某鉛鋅礦選鉛尾礦絮凝沉降及溢流水回用于浮選評價試驗研究①

繆亞兵， 薛 珂， 趙文坡， 李文風， 方 程

（長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012）

絮凝沉降技術廣泛用于水處理及尾礦處理。 礦漿體系中添加絮凝劑有利于細粒聚集成較大聚團從而促進沉降[1-8］。 目前有機高分子絮凝劑應用廣泛，根據其官能團類型以及官能團在水中離解后所帶電荷的性質，可將其分成陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性有機高分子絮凝劑[1］。

湖南某鉛鋅選礦廠采用優先浮選工藝流程，根據生產實際需要，現場選鉛尾礦需濃縮至礦漿濃度45%進入后續選鋅系統，溢流水進入生產回水系統。 在選廠改擴建工程中，受場地限制，擬采用直徑36 m 濃密機對選鉛尾礦進行濃縮。 根據該濃密機濃縮效率測算后發現，溢流水濁度超標，無法滿足生產需求。 本文對該選鉛尾礦開展絮凝沉降試驗研究，提高礦漿沉降速率以滿足目前的沉降需求，同時進行浮選評價試驗，考察添加絮凝劑后的溢流水回用于浮選體系對浮選指標的影響。

1 試驗礦樣

試驗礦樣包括用于沉降試驗的選鉛尾礦樣和用于浮選評價試驗的浮選給礦樣。 選鉛尾礦樣取自選礦廠生產系統鉛浮選尾礦礦漿，礦漿濃度約36%。 浮選給礦樣取自選礦廠二段磨礦分級溢流，其主要有價元素分析結果為：Pb 3.27%，Zn 3.69%，Au 2.44 g／t，Ag 92.73 g／t，S 6.91%，主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦、硫鐵礦等，脈石礦物主要為石英、玉髓、方解石等。

2 試驗儀器及試劑

2.1 試驗儀器

試驗儀器包括量筒、沉降瓶、移液管、玻璃棒、濾紙、虹吸管、加藥管、電子天平、秒表、XFD-1.0L 掛槽浮選機、DL-5C 型盤式真空過濾機、電熱恒溫鼓風干燥箱等。

2.2 試驗試劑

試驗用絮凝劑615s、665s、63026、FLZ1、6000S、6000V、6003S 均為市售有機高分子絮凝劑產品；AX868、CSP-12 為自主研發的絮凝劑，其中CSP-12 為陽離子型絮凝劑，AX868 為陰離子型PAM 絮凝劑。

浮選藥劑HQ77、D52、D82、硫酸銅、Z200 和丁基黃藥為生產現場提供的浮選藥劑，均為工業品。

3 結果與討論

3.1 沉降試驗

將絮凝劑配成1‰濃度溶液。 準確量取250 mL選鉛尾礦礦漿置于250 mL 沉降瓶中，記錄礦漿質量，然后加入一定量的絮凝劑，塞緊瓶塞，上下顛倒10 次搖勻。 將沉降瓶靜置于桌面，觀測并記錄不同時間沉降界面的高度，沉降120 min 后，抽取上層30 mL 澄清水進行濁度測試。

3.1.1 絮凝劑種類對比試驗

試驗選用陰離子絮凝劑615s、665s、 AX868、63026，陽離子絮凝劑CSP-12 和非離子類絮凝劑FLZ1、6000S、6000V、6003S 等進行對比試驗，用量均為20 g／t，結果如圖1～2 所示。

圖1 絮凝劑種類對沉降高度的影響

由圖1 和圖2 可知，相較于自然沉降，添加絮凝劑后礦漿沉降速率顯著提升，其中陰離子絮凝劑AX868和非離子絮凝劑6000V 沉降速度較其他藥劑更快，陽離子絮凝劑CSP-12 沉降速度略差；添加絮凝劑后沉降上層澄清液濁度均有不同程度下降。

圖2 絮凝劑種類對沉降上層澄清液濁度的影響

3.1.2 藥劑用量對比試驗

沉降試驗初步篩選出絮凝劑6000V、AX868 和CSP-12，分別進行了藥劑用量沉降試驗，結果分別見圖3、圖4 和圖5。

圖3 絮凝劑6000V 用量對沉降高度的影響

圖4 絮凝劑AX868 用量對沉降高度的影響

圖5 絮凝劑CSP-12 用量對沉降高度的影響

由圖3～5 可知，隨著絮凝劑6000V 用量增加，礦漿沉降速度逐漸增加；隨著絮凝劑AX868 用量增加，礦漿沉降速度先增加后趨于穩定；隨著絮凝劑CSP-12用量增加，礦漿沉降速度基本不變。

3.1.3 給料濃度對比試驗

給料濃度對比試驗在1000 mL 沉降瓶中進行，選用絮凝劑AX868 和CSP-12，用量均為20 g／t，考察沉降速度與底流濃度變化情況，結果如圖6～7 所示。

圖6 靜態沉降試驗H-T 關系曲線

圖7 靜態沉降試驗H-C 關系曲線

試驗結果表明，降低給料濃度可以顯著提升礦漿沉降速率，同時底流濃度提升速度更快，因此稀釋濃密機給料礦漿濃度是提升礦漿沉降速率的有效手段之一。 同時對比了絮凝劑AX868 和絮凝劑CSP-12 絮凝沉降效果，前者沉降速度顯著優于后者。

3.2 浮選影響評價試驗

為進一步考察絮凝劑對浮選系統的影響，將絮凝劑以藥劑添加的方式給入浮選系統進行浮選評價試驗，以自來水作為對比水樣，浮選試驗流程及藥劑制度參照生產現場，試驗流程見圖8。 因所取浮選給礦礦漿已添加鉛捕收劑HQ77，鉛粗選不再添加捕收劑。

圖8 浮選評價試驗流程

3.2.1 絮凝劑對比試驗

在鉛粗選段分別添加絮凝劑AX868、6000V 和CSP-12，用量均為20 g／t，考察Pb、Zn、S 浮選精礦指標，結果見圖9。 從圖9 可以看出，在浮選體系中添加絮凝劑AX868 和CSP-12，獲得的浮選指標與清水基本相當；添加絮凝劑6000V，選鉛段和選硫段指標與清水基本相當，但選鋅段獲得的精礦品位下降了2.36 個百分點、回收率下降了2.05 個百分點。 結合絮凝沉降試驗情況，確定采用絮凝劑AX868 進行后續的浮選評價。

圖9 絮凝劑對浮選指標的影響

3.2.2 絮凝劑AX868 用量試驗

采用AX868 進行絮凝劑用量浮選評價試驗，考察Pb、Zn、S 浮選精礦指標情況，結果見圖10。 結果表明，添加AX868 后獲得的浮選指標與清水基本相當，表明絮凝劑AX868 用量不超過60 g／t 時，對鉛、鋅、硫浮選指標幾乎不產生影響。

圖10 AX868 用量對浮選指標的影響

3.2.3 全開路對比試驗

為進一步考察絮凝劑對鉛、鋅、硫浮選指標的影響情況，在鉛粗選段添加10 g／t 絮凝劑AX868，鋅粗選段分別添加20 g／t 和40 g／t 絮凝劑AX868，進行全開路浮選試驗，試驗流程見圖11，結果見圖12。

圖11 全開路浮選評價試驗流程

圖12 全開路試驗AX868 對浮選指標的影響

由圖12 可以看出，在選鉛段添加10 g／t、選鋅段添加20 g／t 或40 g／t 絮凝劑AX868 條件下，獲得的鉛、鋅、硫浮選精礦品位和回收率指標與清水基本相當，表明采用AX868 為絮凝劑，在綜合用量不超過50 g／t 條件下，對鉛、鋅、硫浮選指標幾乎不產生影響。

3.3 濃密機選型計算

該選廠改擴建后濃密機處理量以干礦量計約為98 t／h，給料濃度36%，要求底流濃度45%。 以絮凝劑AX868 用量20 g／t、沉降40 min 后尾礦顆粒開始進入壓縮區，此時底流濃度已達到42.5%，考慮工業應用濃密機底流壓縮效果明顯優于量筒試驗，可以判斷此條件下沉降40 min 底流濃度可達45%，據此計算靜態沉降試驗尾礦固體通量為0.117 t／（m2·h），選型濃密機直徑為35.8 m；濃密機給料井內發生絮凝沉降，給料井外清水層可稀釋給料，稀釋濃度至20%，絮凝劑AX868 用量20 g／t、沉降25 min 后尾礦底流濃度已達到42.1%，此條件下計算靜態沉降試驗尾礦固體通量為0.121 t／（m2·h），選型濃密機直徑為35.2 m。 兩種方式均可滿足現場直徑36 m 濃密機沉降要求。

4 結論

1） 通過沉降試驗和浮選評價試驗，篩選出絮凝劑AX868 作為該選鉛尾礦的絮凝劑，可顯著提升礦漿沉降速率、降低溢流水濁度，對浮選指標影響較小。

2） 在AX868 用量20 g／t 情況下，礦漿的沉降效果可滿足現場36 m 濃密機的選型要求，該用量條件下所得溢流水回用于鉛鋅硫浮選系統，所得浮選指標與使用清水時指標相當。