回水可直接回用的硫化鉛浮選工藝研究

饒金山 陳志強 胡紅喜 劉 超 梁冬云 呂昊子

(1.廣東省科學院資源綜合利用研究所，廣東 廣州 510650;2.稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東 廣州 510650;3.廣東省礦產資源開發和綜合利用重點實驗室，廣東 廣州 510650)

選礦廠濃縮作業的溢流水通常會進行回用，因而稱為回水。回用前常采用自然降解[1]、混凝沉淀[2-3]、中和[4]、吸附[5]、氧化分解[6]和生物膜法[7]處理，有時一種方法處理難以達到回用要求，因此需采用聯合工藝[8-10]。目前國內硫化鉛鋅礦選礦普遍采用2種回水處理利用工藝:一是混合回水深度處理后回用，如會澤鉛鋅礦對選礦回水和膏體充填溢流水采用“pH值調節—混凝沉淀—活性炭吸附—臭氧氧化”方法處理，之后再集中回用于選礦生產[11]，該方法具有水處理規模大、工藝復雜和成本高等缺點;二是適度處理后分質回用[12]，如棲霞鉛鋅礦就采用該方法，即選硫尾礦回水回用至選硫作業，部分鋅尾礦濃縮回水回用至選鋅作業，鉛鋅精礦及剩余鋅尾礦濃縮回水采用混凝沉淀吸附處理后回用至磨礦及選鉛作業[13]，此方法需建鋅尾礦濃縮系統，一次性基建投資大，并且使用回水后鉛鋅選礦指標不穩定。有研究提出“回水在線處理”的技術思路[14]，可實現堆存尾礦回水不處理直接回用，但回水不處理直接回用的研究和應用案例較少。

某鉛鋅礦石含鉛1.15%，含鋅2.26%，鉛鋅氧化率均小于8%;選廠采用鉛鋅優先浮選流程，鉛鋅浮選均采用1粗2掃3精、中礦順序返回的流程。該礦位于高緯度牧區，海拔1 000m，冰封期自9月至次年5月，年平均氣溫低至-10℃，藥劑自然降解或分解能力弱;且礦山位于牧區，尾礦壩鋪設了防滲膜，回水嚴禁外排。隨著回水循環回用，導致鉛鋅分離困難，鉛精礦含鋅大于6%。為了緩解回水對鉛鋅分離的不利影響，選廠在磨礦中補加清水(約占磨浮車間用水的30%)，導致尾礦壩水位快速升高，影響尾礦壩安全，選廠一度停產。

本研究通過鉛浮選流程優化，即采用鉛鋅等可浮工藝，實現了回水不處理直接全回用，既避免了混合廢水深度處理工藝的不足，也避免了適度處理—分質回用工藝的問題，解決了回水導致的鉛鋅分離難題，具有較強的推廣價值。

1 礦石性質

1.1 主要化學成分及鉛鋅物相分析

礦石主要化學成分及鉛鋅物相分析結果分別見表1、表2及表3。

表1 礦石主要化學成分分析結果Table 1 Analysis results of the main chemical composition of the ores %

表2 礦石鉛物相分析Table 2 Analysis of the lead phase of the ores %

表3 礦石鋅物相分析Table 3 Analysis of the zinc phase of the ores %

由表1、表2及表3可知，礦石中主要有價金屬為鉛和鋅，含量分別為1.15%和2.26%;礦石中92.05%的鉛為硫化鉛，91.96%的鋅為硫化鋅。

1.2 礦物組成及含量

礦石礦物組成及含量見表4。

表4 礦石礦物組成及含量Table 4 Minerals composition and its contents of the ores %

由表4可知，礦石中有價礦物為方鉛礦、閃鋅礦，含量分別為1.30%、3.87%;其他含硫礦物主要為黃鐵礦，含量為2.81%;主要脈石礦物為長石(含鈉長石和正長石)和石英，含量分別為 38.92%和34.61%。

1.3 方鉛礦、閃鋅礦的粒度分布

礦石中方鉛礦、閃鋅礦的粒度分析結果見圖1。

圖1 方鉛礦、閃鋅礦的粒度分析結果Fig.1 Analysis results of the grain size distribution of galena and sphalerite

由圖1可知，方鉛礦與閃鋅礦的嵌布粒度粗細極不均勻，粒度范圍較寬，方鉛礦比閃鋅礦粒度更粗，最粗的達到2.56 mm以上，小于0.01 mm的難選粒級極少。

1.4 方鉛礦與其他礦物的嵌布特征

礦石中方鉛礦與其他礦物的嵌布特征如圖2所示。

圖2 方鉛礦與其他礦物的嵌布特征Fig.2 Distribution characteristics of galena with the other minerals

由圖2可知，多數方鉛礦沿礦石裂縫充填交代，包裹閃鋅礦，嵌布粒度大于100μm(圖 2(a));少數方鉛礦浸染分布于脈石中(圖2(b)、(c));少數方鉛礦交代閃鋅礦或黃銅礦(圖2(d))，形成復雜的連生體，難以解離。上述結果表明，方鉛礦的嵌布狀態相對簡單，有利于方鉛礦和閃鋅礦的分離。

2 浮選方案的制定及藥劑

2.1 浮選方案的制定

2.1.1 原鉛浮選工藝流程

選廠原先采用鉛優先流浮選程(圖3)，磨浮使用尾礦庫回水，部分閃鋅礦吸附殘留藥劑后可浮性與方鉛礦相近，在鉛優先浮選過程中部分閃鋅礦與方鉛礦同步上浮，難以抑制，生產指標為:鉛精礦含鉛57.47%、鋅6.30%，鉛回收率為84.36%。

圖3 選廠原鉛浮選流程Fig.3 Flowsheet of original lead flotation

2.1.2 浮選原則流程

由于回水導致鉛鋅分離困難，本研究擬引入鉛鋅等可浮流程:在等可浮選粗掃選作業不添加鋅礦物的抑制劑，使部分可浮性好的鋅礦物與鉛礦物同步浮選，避免“強壓強拉”;在鉛精選作業，采取強化抑制措施分離鉛鋅，獲得鉛精礦和鉛精選尾礦，鉛精選尾礦與鉛尾礦合并進入鋅浮選。確定的浮選原則流程見圖4。

圖4 浮選原則流程Fig.4 Principle flowsheet of flotation

2.2 浮選藥劑

浮選所用藥劑包括石灰、丁基黃藥、GY220、GY410、硫酸鋅、亞硫酸鈉，均為工業級。其中丁基黃藥為正丁基黃藥、GY220為改性黑藥類鉛捕收劑、GY410為有機類鋅抑制劑。

3 試驗結果及討論

3.1 鉛鋅等可浮條件試驗

選擇石灰為pH調整劑、GY220為鉛的選擇性捕收劑、丁基黃藥為鋅捕收劑，按圖5進行等可浮條件試驗，包括石灰、GY220、丁基黃藥的用量試驗，使用廣州自來水(以下簡稱自來水)進行磨礦和浮選。

圖5 等可浮條件試驗流程Fig.5 Flowsheet of iso-flotation condition tests

3.1.1 石灰用量試驗

石灰是鉛鋅浮選常用的pH調整劑，也是硫化鐵礦物的抑制劑，在等可浮粗選丁基黃藥用量為7 g/t，GY220用量為24 g/t的條件下，考察石灰用量對粗精礦指標的影響，結果見圖6。

圖6 石灰用量對粗精礦指標的影響Fig.6 Influence of lime dosage on rough concentrate indexes

由圖6可知，在石灰用量為700 g/t時礦漿pH=7，等可浮粗精礦含鉛17.20%、含鋅5.05%，鉛回收率88.27%;繼續增大石灰用量，等可浮粗精礦鉛品位和回收率下降。因此，確定等可浮粗選石灰用量為700 g/t。

3.1.2 捕收劑用量試驗

捕收劑用量試驗包括鋅捕收劑丁基黃藥和鉛捕收劑GY220;在等可浮粗選添加丁基黃藥的目的是實現方鉛礦與可浮性好的閃鋅礦同步浮選，相當于選廠使用回水進行鉛浮選時，殘余的選鋅藥劑捕收閃鋅礦。在等可浮粗選石灰用量為700 g/t、GY220 用量為 24 g/t的條件下，考察丁基黃藥用量對粗精礦指標的影響，結果見圖7。

圖7 丁基黃藥用量對粗精礦指標的影響Fig.7 Influence of butyl xanthate dosage on rough concentrate indexes

由圖7可知，當丁基黃藥為0 g/t時，等可浮粗精礦含鉛17.56%、鋅4.14%，鉛回收率85.71%;當丁基黃藥用量為7 g/t時，粗精礦含鉛17.20%、含鋅5.05%，回收率88.27%;繼續增加丁基黃藥用量，等可浮粗精礦鉛回收率增加較小。因此，確定等可浮粗選丁基黃藥用量為7 g/t。

在等可浮粗選石灰用量為700 g/t、丁基黃藥用量為7 g/t的條件下，考察GY220用量對粗精礦指標的影響，結果見圖8。

圖8 GY220用量對粗精礦指標的影響Fig.8 Influence of GY220 dosage on rough concentrate indexes

由圖8可知，隨著GY220用量的增加，等可浮粗精礦的鉛回收率呈上升趨勢，鉛品位則下降;當GY220用量較低時，粗精礦中鉛回收率偏低，當GY220用量為24 g/t時，等可浮粗精礦含鉛17.20%，鉛回收率88.27%，繼續增加GY220用量，粗精礦中鉛回收率增加幅度較小。因此，確定等可浮粗選GY220用量為24 g/t。

3.2 鉛鋅分離粗選條件試驗

鉛鋅分離粗選條件試驗流程見圖9，包括鋅抑制劑GY410和鉛捕收劑GY220用量試驗。

圖9 鉛鋅分離粗選條件試驗流程Fig.9 Flowsheet of roughing condition tests of separation of lead and zinc

3.2.1 GY410用量試驗

在鉛鋅分離粗選GY220用量為12 g/t的條件下，考察GY410用量對鉛粗精礦指標的影響，結果見圖10。

圖10 GY410用量對鉛粗精礦指標的影響Fig.10 Influence of GY410 dosage on lead rough concentrate indexes

由圖10可知，GY410用量少，鉛粗精礦鉛品位低;隨著GY410的用量增加，鉛品位呈上升趨勢，當GY410用量為200 g/t時，鉛粗精礦含鉛50.86%、鉛作業回收率90.00%，含鋅6.39%;繼續增大GY410用量，鉛回收率明顯下降。因此，確定鉛鋅分離粗選GY410用量為200 g/t。

3.2.2 GY220用量試驗

在鉛鋅分離粗選GY410用量為200 g/t的條件下，考察GY220用量對鉛粗精礦指標的影響，結果見圖11。

圖11 GY 220用量對鉛粗精礦指標的影響Fig.11 Influence of GY220 dosage on lead rough concentrate indexes

由圖11可知，隨著GY220用量的增加，鉛粗精礦鉛回收率呈上升趨勢，而鉛品位呈下降趨勢;當GY220用量為12 g/t時，鉛粗精礦鉛品位50.86%、鉛作業回收率90.00%，繼續增加GY220用量，鉛作業回收率增加較小。因此，確定鉛鋅分離粗選GY220用量為12 g/t。

3.3 開路試驗

在條件試驗的基礎上，分別使用自來水和回水進行鉛鋅等可浮開路試驗，使用回水時取消鉛鋅等可浮粗選的丁基黃藥，試驗流程見圖12，回水回用方案為尾礦庫回水不處理直接回用至磨礦、浮選和泡沫沖洗等作業，浮選開路指標對比結果見表5。

圖12 鉛鋅等可浮開路試驗流程Fig.12 Flowsheet of lead-zinc iso-flotation open-circuit test

表5 鉛鋅等可浮開路試驗結果Table 5 The results of lead-zinc iso-flotation open-circuit test %

由表5可知，使用自來水時，鉛鋅等可浮開路獲得的鉛精礦含鉛 58.95%、含鋅 3.40%，鉛回收率62.03%;使用回水時鉛精礦指標與使用自來水時相近，鉛精礦含鉛 59.00%、含鋅 3.76%，鉛回收率61.05%。

3.4 閉路試驗

在鉛鋅等可浮開路試驗的基礎上，分別使用自來水和回水進行鉛鋅等可浮閉路試驗，使用回水時取消鉛鋅等可浮粗選的丁基黃藥，試驗流程見圖13，結果見表6。

表6 鉛鋅等可浮閉路試驗結果Table 6 The results of lead-zinc iso-flotation closed-circuit test %

圖13 鉛鋅等可浮閉路試驗流程Fig.13 Flowsheet of lead-zinc iso-flotation closed-circuit test

由表6可知，在使用自來水時，閉路試驗獲得鉛精礦含鉛57.19%、鋅4.11%，鉛回收率89.52%;在直接使用回水時，鉛精礦含鉛56.98%、含鋅3.85%，鉛回收率87.20%，雖鉛精礦品位和回收率有小幅度下降，但仍然取得了與自來水相近的指標。由此表明，通過引入鉛鋅等可浮流程，基本消除了回水對鉛鋅分離的不利影響，回水可直接回用于磨礦和鉛浮選作業。

3.5 工業應用

2018年9月工業實施后，在礦石性質變化情況下，磨礦及浮選全部使用回水，對含鉛1.92%、鋅2.34%的礦石，取得了如下的生產指標，鉛精礦品位65.90%，含鋅5.04%，鉛回收率86.48%;相比工業實施前生產指標，鉛精礦品位提高了8.43個百分點，含鋅降低1.26個百分點，鉛回收率提高2.12個百分點。鉛鋅等可浮工藝解決了原工藝使用回水時鉛鋅分離的難題。

4 結 論

(1)針對回水導致鉛鋅分離困難的問題，引入了鉛鋅等可浮工藝;對等可浮精礦進行鉛鋅分離時，采用GY410為鋅的抑制劑、GY220為鉛捕收劑，直接使用回水的條件下，獲得了與自來水相近的閉路試驗指標，鉛精礦含鉛 56.98%、含鋅 3.85%，鉛回收率87.20%，基本消除了回水對鉛鋅分離的不利影響。

(2)鉛鋅等可浮工藝在選廠工業應用，取得了良好的分選指標，鉛精礦含鉛65.90%、含鋅5.04%，鉛回收率86.48%;相比原生產指標，鉛精礦品位提高了8.43個百分點，含鋅降低1.26個百分點，鉛回收率提高2.12個百分點。鉛鋅等可浮工藝解決了回水導致的鉛鋅分離難題，具有較強的推廣及示范意義。