，根據原礦的礦石性質特征，實驗采用優先浮選方案。

2.1 鉛浮選實驗

2.1.1 磨礦細度實驗

礦石磨碎至基本單體解離[20-22]，鉛、鋅有用礦物在浮選過程中才能有效分離富集回收，磨礦細度是影響礦物的解離程度和藥劑用量的重要因素[4],而入選粒度對浮選回收率有較大影響[23]。本次試樣可磨度測定實驗在型號為XMQ-240 mm×90 mm的錐形球磨機中進行，試樣粒度為-2.0 mm，每次磨礦量為600 g,磨礦濃度為65%（重量濃度）。固定了礦漿pH值、調整劑及捕收劑用量，進行粗選磨礦細度實驗，結果表明：磨礦細度越細，鉛粗精礦中鉛回收率越高，其中鋅含量呈緩慢下降趨勢，而銀的回收率增加速度不明顯，在磨礦細度-74 μm 80%左右時（圖2），鉛粗精礦中鉛、銀的回收率達到較高值，再增大磨礦細度，鉛粗精礦中鉛、銀的品位變化不大，其回收率增長也趨于平緩。

圖2 磨礦細度條件實驗Fig.2 Condition test of grinding fineness

2.1.2 捕收劑種類及用量實驗

不同的捕收劑種類對浮選效果影響很大[4]，不同組合捕收劑種類實驗，結果見圖3，其結果表明：乙硫氮+ 2#油作為捕收劑時，粗精礦中鉛的回收率最高，可達92.34%；乙硫氮與丁黃藥作為浮鉛捕收劑時，鉛粗精礦中鉛的回收率較高，同時鋅的含量也較高；以25#黑藥+丁銨黑藥或乙丁黃藥+ 2#油為組合捕收劑浮鉛，粗精礦中鉛的回收率較低，鋅的含量也相對較低。

圖3 捕收劑組合實驗Fig.3 collector agent combination test

乙硫氮對方鉛礦、黃銅礦的捕收能力強，浮選速度較快，考慮乙硫氮較強的捕收性，同時要盡量降低鉛粗精礦中鋅含量，最終確定乙硫氮+丁銨黑藥組合為浮鉛捕收劑。由乙硫氮用量實驗結果可知（圖4），捕收劑乙硫氮用量在20 g/t時，鉛產品回收率可達90%。

圖4 乙硫氮用量實驗Fig.4 Ethel thio carbamate dosage test

2.1.3 調整劑種類及用量實驗

否則的話，如果認為著作權也如同物權一樣，除了賦予著作權人禁止及許可他人以法律規定的方式利用其作品外，還賦予了著作權人以法律規定的方式利用自己作品的自由，那將得出一些荒謬的結論。作者對自己作品的利用，本來就是每個公民的自由，無須法律授權。著作權法中未規定的權利，是著作權人所不能控制的，公眾合理利用作品的自由。而保護著作權人自己使用作品的自由不被侵害，根本不是著作權法所要解決的問題。

二氧化硫、亞硫酸及其鹽類、石灰、硫酸鋅或與其他藥劑配合可以抑制方鉛礦的浮選。硫化鈉對方鉛礦的可浮性很敏感，適當添加硫化鈉有利于鉛礦物的上浮，過量硫離子的存在可抑制方鉛礦的浮選[24]，硫化鈉可以沉淀礦漿中解離出的銅離子，減弱其對鋅礦物的活化作用。通過不同調整劑種類組合實驗（圖5），發現適量石灰+硫化鈉硫酸鋅可有效抑制鋅、硫上浮，提高鉛精礦品位。

圖5 鉛粗精礦抑制劑組合實驗Fig.5 Test of depressant combination for lead coarse concentrate

通過調整硫化鈉及硫酸鋅用量（表3）可以發現，當硫化鈉用量在150 ~ 300 g/t范圍時鋅礦物的上浮量較少，隨著硫化鈉用量的增加，粗精礦中鉛品位、回收率變化不顯著，硫化鈉用量在200 g/t左右較為合適；硫酸鋅以1200 g/t用量比較合適，再增大其用量，鉛粗精礦中鋅含量亦無明顯降低。

表3 硫化鈉及硫酸鋅用量實驗Table 3 Aodium sulfide and zinc sulfate dosage test

2.2.4 時間實驗

確定較佳浮選藥劑種類及用量等條件后，進行浮選時間的實驗。由實驗可知（圖6），經過前3 min浮選，鉛金屬大部分被回收（表5），回收率達81.06%，鋅回收率為15.49%。時間經過4.5 min以后，鉛粗精礦中的鉛鋅回收率分別達到89.72%、20.10%。

圖6 浮選時間實驗Fig.6 Flotation time test

2.2 鋅浮選實驗

硫酸銅是鋅礦物最常最有效的的活化劑[19,25-26]，石灰是（磁）黃鐵礦最經典的抑制劑，主要用來調整礦漿的pH值[10]，石灰來源廣，價格便宜。對鉛的浮選尾礦以石灰作為（磁）黃鐵礦的抑制劑及pH值調整劑，硫酸銅為活化劑,丁黃藥為捕收劑浮選回收鋅。

表4 鉛粗選浮選時間實驗結果/%Table 4 Test results of flotation time of lead coarse concentrate

由實驗結果（表5）可知：硫酸銅用量大于150 g/t時，鋅粗精礦中鋅的回收率達95%以上；丁黃藥用量在30 g/t時，鋅回收率及經濟效益較大。

表5 鋅粗選調整劑用量實驗Table 5 Test for the dosage of zinc roughing regulator

2.3 硫浮選實驗

圖7 硫粗選實驗結果Fig.7 Test results of sulfur coarse separation

2.4 閉路全流程實驗

在條件實驗的基礎上，進行了實驗室全流程閉路實驗（圖8）。由于進行閉路實驗時中礦返回對鋅的浮選影響較大，導致閃鋅礦難以浮盡，鋅的粗選在閉路實驗中有較多量的硫酸銅，丁黃藥在鋅精選過程中也適當進行了補加。

圖8 優先浮選工藝流程Fig.8 Technological process of preferential flotation

全流程閉路實驗結果表明（表6），礦石采用該浮選工藝流程進行閉路實驗可獲得鉛精礦鉛品位為60.52%（回收率90.09%），浮選鋅精礦通過磁選后可獲得鋅品位為46.25%（回收率80.58%）的鋅精礦（即磁選尾礦），浮選鋅尾礦回收硫可獲得含硫品位為39.72%（回收率47.49%）的硫精礦。

表6 全流程閉路實驗精礦產品Table 6 Concentrate products of the whole process closed-circuit test

從圖9可以看出：鉛鋅硫精礦均達到較高回收率，尾礦中鉛鋅銀含量均較低，采用鉛中礦順序返回-鋅全浮選-鋅精礦磁選工藝可獲得較好的鉛、鋅、硫等精礦指標，實驗較好解決了鉛鋅分離的問題。

圖9 鉛中礦順序返回作業產品回收率Fig.9 product recovery rate of sequential return operation in lead middlings

3 結 語

（1）礦石中鉛、鋅的品位分別為2.72%和2.58%，硫5.45%，銀95.78×10-6，閃鋅礦中普遍包含磁黃鐵礦的離溶物，閃鋅礦方鉛礦之間的接觸嵌生關系復雜，嵌布粒度多在適宜于浮選的0.04 mm。

（2）以乙硫氮+丁銨黑藥為捕收劑，適量石灰+硫化鈉硫酸鋅為調整劑，磨礦細度-74 μm在80%左右，浮選時間達4.5 min，可獲得較為滿意的鉛產品作業回收率；石灰作為抑制劑，硫酸銅為活化劑,丁黃藥為捕收劑對鉛尾礦進行磁浮選，取得比較滿意的鋅金屬回收率；硫產品以鋅精尾礦浮選，采用硫酸為活化劑，丁黃藥為捕收劑，獲得較好效果。

（3）礦樣為復雜難選類型，根據原礦礦石性質特性，實驗采用優先浮選工藝流程對原礦中鉛、鋅、銀和硫進行回收，獲得了較好的鉛、鋅、硫精礦產品指標：鉛精礦Pb回收率90.09%，鋅精礦Zn回收率80.58%，Ag回收率5.34%；硫精礦S回收率47.49%。