某低品位難選銅鉛鋅硫化礦浮選分離試驗研究①

魏宗武， 楊 謙， 黃 濤， 高 玚，2， 張旭哲， 楊一豪

（1.廣西大學資源環境與材料學院，廣西 南寧 530004； 2.南丹縣自然資源局，廣西 南丹 547200）

銅、鉛、鋅等有色金屬是重要礦產資源，對經濟發展有著重要意義[1］。 銅鉛鋅需求量呈現持續增加的態勢，但自然資源有限，常年對富礦的過度開發，國內外目前值得開采的銅鉛鋅礦大多有著貧、細、雜的特點[2-3］。 當前，我國環境保護力度不斷加強，對礦山藥劑、生產廢水提出了更嚴格的要求，因此需要以更高效、更環保的選礦技術開發現有低品位難選銅鉛鋅有色金屬資源[4-5］。

廣西某銅鉛鋅多金屬硫化礦礦物種類較多，本文使用新型環保藥劑對其進行選礦試驗研究，以確定合適的藥劑制度，為該礦石的清潔開發提供參考。

1 礦石性質

試驗所用礦樣主要化學成分分析結果見表1。 由表1 可知，礦石中主要可回收元素為鉛和鋅，伴生有益元素為銅、銀。 銅、鉛、鋅是具有回收價值的元素，銀可附帶回收于鉛精礦或銅精礦、鋅精礦中。 主要雜質成分為SiO2，其次為Al2O3和CaO。

表1 原礦主要化學成分分析結果（質量分數）%

取磨機給礦，經混合縮分后進行巖礦鑒定，發現礦石大部分呈灰色、灰黑綠色塊狀。 原礦礦物組成如表2所示。 從表2 可知，原礦中金屬礦物主要為黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦等，脈石礦物主要為輝石、方解石、透閃石、陽起石、綠泥石、石英等。

表2 原礦礦物組成（質量分數）%

礦石中主要礦物共生關系復雜，銅-鋅、鉛-鋅以及一部分銅、鉛礦物與脈石礦物共生關系密切，部分方鉛礦嵌布粒度極細；部分閃鋅礦與黃銅礦呈毗鄰連生關系，邊界較平直，容易解離，而另一部分閃鋅礦中包含固溶體分離結構的乳滴狀黃銅礦、葉片狀黃銅礦。

黃銅礦呈細微他形粒狀，粒度0.004 ～0.2 mm。 方鉛礦呈他形粒狀，部分聚集成不規則斑點，粒度0.004～0.5 mm，以0.04～0.2 mm 居多。 閃鋅礦呈他形粒狀，常聚集成不規則斑團、斑點、團狀，粒度0.004～0.2 mm。 目前磨礦條件下解離難度大，銅損失于鋅精礦中是銅回收率不高的主要原因。

2 試驗方法

試驗于選礦廠實驗室中進行。 浮選試驗所用礦樣來自現場水力旋流器溢流礦漿，磨礦細度－0.074 mm粒級含量約73%。 粗選、掃選試驗使用1.5 L 浮選機，精選試驗使用0.5 L 浮選機。 擬采用銅鉛混合浮選-銅鉛分離-鋅浮選方案進行試驗，于浮選槽中依次加入各類藥劑進行充氣浮選，試驗結束后，將產品稱量制樣后送往檢驗科化驗，并進行相關計算，取得最佳工藝流程及藥劑制度。 試驗流程見圖1。

圖1 試驗原則流程

3 試驗結果與討論

3.1 銅鉛混合浮選試驗

3.1.1 調整劑石灰用量試驗

石灰是常規硫鐵礦抑制劑，也是目前國內應用較廣泛的pH 值調整劑[6］。 在磨礦細度－0.074 mm 粒級占73%，抑制劑硫酸鋅用量1000 g／t、捕收劑A22 用量20 g／t 時，采用一粗一掃混合浮選流程，進行了石灰用量條件試驗，結果見圖2。 結果表明，隨著石灰用量增加，混合精礦中銅、鉛回收率逐漸降低，銅、鉛品位變化不大，混合精礦中鋅回收率先降低后升高，說明添加石灰有利于抑制閃鋅礦和黃鐵礦，但過量的石灰會影響鉛的回收率。 綜合考慮，石灰用量1000 g／t 為宜，此時礦漿pH 值約為8。

圖2 石灰用量試驗結果

3.1.2 抑制劑TZ01 用量試驗

TZ01 是廣西大學自主研發的新型環保鋅抑制劑，為硫代氨基甲酸鹽，它與硫酸鋅聯合使用能有效抑制閃鋅礦。 石灰用量1000 g／t，其他條件不變，進行了TZ01 用量試驗，結果見圖3。 結果表明，隨著TZ01 用量增加，混合精礦中鋅品位和回收率有所下降，說明閃鋅礦受到了抑制；混合精礦中鉛、銅回收率變化不大，考慮到該礦石在此磨礦細度下部分銅鋅共生，無法完全解離，抑制劑TZ01 適宜用量為300 g／t。

圖3 TZ01 用量試驗結果

3.1.3 捕收劑A22 用量試驗

A22 是廣西大學自主研發的環保型捕收劑，主要官能團為甲基、氨基和羰基，它具有用量少、成本低、可生物降解等特點[7］。 TZ01 用量300 g／t，其他條件不變，進行了A22 用量試驗，結果見圖4。 結果表明，隨著A22 用量增加，混合精礦銅、鉛回收率呈逐漸升高趨勢；A22 用量超過20 g／t 后，銅、鉛回收率增加不明顯，但混合精礦中鋅含量上升。 綜合考慮，捕收劑A22適宜用量為20 g／t。

圖4 A22 用量試驗結果

3.2 銅鉛分離浮選試驗

銅鉛分離一般分為抑銅浮鉛法和抑鉛浮銅法。 抑銅浮鉛法應用較多的是氰化物以及與它相關的組合藥劑，由于氰化物毒性較大，污染環境，難以達到環保要求，限制了其在工業生產中的應用[8-9］。 本文選擇抑鉛浮銅工藝，使用組合抑制劑進行銅鉛分離，兩組抑制劑的分離效果見表3。 結果表明，兩組抑制劑分離效果相近。 重鉻酸鉀含重金屬鉻離子，會對周邊及下游環境造成嚴重污染[10-11］，不符合環保要求，本文選用亞硫酸鈉＋CMC 組合進行銅鉛分離。

表3 銅鉛分離抑制劑種類試驗結果

3.3 鋅浮選試驗

3.3.1 石灰用量試驗

石灰是常規硫鐵礦抑制劑和pH 值調整劑，成本低廉，在選鋅作業中應用廣泛。 但過量的石灰會產生粉塵，影響車間環境，同時也會導致礦漿、水管道堵塞等問題。

以銅鉛浮選尾礦進行選鋅試驗，在活化劑硫酸銅用量300 g／t、捕收劑CZ08 用量60 g／t 條件下，采用一粗兩掃浮選流程，進行了石灰用量條件試驗，結果見圖5。結果表明，石灰用量對鋅粗精礦指標影響較大。 綜合考慮，鋅浮選石灰用量1000 g／t 為宜，此時礦漿pH 值約為8.5。

圖5 鋅浮選石灰用量試驗結果

3.3.2 CZ08 用量試驗

CZ08 是廣西大學自主研發的新型高效環保捕收劑，由硫氨酯類捕收劑與黑藥復配而成，適用于低堿度條件下選鋅。 石灰用量1000 g／t、硫酸銅用量300 g／t條件下，進行了CZ08 用量試驗，結果見圖6。 結果表明，隨著CZ08 用量增加，鋅粗精礦鋅品位和回收率不斷增加，CZ08 用量60 g／t 時達到峰值。 綜合考慮，CZ08 用量60 g／t 為宜。

圖6 CZ08 用量試驗結果

3.4 閉路浮選試驗

在條件試驗基礎上確定了合適的藥劑制度，并進行了小型閉路試驗，試驗流程如圖7 所示，結果見表4。 在礦漿pH 值8、A22（20 g／t）為捕收劑、ZnSO4＋TZ01（300 g／t＋1000 g／t）為抑制劑，進行一粗二掃二精銅鉛混合浮選，混合精礦再在亞硫酸鈉＋CMC（350 g／t＋25 g／t）為鉛抑制劑條件下進行一粗一掃二精銅鉛分離，銅鉛浮選尾礦在礦漿pH 值8.5、CZ08（60 g／t）為捕收劑、CuSO4（300 g／t）為活化劑條件下一粗二掃二精浮選鋅，獲得了Cu 品位22.09%、回收率70.48%的銅精礦，Pb 品位59.48%、回收率89.35%的鉛精礦和Zn 品位45.00%、回收率86.96%的鋅精礦。 整個浮選流程實現了在低堿度條件下的銅鉛鋅分離。 選礦尾水pH 值在中性范圍，尾水中兩性物質鉛、鋅、鎘等重金屬離子含量低，簡單處理后可直接返回循環使用或外排，凈化處理成本低；減少了石灰用量，可減少燒制石灰的二氧化碳排放量，為國家實現碳達峰碳中和做出一定貢獻；利用環保藥劑在保證銅、鉛、鋅充分回收的前提下實現了清潔浮選。

圖7 閉路試驗流程

表4 閉路試驗結果

4 結論

廣西某銅鉛鋅多金屬硫化礦主要礦物嵌布關系較復雜，有價礦物與脈石共生關系密切，不易解離，屬難選銅鉛鋅礦。 根據原礦性質研究結果，采用銅鉛混合浮選-銅鉛分離-鋅浮選流程，最終得到了Cu 品位22.09%、回收率70.48%的銅精礦，Pb 品位59.48%、回收率89.35%的鉛精礦和Zn 品位45.00%、回收率86.96%的鋅精礦。