某高氧化率鉛鋅礦選礦試驗研究

鞏明輝 李國棟 王婷霞

(西北礦冶研究院,甘肅 白銀 730900)

我國鉛鋅礦主要分為硫化鉛鋅礦和氧化鉛鋅礦。硫化鉛鋅礦浮選常用的工藝有傳統浮選工藝和電位調控浮選工藝,傳統浮選工藝又可分為優先浮選、混合浮選、等可浮及異步浮選[1-4];氧化鉛鋅礦石的處理主要采用濕法冶金和改進的浮選方法,濕法冶金因環境污染等問題技術發展受限[5-7],浮選方法有硫化浮選法和聯合工藝法,硫化浮選法適用于氧化程度不高的氧化鉛鋅礦石的浮選[8-9],聯合工藝法常用于處理一些難選混合鉛鋅礦石和氧化程度不高的氧化鉛鋅礦石[10-11]。氧化程度較高的氧化鉛鋅礦石處理工藝則報道不多,相對應用較多的工藝是鉛鋅混合浮選—鉛鋅分離浮選工藝、鉛鋅依次優先浮選工藝等。

某鉛鋅礦石嵌布粒度微細、共生關系復雜,且氧化率較高,為確定適宜該礦石高效回收的工藝流程及藥劑制度,開展了選別試驗研究。

1 礦石性質

1.1 礦石化學多元素及鉛鋅物相分析

礦石化學多元素及鉛鋅物相分析結果分別見表1、表 2 及表 3。

表1 礦石化學多元素分析結果Table 1 Analysis results of the chemical multi-elements of the ores %

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

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

由表1～表3可知,礦石中的主要有價元素為鉛、鋅,鉛、鋅氧化率分別為34.96%、16.76%。

1.2 礦石中的主要礦物及含量

表4為礦石中的主要礦物及其含量。

表4 礦石中的主要礦物及其含量Table 4 Main minerals and its contents in the ores %

由表4可知,礦石中主要可回收金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦,脈石礦物主要為白云石、方解石、石英、黏土礦物等。

1.3 主要有價礦物的嵌布特征

閃鋅礦、方鉛礦分別為礦石中主要鋅礦物和鉛礦物。

閃鋅礦主要以半自形—他形粒狀集合體與方鉛礦、黃鐵礦密切共生,粒度較粗,其中常有黃鐵礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、脈石包裹體;部分閃鋅礦呈他形粒狀、脈狀、網脈狀嵌布于脈石、方鉛礦中或黃鐵礦、脈石裂隙中,粒度大小不一,邊界不規則;少量閃鋅礦呈星點狀、乳滴狀、網脈狀、不規則粒狀嵌布于脈石中,粒度較細,解離困難。粒度特征表現為24.7%的閃鋅礦粒度小于26μm。

方鉛礦主要以半自形粒狀—他形粒狀集合體、不規則粒狀集合體與閃鋅礦、黃鐵礦交錯相嵌,邊界極不規則;部分呈他形粒狀、脈狀、網脈狀嵌布于脈石中,邊界相對平滑、清楚;少量方鉛礦呈星點狀、脈狀、細小粒狀嵌布于脈石、閃鋅礦中,粒度細小,邊界圓滑。粒度特征表現為56.0%的方鉛礦粒度小于26μm。

2 試驗方案的確定

根據礦石性質和鉛鋅礦選礦實踐,該類礦石常用的原則流程為鉛鋅混合浮選產出鉛鋅混合精礦、鉛鋅分離浮選產出鉛精礦和鋅精礦,或鉛鋅依次優先浮選產出鉛精礦和鋅精礦等。通過工藝方案探索試驗,發現采用鉛鋅混合浮選方案,鉛鋅混合粗精礦難以有效分離產出單一合格產品;而采用鉛鋅依次優先浮選可產出鉛精礦和鋅精礦,與產出鉛鋅混合精礦方案相比,單一產品價值更高。因此,確定該礦石的原則工藝流程為依次優先浮選流程。

3 試驗結果及討論

3.1 鉛粗選條件試驗

由礦石性質可知,該礦石鉛的氧化率較高,且鉛的氧化物以白鉛礦為主,通過調整劑探索試驗發現在鉛粗選作業添加適量的Na2S,同時以XDT-22配合ZnSO4使用可有效抑制鋅礦物上浮;通過捕收劑探索試驗發現以25#黑藥為捕收劑,輔以組合捕收劑XCT-11可有效提高鉛的回收率。因此,確定鉛浮選作業以Na2CO3為調整劑、Na2S為氧化鉛的活化劑、XDT-22+ZnSO4為鋅礦物抑制劑、25#黑藥+XCT-11為鉛礦物捕收劑,采用“1次粗選”開展鉛粗選藥劑用量條件試驗。

3.1.1 磨礦細度試驗

磨礦細度決定了有用礦物的解離程度,直接影響浮選指標,合理的磨礦細度對浮選指標至關重要[12]。在Na2CO3用量1 500 g/t、Na2S 用量 200 g/t、ZnSO4用量1 000 g/t、XDT-22 用量 500 g/t、25#黑藥用量40 g/t、XCT-11 用量 25 g/t的條件下進行磨礦細度試驗,結果見圖1。

圖1 磨礦細度試驗結果Fig.1 Results of the grinding fineness test

由圖1可知,隨著磨礦細度的增加,鉛粗精礦鉛品位呈下降趨勢,鉛回收率呈上升趨勢。當-74μm粒級含量大于75%后,鉛回收率基本保持不變,但鉛品位繼續下降。因此,確定鉛粗選適宜的磨礦細度為-74μm占75%。

3.1.2 Na2CO3用量試驗

浮鉛抑鋅時,鋅礦物能否得到有效抑制直接影響鉛精礦質量,同時鉛氧化率較高時,礦漿中Pb2+對閃鋅礦具有活化作用[13]。對于該礦石,Na2CO3、ZnSO4能夠有效抑制閃鋅礦,且被抑制的鋅礦物容易被CuSO4活化[14]。 在磨礦細度-74μm 占 75%、Na2S用量200 g/t、ZnSO4用量 1 000 g/t、XDT-22 用量 500 g/t、25#黑藥用量 40 g/t、XCT-11 用量 25 g/t的條件下進行Na2CO3用量試驗,結果見圖2。

圖2 Na2 CO3用量試驗結果Fig.2 Results of Na2 CO3 dosage test

由圖2可知,隨著Na2CO3用量的增加,鉛粗精礦鉛品位變化較小,鉛回收率呈上升趨勢。當Na2CO3用量大于1 000 g/t,回收率增速降低。綜合考慮,確定鉛粗選適宜的Na2CO3用量為1 000 g/t。

3.1.3 Na2S用量試驗

在磨礦細度-74μm占75%、Na2CO3用量1 000 g/t、ZnSO4用量 1 000 g/t、XDT-22 用量 500 g/t、25#黑藥用量40 g/t、XCT-11 用量 25 g/t的條件下進行Na2S用量試驗,結果見圖3。

圖3 Na2 S用量試驗結果Fig.3 Results of Na2 S dosage test

由圖3可知,隨著Na2S用量的增加,鉛粗精礦鉛品位逐漸降低,鉛回收率逐漸升高。當Na2S用量大于200 g/t時增速降低。因此,確定鉛粗選適宜的Na2S用量為200 g/t。

3.1.4 ZnSO4用量試驗

在磨礦細度-74μm占75%、Na2CO3用量1 000 g/t、Na2S 用量 200 g/t、XDT-22 用量 500 g/t、25#黑藥用量40 g/t、XCT-11 用量25 g/t的條件下進行ZnSO4用量試驗,結果見圖4。

圖4 ZnSO4用量試驗結果Fig.4 Results of ZnSO4 dosage test

由圖4可知,隨著ZnSO4用量的增加,鉛粗精礦鉛品位逐步升高,鉛回收率緩慢下降,鉛粗精礦含鋅逐步降低,當ZnSO4用量為1 000 g/t時效果最佳。因此,確定鉛粗選適宜的ZnSO4用量為1 000g/t。

3.1.5 XDT-22用量試驗

在磨礦細度-74μm占75%、Na2CO3用量1 000 g/t、Na2S 用量200 g/t、ZnSO4用量 1 000 g/t、25#黑藥用量40 g/t、XCT-11 用量 25 g/t的條件下進行XDT-22用量試驗,結果見圖5。

圖5 XDT-22用量試驗結果Fig.5 Results of XDT-22 dosage test

由圖5可知,添加組合抑制劑XDT-22能有效降低鉛粗精礦中鋅含量,隨著XDT-22用量的增加,鉛粗精礦鉛品位逐步升高,鉛回收率緩慢下降,鉛精礦含鋅逐步降低,當XDT-22用量為1 000 g/t時效果最佳。因此,確定鉛粗選適宜的 XDT-22用量為1 000 g/t。

3.1.6 25#黑藥用量試驗

在磨礦細度-74μm占75%、Na2CO3用量1 000 g/t、Na2S 用量 200 g/t、ZnSO4用量 1 000 g/t、XDT-22用量1 000 g/t、XCT-11 用量25 g/t的條件下進行25#黑藥用量試驗,結果見圖6。

圖6 25#黑藥用量試驗結果Fig.6 Results of 25# areofloat dosage test

由圖6可知,隨著25#黑藥用量的增加,鉛粗精礦鉛品位呈下降趨勢,鉛回收率呈上升趨勢。當25#黑藥用量為40 g/t時鉛回收率最佳,因此,確定鉛粗選適宜的25#黑藥用量為40 g/t。

3.1.7 XCT-11用量試驗

在磨礦細度-74μm占75%、Na2CO3用量1 000 g/t、Na2S 用量 200 g/t、ZnSO4用量 1 000 g/t、XDT-22用量1 000 g/t、25#黑藥用量 40 g/t的條件下進行XCT-11用量試驗,結果見圖7。

圖7 XCT-11用量試驗結果Fig.7 Results of XCT-11 dosage test

由圖7可知,隨著XCT-11用量的增加,鉛粗精礦鉛品位呈下降趨勢,鉛回收率呈上升趨勢。當XCT-11用量為30 g/t時效果最佳。因此,確定鉛粗選適宜的XCT-11用量為30 g/t。

3.2 選鉛尾礦鋅粗選條件試驗

通過探索試驗發現在鋅浮選作業中以CuSO4為活化劑、2#油為起泡劑、采用組合捕收劑XCT-15可以提高鋅的回收率。選鋅作業中常用的脈石礦物抑制劑主要有水玻璃、六偏磷酸鈉、CMC等[15],探索試驗結果表明在鋅精選作業中添加適量的六偏磷酸鈉+CMC(質量比5∶1)可以有效提高鋅精礦品位。

3.2.1 CuSO4用量試驗

以鉛浮選尾礦為鋅粗選給礦,在XCT-15用量100 g/t、2#油用量 40 g/t的條件下進行CuSO4用量試驗,結果見圖8。

圖8 CuSO4用量試驗結果Fig.8 Results of CuSO4 dosage test

由圖8可知,隨著CuSO4用量的增加,鋅粗精礦鋅品位有所上升,但變化較小,鋅作業回收率上升趨勢較明顯。根據回收率變化趨勢確定鋅粗選適宜的CuSO4用量為300 g/t。

3.2.2 XCT-15用量試驗

以鉛浮選尾礦為鋅粗選給礦,在CuSO4用量300 g/t、2#油用量 40 g/t的條件下進行XCT-15用量試驗,結果見圖9。

圖9 XCT-15用量試驗結果Fig.9 Results of XCT-15 dosage test

由圖9可知,隨著XCT-15用量的增加,鋅粗精礦鋅品位逐步降低,鋅作業回收率逐步上升。當XCT-15用量為100 g/t時效果最佳,因此,確定鋅粗選適宜的XCT-15用量為100 g/t。

3.2.3 鋅精選六偏磷酸鈉+CMC用量試驗

試驗以鋅粗選作業精礦為給礦,鋅精選六偏磷酸鈉+CMC(質量比5∶1)用量試驗結果見圖10。

由圖10可知,隨著六偏磷酸鈉+CMC用量的增加,鋅精礦鋅品位逐步升高,鋅作業回收率逐步降低。當六偏磷酸鈉+CMC用量為300 g/t時效果最佳,因此,確定鋅精選適宜的六偏磷酸鈉+CMC用量為300 g/t。

圖10 鋅精選六偏磷酸鈉+CMC用量試驗結果Fig.10 Results of sodium hexametaphosphate+CMC dosage test in zinc cleaning

3.3 閉路試驗

在浮選條件試驗的基礎上進行閉路試驗,試驗流程和條件如圖11所示,試驗結果見表5。

圖11 閉路試驗流程Fig.11 Flowsheet of the closed-circuit test

表5 閉路試驗結果Table 5 Results of the closed-circuit test %

由表5可知,采用鉛鋅優先依次浮選,在磨礦細度-74μm占75%的條件下,進行“1粗3精1掃”的選鉛作業和“1粗3精1掃”的選鋅作業,在適宜的藥劑制度下閉路試驗可獲得鉛品位47.85%,鉛回收率68.31%的鉛精礦及鋅品位45.86%,鋅回收率82.81%的鋅精礦。

4 結 論

(1)礦石主要有價元素為鉛、鋅,鉛、鋅氧化率分別為34.96%、16.76%,屬于難選硫氧混合礦石;礦石中主要回收金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦,主要脈石礦物為白云石、方解石、石英、黏土礦物等。

(2)閃鋅礦主要以半自形—他形粒狀集合體與方鉛礦、黃鐵礦密切共生,粒度較粗,24.7%的閃鋅礦粒度小于26μm;方鉛礦主要以半自形粒狀—他形粒狀集合體、不規則粒狀集合體與閃鋅礦、黃鐵礦交錯相嵌,邊界極不規則,56.0%的方鉛礦粒度小于26μm。

(3)鉛浮選作業添加Na2S可有效活化部分白鉛礦,能有效提高鉛回收率,同時采用XDT-22配合硫酸鋅能有效抑制鋅礦物的上浮,降低鉛精礦中鋅的含量,提高鉛精礦品質,同時以XCT-11作為輔助捕收劑,可進一步提高鉛回收率。

(4)鋅浮選作業采用組合捕收劑XCT-11能強化對鋅礦物的捕收,提高鋅回收率,其效果明顯高于單一丁基黃藥等常規捕收劑。

(5)采用鉛鋅優先浮選,選鉛尾礦再選鋅的工藝流程,閉路試驗可獲得鉛精礦鉛品位47.85%、鉛回收率68.31%和鋅精礦鋅品位45.86%、鋅回收率82.81%的較好指標。相對于該礦石復雜難選的特性,試驗指標較為優異。