低堿混合浮選提高某鉛鋅礦中金浮選指標的工藝研究①

荊念文， 劉潤清， 王長濤， 林上勇， 孫 偉， 宋 鑫

（1.中南大學 資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083； 2.戰略含鈣礦物資源清潔高效利用湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410083）

我國金礦資源豐富，但隨著人們不斷開采，高品位金礦資源逐漸匱乏，因此伴生金回收越來越受到重視。伴生金儲量占我國金總儲量的33.5%［1-2］，多金屬硫化礦是伴生金的重要來源。 然而，復雜多金屬硫化礦選礦主要回收主金屬，難以有效回收伴生金。 湖南某鉛鋅礦為典型的多金屬硫化鉛鋅礦，主要有價金屬為鉛、鋅、金、銀等。 目前，該廠使用鉛優先浮選工藝，流程中添加大量黃鐵礦和閃鋅礦抑制劑，對伴生金回收產生不利影響，導致鉛精礦、硫精礦中金回收率不高，資源綜合利用效率較低［3-11］。 針對上述問題，本文采用“鉛硫混浮-鉛硫分離-硫精礦脫鋅-鋅浮選”工藝，在混浮階段取消石灰和硫酸鋅等抑制劑，充分利用各礦物的天然可浮性，同時選用對鉛、金選擇性較強的捕收劑，實現金與方鉛礦和黃鐵礦的高效回收。

1 原礦性質及試驗方法

1.1 原礦性質

湖南某鉛鋅礦礦石主要化學成分分析結果見表1，礦石中主要礦物物相分析結果見表2 ～3。 結果表明，礦石中主要有價金屬元素為Pb、Zn、Au 和Ag；鉛、鋅礦物主要以方鉛礦和閃鋅礦形式存在；金礦物物相比較復雜，自然金分布率低，金主要與方鉛礦和黃鐵礦緊密共生。 礦石的這種性質使得混浮工藝高效回收鉛、金資源成為可能。

表1 礦石主要化學成分分析結果（質量分數）／%

表2 礦石中鉛、鋅化學物相分析結果

1.2 試驗方法

針對伴生金在高堿條件下易被抑制的問題，本文提出混浮粗選作業取消石灰和硫酸鋅等抑制劑，在低堿條件下對主金屬進行混合浮選，盡可能地將伴生金帶入混合精礦中，然后鉛硫分離使金進入鉛精礦和硫精礦中；為了保證鋅的浮選指標，對硫精礦和混選尾礦進行鋅浮選。 試驗原則流程見圖1。

1.3 藥劑及設備

試驗所用藥劑丁銨黑藥、丁黃藥、乙黃藥、乙硫氮、次氯酸鈣、硫酸銅等均取自現場。 試驗設備包括XMQ型錐形球磨機、XFD 系列浮選機（規格為0.5 L、0.75 L、1 L）等，均由現場提供。 試驗用水為自來水。

2 試驗結果及分析

2.1 磨礦細度試驗

磨礦細度對浮選指標的影響很大。 磨礦細度不足時，有用礦物與脈石礦物不能充分解離，會造成尾礦中目的礦物損失量較大，回收率低；過磨時，部分脈石礦物會夾帶進入精礦產品中，造成精礦品位下降。 伴生金由于嵌布粒度粗細不均，形狀不規則，與主體礦物結合緊密，在磨礦過程中難以單體解離，給金的回收帶來一定難度。 由金物相分析結果可知，脈石中金占比較大，為5.97%，要想充分回收這部分金礦物，必須提高磨礦細度，實現金礦物與脈石礦物的單體解離。 固定碳酸鈉用量3 kg／t、乙黃藥用量200 g／t、2＃油用量50 g／t，按圖1 所示流程考察了磨礦細度對鉛硫混浮精礦中Pb、Zn、Au 浮選指標的影響，結果如圖2 所示。由圖2 可知，Pb、Zn、Au 回收率隨著磨礦細度增加而逐漸增加。 磨礦細度-0.074 mm 粒級占67%時，Pb、Zn、Au 回收率較低，分別為74.39%、16.25%、46.12%，表明部分鉛、金礦物未與脈石礦物解離而進入尾礦中。磨礦細度增加到-0.074 mm 粒級占87%時，Pb、Zn、Au回收率分別上升至88.26%、22.64%、71.77%。 之后繼續增加磨礦細度，各金屬回收率不再提高且精礦品位出現下降趨勢。 以上結果表明，適宜的磨礦細度為-0.074 mm 粒級占87%。

2.2 鉛硫混合浮選捕收劑種類試驗

由金物相分析結果可知，硫化金和硫化物中金占總金的91.79%，提高此部分金回收率是提高伴生金礦物回收率的主要途徑。 在磨礦細度-0.074 mm 粒級占87%、捕收劑用量均為200 g／t、碳酸鈉用量3 kg／t、2＃油用量50 g／t 條件下，按圖1 所示流程探究了捕收劑乙黃藥、丁銨黑藥、乙硫氮和2-巰基苯并噻唑（MBT）對混浮精礦中鉛、鋅、金浮選效果的影響，結果如圖3所示。 由圖3 可知，乙黃藥對金的捕收能力較強，相同藥劑用量下回收率和品位分別為72.96%和12.5 g／t；丁銨黑藥對鉛捕收能力較好，鉛回收率和品位分別為94.05%和23.72%，但丁銨黑藥對鋅也有較好的捕收能力，回收率和品位分別為52.76%和13.76%。 乙硫氮和MBT 捕收能力相近，鉛、金回收率都較低。

鋅精礦中金計價較低，因此要減少鋅進入到混合精礦中，以免后續分離困難，同時鉛硫混浮需要兼顧鉛和金的浮選指標，而組合用藥可以兼顧各捕收劑的效用，使浮選工藝參數范圍加寬，這里考慮采用組合捕收劑［12］。 基于乙黃藥和丁銨黑藥對金、鉛較強的選擇性和捕收能力，考慮將二者復配，考察了不同組合比例下的浮選指標，結果如圖4 所示。 結果表明，丁銨黑藥和乙黃藥復配會產生正協同效應，隨著乙黃藥相對用量增加，鉛、金回收率均得到明顯提高，在丁銨黑藥和乙黃藥比例1 ∶1，即用量各為100 g／t 時浮選效果較好，此時鉛回收率達到了96.21%，金回收率增加更為顯著，高達81.77%，提高了17 個百分點。 乙黃藥比例繼續增加時，浮選指標出現明顯下降趨勢。 選用丁銨黑藥和乙黃藥各100 g／t 復配作為組合捕收劑。

圖4 組合捕收劑配比對鉛硫混合浮選效果的影響

2.3 鉛硫分離次氯酸鈣用量試驗

混合精礦高效分離、并使金礦物盡可能富集到鉛精礦中是混浮工藝的又一關鍵環節。 在常規浮選流程中，石灰通常被用作黃鐵礦抑制劑，但其用量較大，要求的礦漿pH 值較高，不利于金浮選回收。 次氯酸鈣對黃鐵礦選擇性抑制作用較強［13］，用量低，礦漿pH值適中。 固定硫酸鋅用量200 g／t、乙黃藥和丁銨黑藥用量各10 g／t，采用次氯酸鈣作為黃鐵礦抑制劑，其用量對鉛硫分離效果的影響如圖5 所示。 由圖5 可知，次氯酸鈣用量400 g／t 便可較好地實現鉛硫分離，其中鉛、硫、金作業回收率分別為90.13%、32.49%、39.47%。隨著次氯酸鈣用量增加，分選效果得到明顯改善，當次氯酸鈣用量從400 g／t 增加到800 g／t 時，鉛品位從41.04%增至50.27%，硫品位從32.51%下降至18.32%，但精礦產品中金回收率從39.47%增至51.27%，有利于金的回收。 次氯酸鈣用量超過800 g／t 時，鉛、硫浮選指標基本不變，但金回收率明顯下降，這是因為次氯酸鈣用量較大時，礦漿pH 值較大，不利于金礦物的浮選回收。 確定次氯酸鈣的適宜用量為800 g／t。

圖5 次氯酸鈣用量對鉛硫分離浮選效果的影響

2.4 硫精礦脫鋅條件試驗

在混浮階段未添加閃鋅礦抑制劑，部分可浮性好的閃鋅礦（42.62%）會進入到混浮精礦中，并進一步損失在硫精礦中。 為保證鋅回收率，提高混浮工藝適應性，選擇在鉛硫分離后將硫精礦中的鋅再次活化、捕收，并返回至鋅浮選階段，但同時要考慮金的浮選行為，減少鋅精礦中金的含量。 硫酸銅和丁黃藥是閃鋅礦的有效活化劑和捕收劑。 考察了硫酸銅和丁黃藥用量對硫精礦脫鋅效果的影響。

石灰用量300 g／t、丁黃藥用量20 g／t、2＃油用量5 g／t 條件下，考察了硫酸銅用量對硫精礦脫鋅效果的影響，結果如圖6 所示。 由圖6 可知，硫酸銅用量對硫精礦中硫回收率影響不大，基本維持在86%左右，硫品位隨硫酸銅用量增大有所提高，保持在36%以上。同時隨著硫酸銅用量增加，硫精礦中鋅含量和品位均明顯降低，硫酸銅用量10 g／t 時，硫精礦中鋅回收率14.35%、品位3.31%；硫酸銅用量30 g／t 時，鋅回收率降至7.46%、品位降至2.68%，鋅浮選效果達到最佳，同時金品位達7.6 g／t、回收率保持在81%以上。 繼續增加硫酸銅用量，鋅和硫浮選指標基本不變，而金回收率不斷降低。 硫酸銅適宜用量為30 g／t。

圖6 硫酸銅用量對硫脫鋅浮選效果的影響

石灰用量300 g／t、硫酸銅用量30 g／t、2＃油用量5 g／t 條件下，考察了丁黃藥用量對硫精礦脫鋅效果的影響，結果如圖7 所示。 由圖7 可知，丁黃藥用量0時，硫精礦中鋅回收率28.04%、品位3.66%；隨著丁黃藥用量增加，硫精礦中鋅含量明顯下降，金品位逐漸上升而金回收率逐漸降低，丁黃藥用量20 g／t 時浮選指標達到最佳，此時硫精礦中鋅品位2.39%、回收率7.04%，金回收率81.57%、品位8.5 g／t。 繼續增大丁黃藥用量，硫精礦中鋅含量不再降低且金回收率不斷降低。 丁黃藥適宜用量為20 g／t。

圖7 丁黃藥用量對硫脫鋅浮選效果的影響

2.5 閉路試驗

在條件試驗確定的工藝流程和藥劑制度基礎上進行了“鉛硫混合浮選-鉛硫分離-硫精礦脫鋅-鋅浮選”全流程閉路試驗，結果見表4，試驗流程見圖8。 采用該工藝流程和藥劑制度獲得的鉛精礦鉛品位53.99%、鉛回收率94.25%，金品位17.60 g／t、金回收率45.22%；鋅精礦鋅品位51.37%、鋅回收率85.94%；硫精礦硫品位41.08%、硫回收率56.36%，金品位10.00 g／t、金回收率45.51%。

圖8 新工藝閉路試驗流程

表4 新工藝閉路試驗結果

原工藝流程生產指標見表5。 對比原工藝，新工藝鉛精礦中金品位從11.20 g／t 提高到17.60 g／t；金回收率提高了12.33 個百分點，鋅精礦中金回收率下降了1.55 個百分點，尾礦中金回收率降低了1.12 個百分點。 工藝改造后金浮選指標顯著提高。

表5 原工藝閉路試驗結果

3 結 論

1） 采用鉛硫混合浮選-鉛硫分離-硫精礦脫鋅-鋅浮選工藝回收湖南某鉛鋅硫化礦中金，與原工藝相比，新工藝鉛精礦中金品位從11.20 g／t 提高到了17.60 g／t；金回收率提高了12.33 個百分點，鋅精礦中金回收率下降了1.55 個百分點，尾礦中金回收率降低了1.12 個百分點。 同時鉛、鋅回收率分別提高了3.98 個百分點和0.18 個百分點。

2） 新工藝在鉛硫混合浮選階段取消石灰和硫酸鋅等對金有抑制作用的藥劑，采用丁銨黑藥和乙黃藥為組合捕收劑來提高鉛精礦和硫精礦等高計價產品中金的回收率。 同時低堿工藝也降低了選礦廢水的處理難度與成本。