強磁選—浮選分離某銅鉛混合精礦

朱恩領,何愛婷,李敏,羅文成,王丞

青海鴻鑫礦業有限公司，青海 格爾木 816099

引言

浮選法是當前處理硫化銅鉛混合精礦的主要方法[1]。由于硫化銅鉛混合精礦中的鉛礦物主要為方鉛礦，而硫化銅礦物除原生黃銅礦外，還有種類繁多、含量不一的次生硫化銅礦物如輝銅礦、斑銅礦、黝砷銅礦等，根據浮選分離“浮易抑難”的原則，采用單一抑制方鉛礦的方式較抑制多種銅礦物的方式難度更小，所以當前銅鉛混合精礦多采用“浮銅抑鉛”的處理工藝。當前該工藝的研究重點主要集中在方鉛礦抑制劑的研發及應用上[2]，如Bulatovic S[3]通過使用重鉻酸絡合物在實現取代原有的重鉻酸鹽獲得較好的銅鉛分離指標的同時，還實現了尾礦廢水中Cr6+離子濃度的大幅度降低；Qin Wenqing[4]、Jan Drzymala[5]、Peng Huang[6]等分別開發了以殼聚糖、馬鈴薯淀粉等對方鉛礦具有較明顯的選擇性吸附作用的多糖類聚合有機物，這也是當前銅鉛分離藥劑研發的主攻方向，此外某些小分子抑制劑[7]及無鉻組合抑制劑如CMC+Na2SO3+水玻璃[8]、CHP[9]等抑制劑也可用于不同性質、不同產地的銅鉛混合精礦的分離中。

為消除傳統銅鉛混合浮選分離工藝藥劑成本高、生產過程中浮選工藝操作難度大、選礦廢水重金屬離子污染大等不利影響，引入磁選作為銅鉛分離的重要手段愈發引起我國選礦科技工作者的重視。由于黃銅礦具有微弱的磁性，比磁化系數為 67.53×10-9m3/kg，而方鉛礦的比磁化系數為0.62×10-9m3/kg，二者具有強磁選分離的天然可能性，早在20世紀90年代，中南大學楊鵬等人[10]率先引入振動脈動高梯度磁選試驗裝置用于分離湖南某銅鉛混合精礦，磁選尾礦中銅脫除率達到93%左右；湖南有色金屬研究院薛偉等人[11]通過對銅鉛混合精礦進行超聲波分散后進行強磁處理可分別得到銅精礦及鉛精礦產品，但較少有文獻對強磁處理對銅鉛混合精礦各礦物的可浮性變化進行論證，所以本文以青海某銅鉛鋅選廠產出的銅鉛混合精礦為對象，通過樣品性質分析混合精礦中黃銅礦、方鉛礦的嵌布粒度及共生關系，并對比了常規分離方法與高梯度磁選—浮選分離方法對該混合精礦中銅鉛礦物的分離效果，通過試驗條件的優化得到高梯度磁選—浮選分離工藝的最佳指標，為下一步開展現場生產改造提供依據。

1 樣品性質

1.1 樣品化學成分及礦物組成分析

本研究所用銅鉛混合精礦樣品取自青海某銅鉛鋅礦山選礦廠鉛精礦緩存槽，其現場生產原礦含Cu 0.09%～0.14%、Pb 1.25%～1.30%、Zn 2.80%～3.25%，采用銅鉛混合浮選工藝將伴生銅富集于鉛精礦中[12]形成銅鉛混合精礦礦漿產品，礦漿產品的質量濃度為45%，經充分攪拌均勻后取代表性的礦漿經過濾、烘干后制得分析樣品，其化學多元素分析結果如表1所示。

表1 銅鉛混合精礦樣品化學多元素分析結果

使用掃描電鏡對代表性樣品進行掃描識別分析，可得該銅鉛混合精礦鏡下典型形貌如圖1所示。由圖1可看出，該銅鉛混合精礦礦物組成較為簡單，主要的組成礦物為方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦及黃銅礦，脈石礦物含量極少，同時含有少量的赤鐵礦、褐鐵礦等鐵質礦物，該銅鉛混合精礦中各礦物組成及相對含量如表2所示。

表2 銅鋅混合精礦樣品中主要礦物組成及相對含量 /%

圖1 銅鉛混合精礦微觀形貌

由表1可知，銅鉛混合精礦主要的金屬元素為Pb、Zn、Cu，含量分別為Pb 56.39%、Zn 4.15%、Cu 1.96%；非金屬元素為S，含量為27.98%。樣品中除硫化銅、鉛、鋅礦物含硫外，還有部分硫以磁黃鐵礦、黃鐵礦等礦物形態賦存。混合精礦中銀含量為293.90 g/t，其主要賦存礦物為硫銻銅銀礦及螺狀硫銀礦。

由表2及圖1可看出，銅鉛混合精礦中方鉛礦為含量最多的礦物，占總礦物含量的78.27%，其次為閃鋅礦、磁黃鐵礦及黃鐵礦，黃銅礦含量較少，僅占總礦物含量的2.48%。

1.2 混合精礦中各粒級銅、鉛礦物分布情況及連生關系

對該銅鉛混合精礦進行篩析，并對各分級產品進行化學分析、制備砂光片及鏡下檢測，該混合精礦篩析結果如表3所示，采用橫尺面測法[13]鏡下統計得到該銅鉛混合精礦中不同粒級的銅、鉛礦物礦物的單體率及連生關系如表4所示。

表3 混合精礦篩析結果

由表3結果可看出，該銅鉛混合精礦整體粒徑較細，銅、鉛礦物在細粒級(-0.026 mm)部分集中度較高。結合表4結果可知，不同粒級產品中銅、鉛礦物的單體率較高，黃銅礦、方鉛礦的整體單體率達到了90%左右，在細粒礦物中單體率更高，所以不需要采用再磨工藝對該混合精礦進行處理。

表4 不同粒級中各礦物的單體率及不同礦物的連生關系

2 試驗結果及討論

由銅鉛混合精礦樣品性質分析結果可知，該銅鉛混合精礦中主要的礦物成分為方鉛礦，且方鉛礦含量占混合精礦礦物總含量的78%左右；其次為閃鋅礦和黃銅礦。根據“抑多浮少”的浮選分離原則，采用浮銅抑鉛工藝是處理該銅鉛混合精礦的常見工藝，由于該銅鉛混合精礦中方鉛礦嵌布粒度較細，-0.026 mm部分接近60%。由文獻可知[14-15]，當單體方鉛礦粒徑過小時，由于其流變行為的變化導致方鉛礦難以被常規抑制劑抑制，進而增大了銅鉛分離的難度。采用常規的銅鉛分離浮選工藝處理該銅鉛混合精礦試驗流程如圖2所示，所得結果見表5。

圖2 銅鉛分離試驗流程

表5 銅鉛分離試驗流程結果 /%

由表5可知，使用無鉻組合抑制劑CMC+水玻璃+亞硫酸鈉對該銅鉛混合精礦進行銅鉛分離，所得銅精礦含Cu 12.33%、Pb 21.21%，但銅精礦中Cu回收率低，含Pb較高，分離效果較差，所以擬采用高梯度磁選工藝對該銅鉛混合精礦進行預處理，磁選分離后的精礦用于下一步的銅鉛浮選分離。

2.1 磁選試驗

2.1.1 銅磁選背景磁場強度條件試驗

由于黃銅礦為順磁性礦物，具有弱磁性，而方鉛礦為非磁性礦物，可考慮采用高梯度磁選對該銅鉛混浮精礦進行預處理，并對磁選所得的精礦、尾礦進行分析及再處理。本文使用贛州金環公司所生產的SLon-100試驗型立環脈動高梯度磁選機為試驗設備，在入選物料質量濃度為20%、設定脈沖沖次為15 Hz條件下，通過條件激磁電流強度條件磁選背景強度，背景磁場強度條件試驗流程如圖3所示，所得結果見圖4。

圖3 銅鉛分離磁選強度條件試驗流程

圖4 背景磁場強度對銅精礦金屬品位及回收率的影響

由圖4結果可看出，在設定脈沖沖次為15 Hz條件下，隨著背景磁場強度的增大，銅精礦中Cu回收率可明顯提高，而銅精礦中Pb回收率維持在較低的水平，表明采用高梯度磁選是分離該銅鉛混合精礦銅、鉛礦物有效的分離方法，當磁場強度為1.5 T的條件下，銅精礦中Cu回收率達到68.51%，再增大磁場強度時，銅精礦中Cu回收率增長幅度較小，同時銅精礦中Cu品位有小幅度降低，所以采用高梯度磁選工藝處理青海某銅鉛混合精礦的最佳背景磁場強度為1.5 T。

2.1.2 脈沖沖次條件試驗

在使用高梯度磁選機處理物料時，可以通過調節脈沖沖次的大小促進處理器中混合精礦中各礦物的有效分散，減少夾雜現象的發生[16]，為考察脈沖沖次對本銅鉛混浮精礦磁選分離的影響，進行了脈沖沖次試驗，試驗流程如圖3所示，固定背景磁場強度為1.5 T，以脈沖沖次為變量，所得結果如圖5所示。

由圖5可知，脈沖沖次對銅鉛分離的效果有顯著的影響，當脈沖沖次為25 Hz時，銅精礦中Cu回收率達到最大，為86.74%，銅鉛分離效果最好，綜合考慮，高梯度磁選處理該銅鉛混合精礦磁選分離的脈沖沖次為25 Hz。

圖5 脈沖沖次對銅精礦金屬品位及回收率的影響

2.1.3 磁選擴大試驗

根據已有的磁選條件和使用SLon-100型磁選機得到的磁選參數，進行了磁選擴大試驗，擴大試驗采用SLon-500型立環脈動高梯度磁選機，參數為：處理量為0.125 t/h，入選礦漿質量濃度為20%，同時控制磁場強度為1.5 T，脈沖沖次為25 Hz，以青海某銅鉛鋅選廠產出的含Cu 1.96%、Pb 56.39%的銅鉛混合精礦為試驗對象，得到磁選擴大試驗指標如表6所示。

表6 磁選擴大試驗結果 /%

由表6可知，使用高梯度強磁選機在推薦參數條件下，磁選精礦含Cu 3.32%、Pb 49.40%，磁選尾礦含Cu 0.53%、Pb 59.32%，磁尾礦可直接作為鉛精礦產品進行銷售，磁精礦中Cu回收率達到86.84%，可用于下一步的銅鉛浮選分離。

2.2 磁精礦銅鉛浮選分離試驗

以磁選擴大試驗產出的磁精礦為浮選分離對象進行了磁精選銅鉛分離試驗，試驗流程及藥劑制度如圖2所示，試驗指標如表7所示。

表7 磁選精礦銅鉛分離試驗結果 /%

對比表5和表7結果可看出，在相同的浮選藥劑制度條件下，磁選處理后的磁選精礦浮選所得銅精礦中Cu的產率及作業回收率明顯提高，同時銅精礦中Pb品位降低，分離后的鉛精礦中Cu品位降低至1.00%以下，且磁選分離效果明顯優于未磁選處理的銅鉛混合精礦，所以采用高梯度強磁處理可明顯降低該銅鉛混合精礦浮選分離的難度。

2.3 全流程閉路試驗

在已有的磁選指標和磁選精礦銅鉛分離開路試驗的基礎上進行了高梯度磁選—磁選精礦銅鉛浮選分離的全流程閉路試驗，試驗流程如圖6所示，所得指標如表8所示。

圖6 全流程閉路試驗流程

表8 全流程閉路試驗指標 /%

由圖6可看出，經上述流程處理青海某銅鉛混合精礦可產出一個銅精礦和兩個鉛精礦，其中銅精礦含Cu 17.63%、Pb 9.31%，銅精礦中Cu回收率71.48%，銅精礦含Cu>15%，滿足銅精礦的銷售要求，同時由于部分微細粒銅鉛連生體礦物的存在致使銅精礦鉛含量偏高。鉛精礦1含Cu 0.53%、Pb 59.32%，鉛精礦2含Cu 0.70%、Pb 60.16%。綜合鉛精礦1和鉛精礦2，總鉛精礦平均含Cu 0.61%、Pb 59.72%；總鉛精礦中Pb平均回收率為98.67%。

3 結論

(1)青海某銅鉛混合精礦為該選廠銅鉛混浮作業產出的產品，含Cu 1.96%、Pb 56.39%，混合精礦中主要的組成礦物為方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦及黃銅礦，經篩析及單體解離度分析可知，該混合精礦中的各硫化礦物整體粒徑細小，單體解離度高。

(2)由于該混合精礦中的方鉛礦粒徑微細，增大了銅鉛浮選分離的難度，所以采用高梯度磁選的方式對該銅鉛混合精礦進行處理，在背景磁場強度為1.5 T、脈沖沖次25 Hz條件下，一次粗選可得到含Cu 3.32%、Pb 49.40%，Cu回收率86.84%的磁選精礦，用于下一步銅鉛浮選分離。磁選尾礦含Cu 0.53%，可直接作為合格的鉛精礦產品。

(3)經對比試驗可知，在相同藥劑制度條件下，高梯度強磁得到的磁選精礦再進行銅鉛分離浮選效果比直接銅鉛浮選分離效果更好。磁—浮聯合工藝流程處理青海某銅鉛混合精礦可得到含Cu 17.63%、Pb 9.31%、Cu回收率71.48%的銅精礦和含Cu 0.61%、Pb 59.72%、Pb回收率98.67%的鉛精礦，分離指標理想。