王祖旭

(1.昆明冶金研究院，云南昆明650031;2.云南省選冶新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明650031)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，鉛、鋅作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的重要有色金屬，其需求增長(zhǎng)與資源枯竭的矛盾日益凸顯。

近年來，硫化鉛鋅礦資源的枯竭與貧化，使業(yè)界開始將鉛鋅資源開發(fā)的目光投向過去難以開發(fā)利用的氧化鉛鋅礦資源［1-6］。從鉛鋅資源的特點(diǎn)看，鉛、鋅常常伴生在一起，但在鉛、鋅冶煉前，必須充分分離鉛、鋅，否則將給鉛、鋅冶煉帶來一系列問題。

(1)對(duì)火法煉鉛的影響:①鉛精礦中的鋅在焙燒過程中氧化為ZnO，該物質(zhì)在熔煉過程中不參加化學(xué)反應(yīng)，大部分進(jìn)入爐渣，因而會(huì)增加爐渣的黏度、縮小鉛液與爐渣的密度差，從而增大二者分離的難度，影響鉛的回收率;②部分ZnO可能凝結(jié)在爐壁上形成爐結(jié)，阻礙焦炭下落到風(fēng)口區(qū)，造成還原不充分，形成鼓風(fēng)爐內(nèi)空洞;③當(dāng)原料中鋅含量高，且有較大量以鐵酸鋅形式存在時(shí)會(huì)形成高鐵爐渣，增加鉛在渣中的損失;④鉛金屬鋅含量高將使鉛變硬，影響其壓成薄片，并使其抗硫酸腐蝕的能力大大下降。因此，生產(chǎn)實(shí)踐中，火法煉鉛工藝要求鉛精礦含鋅不高于10%［7-8］。

(2)對(duì)煉鋅的影響分對(duì)濕法煉鋅的影響和對(duì)火法煉鋅的影響:①濕法煉鋅時(shí)，焙砂浸出，氧化鉛與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛，無謂消耗硫酸，增加煉鋅成本。②火法煉鋅時(shí)，氧化鉛易與許多金屬氧化合物形成低熔點(diǎn)共晶，在800℃時(shí)開始熔化，繼而引發(fā)爐料在沸騰爐和煙道中結(jié)塊;鼓風(fēng)爐熔煉過程中，鉛的氧化物在蒸餾罐中還原為單質(zhì)鉛，部分氣化、冷凝，成為鋅錠中的雜質(zhì)，從而影響商品鋅質(zhì)量。因此，鋅冶煉工藝要求鋅精礦中含鉛不大于5%［9-10］。

解決上述問題的有效途徑是，在鉛鋅礦進(jìn)入冶煉工藝前，通過選礦方法充分分離鉛鋅。然而氧化鉛鋅礦的浮選分離目前尚屬世界性難題，業(yè)界對(duì)高氧化率鉛鋅礦的浮選往往采用硫化鉛鋅礦優(yōu)先浮選、氧化鉛鋅礦混合浮選—分離流程，該流程不僅長(zhǎng)而復(fù)雜，而且氧化鉛、鋅分離效果不好，鉛、鋅回收率不高［11］。孫偉等對(duì)云南某深度氧化的鉛鋅礦進(jìn)行了選別工藝研究，采用先浮鉛后浮鋅、先浮硫化礦后浮氧化礦的流程，獲得了指標(biāo)較好的硫化鉛精礦和硫化鋅精礦，但是在白鉛礦浮選過程中，異極礦被硫化導(dǎo)致白鉛礦精礦含鋅高達(dá)19.10%［12］。李來順等人對(duì)云南某氧化鉛鋅礦進(jìn)行了浮選試驗(yàn)，采用硫化—黃藥法浮鉛，硫化—胺法浮鋅工藝，獲得了鉛品位為30.74%、鉛回收率為64.66%的鉛精礦，以及鋅品位為23.51%、鋅回收率為71.02%的鋅精礦，鉛、鋅品位和回收率均不高是該工藝存在的主要問題［13］。

云南某高氧化率鉛鋅礦，探明儲(chǔ)量達(dá)300余萬t，鉛、鋅、銀品位均較高，由于鉛鋅分離困難，長(zhǎng)期處于待開發(fā)狀態(tài)。為解決該資源的開發(fā)問題，昆明冶金研究院在大量的試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，研制了一種適合該礦石分選的新型螯合捕收劑，對(duì)該礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)用礦石取自云南某氧化鉛鋅礦，主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，主要礦物組成見表2。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Chemical composition analysis results of the raw ore %

表2 礦石主要礦物組成Table 2 Main components of the raw ore %

由表1可見，礦石中鉛、鋅、銀含量均較高，分別達(dá)17.67%、31.66%、352.90 g/t，具有回收價(jià)值，但必須對(duì)鉛、鋅進(jìn)行分離，以滿足鉛精礦含鋅低于10%，鋅精礦含鉛低于5%的要求。MgO和Al2O3雖是對(duì)火法煉鉛有影響的成分，但因其含量分別不高于2%和4%的要求，因此，浮選分離時(shí)未考慮對(duì)這些成分進(jìn)行脫除。

由表2可見，礦石中的含鋅礦物異極礦含量達(dá)58.31%，含鉛礦物白鉛礦含量達(dá)22.79%，二者占礦物總量的81.10%，說明該礦物氧化率非常高。礦石中的主要脈石礦物白云石(CaMg(CO3)2)和方解石(CaCO3)占礦物總量的12.81%，在密閉鼓風(fēng)爐高溫熔煉鉛鋅過程中，白云石和方解石分解產(chǎn)生的CaO本身就是熔煉、造渣需要添加的溶劑。因此，白云石和方解石的存在有改善爐渣性質(zhì)的效果，無需剔除。

綜上所述，對(duì)該礦石的選礦，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)鉛鋅的分離，并盡量使銀進(jìn)入鉛精礦中。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 條件試驗(yàn)

試驗(yàn)采用先硫化后用硫化礦捕收劑分選的方法對(duì)該礦石進(jìn)行選別。為了盡可能使銀進(jìn)入鉛精礦中，擬定的條件試驗(yàn)流程見圖1，粗選1、粗選2、粗選3各藥劑用量比為 2∶1∶1。

圖1 條件試驗(yàn)流程Fig.1 Flow chart of conditioning tests

2.1.1 捕收劑種類試驗(yàn)

捕收劑種類試驗(yàn)對(duì)丁基黃藥、丁銨黑藥、C6402和C6403等4種硫化礦捕收劑進(jìn)行了效果對(duì)比，其中C6402和C6403為昆明冶金研究院新研制的新型螯合捕收劑，對(duì)銅、鉛等重金屬離子有很強(qiáng)的螯合能力，在鉛、鋅分離中選擇性好。試驗(yàn)固定白鉛礦硫化劑Na2S［14-15］總用量為 4 000 g/t，異極礦抑制劑水玻璃總用量為8 000 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of experiments employing different collectors

由表3可見，丁基黃藥和丁銨黑藥的浮選指標(biāo)較差，鉛粗精礦和鋅粗精礦中鉛鋅的互含嚴(yán)重，鉛粗精礦中鉛回收率均低于50%，銀回收率均低于53%;C6402和C6403浮選指標(biāo)較好，鉛粗精礦和鋅粗精礦中鉛鋅的互含問題顯著改善，鉛粗精礦中鉛回收率均高于83%，銀回收率均高于63%;C6402與C6403比較，C6403能獲得鉛品位高得多的鉛粗精礦。因此，選擇C6403為白鉛礦浮選的捕收劑。

2.1.2 C6403用量試驗(yàn)

C6403用量試驗(yàn)固定Na2S總用量為4 000 g/t，水玻璃總用量為8 000 g/t，鉛精礦指標(biāo)見圖2。

圖2 C6403用量試驗(yàn)鉛粗精礦指標(biāo)Fig.2 Floatation index of lead rough concentrate with different dosage of C6403

由圖2可見，隨著C6403用量的增大，鉛粗精礦中鉛和銀的回收率升高，鉛品位下降，鋅品位上升。綜合考慮，確定C6403總用量為300 g/t，即粗選1、2、3 的用量分別為 150、75、75 g/t。

2.1.3 Na2S用量試驗(yàn)

Na2S用量試驗(yàn)固定C6403總用量為300 g/t，水玻璃總用量為8 000 g/t，鉛精礦指標(biāo)見圖3。

圖3 Na2S用量試驗(yàn)鉛粗精礦指標(biāo)Fig.3 Floatation index of lead rough concentrate with different dosage of Na2S

由圖3可見，Na2S總用量低于4 000 g/t時(shí)，鉛粗精礦中鉛和銀的回收率、以及鋅含量均隨Na2S用量的增加而上升;進(jìn)一步增大Na2S用量，鉛粗精礦中鉛和銀的回收率、以及鋅含量均隨Na2S用量的增加而下降，鉛粗精礦鉛品位變化不大。綜合考慮，確定Na2S總用量為4 000 g/t，即粗選1、2、3的用量分別為 2 000、1 000、1 000 g/t。

2.1.4 水玻璃用量試驗(yàn)

水玻璃用量試驗(yàn)固定C6403總用量為300 g/t，Na2S總用量為4 000 g/t，鉛精礦指標(biāo)見圖4。

圖4 水玻璃用量試驗(yàn)鉛粗精礦指標(biāo)Fig.4 Floatation index of lead rough concentrate with different dosage of sodium silicate

由圖4可見，隨著水玻璃用量增大，鉛粗精礦鋅含量、鉛和銀的回收率均明顯下降，鉛品位上升。綜合考慮，確定水玻璃總用量為8 000 g/t，即粗選1、2、3 的用量分別為 4 000、2 000、2 000 g/t。

2.2 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)基礎(chǔ)上擬定了圖5所示的閉路流程，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖5 閉路試驗(yàn)流程Fig.5 Flow chart of closed circuit floatation

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Experimental results of closed circuit floatation %

由表4可見，采用3粗2精、中礦順序返回的閉路流程處理該礦石，可獲得鉛品位為42.04%、含鋅9.63%、含銀668.15 g/t、鉛回收率為83.22%、銀回收率為66.23%的鉛精礦，以及鋅品位43.51%、含鉛4.56%、含銀183.30 g/t、鋅回收率為89.36%、銀回收率為33.77%的鋅精礦。

3 結(jié)論

(1)云南某氧化鉛鋅礦鉛、鋅、銀品位分別達(dá)17.67%、31.66%、352.90 g/t，均具有較高的回收價(jià)值;礦石中的異極礦、白鉛礦含量分別占礦物總量的58.31%和22.79%，占礦物總量12.81%的脈石礦物白云石和方解石，在高溫熔煉鉛鋅過程中有改善爐渣性質(zhì)的效果。因此，該礦石的分選實(shí)質(zhì)上就是異極礦和白鉛礦的分離。

(2)昆明冶金研究院自主開發(fā)的新型螯合捕收劑C6403對(duì)該氧化礦中的白鉛礦具有良好的選擇性捕收效果。

(3)采用3粗2精、中礦順序返回的閉路流程處理該礦石，獲得的鉛精礦鉛品位為42.04%、含鋅9.63%、含銀668.15 g/t、鉛回收率為83.22%、銀回收率為66.23%，獲得的鋅精礦鋅品位為43.51%、含鉛4.56%、含銀183.30 g/t、鋅回收率為89.36%、銀回收率為33.77%，鉛精礦、鋅精礦的質(zhì)量均達(dá)到了冶煉要求。

［1］ 邵廣全，李 穎，張心平，等.低品位復(fù)雜難處理氧化鉛鋅礦選礦工藝研究［J］.礦冶，2006，15(3):21-26.Shao Guangquan，Li Ying，Zhang Xinping，et al.Floatation technology research on low-grade complex hard-processing oxide lead zinc ores［J］.Mining ＆ Metallurgy，2006，15(3):21-26.

［2］ 賀山明，王吉坤，李 勇.氧化鉛鋅礦直接硫酸浸出［J］.有色金屬，2011(2):163-167.He Shanming，Wang Jikun，Li Yong.Direct sulfuric acid leaching of a lead-zinc oxide ore［J］.Nonferrous Metals，2011(2):163-167.

［3］ 賀山明，王吉坤，閆江峰，等.氧化鉛鋅礦加壓酸浸試驗(yàn)研究［J］.濕法冶金，2010(3):He Shanming，Wang Jikun，Yan Jiangfeng，et al.Experimental study on pressure acid leaching of lead-zinc oxide ore［J］.Hydrometallurgy of China，2010(3):159-162.

［4］ 程建國(guó).低品位微細(xì)粒氧化鉛鋅礦選冶工藝研究［J］.礦冶工程，2013(5):106-110.Cheng Jianguo.Beneficiation-Metallurgy technology for low-grade fine-grained lead-zinc oxide ore［J］.Mining and Metallurgical Engineering，2013(5):106-110.

［5］ 吳文麗.氧化鉛鋅礦浮選藥劑的研究現(xiàn)狀［J］.金屬礦山，2010(9):63-67.Wu Wenli.Discussion on the present situation of research of flotation reagent of lead-zinc oxide ore［J］.Metal Mine，2010(9):63-67.

［6］ 王少東，喬吉波.云南某氧化鉛鋅礦選礦工藝研究［J］.有色金屬:選礦部分，2011(4):23-26.Wang Shaodong，Qiao Jibo.Mineral processing study on a lead and zinc oxide ore in Yunnan［J］.Nonferrous Metals:Mineral Processing Section，2011(4):23-26.

［7］ 白 樺.密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅［J］.工程設(shè)計(jì)與研究，2005(1):6-9.Bai Hua.Hermetic blast for lead and zinc smelting［J］.Engineering Design ＆ Research，2005(1):6-9.

［8］ 譚榮和.密閉鼓風(fēng)爐煉鉛鋅的技術(shù)進(jìn)展［J］.有色冶煉，2002，31(6):90-92.Tan Ronghe.Technical progress made in smelting lead and zinc in hermetic blast［J］.Nonferrous Smelting，2002，31(6):90-92.

［9］ 王 華，田海軍.密閉鼓風(fēng)爐煉鋅工藝實(shí)踐［J］.有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2009，30(5):24-26.Wang Hua，Tian Haijun.Practice in zinc smelting in imperial smelting furnace［J］.Nonferous Metals Engineering ＆ Research，2009，30(5):24-26.

［10］ 白 樺，李 陽.鉛鋅密閉鼓風(fēng)爐的熔煉機(jī)理及改進(jìn)［J］.有色冶金節(jié)能，2008，24(1):33-36.Bai Hua，Li Yang.Smelting mechanism and improvement on hermetic blast furnace for lead and zinc［J］.Energy Saving of Non-ferrous Metallurgy，2008，24(1):33-36.

［11］ 林美群，魏宗武，莫 偉，等.廣西某難選鉛鋅礦石鉛鋅分離試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2007(10):72-74.Lin Meiqun，Wei Zongwu，Mo Wei，et al.Experimental research on lead-zinc separation of refractory lead-zinc ore from Guangxi［J］.Metal Mine，2007(10):72-74.

［12］ 孫 偉，張祥峰，劉加林，等.云南滄源某氧化鉛鋅礦浮選工藝研究［J］.金屬礦山，2012(3):78-81.Sun Wei，Zhang Xiangfeng，Liu Jialin，et al.Floatation technology of a oxide lead-zinc ore from Cangyuan county Yunnan province［J］.Metal Mine，2012(3):78-81.

［13］ 李來順，劉三軍，朱海玲，等.云南某氧化鉛鋅礦選礦試驗(yàn)研究［J］.礦冶工程，2013，33(3):69-72.Li Laishun，Liu Sanjun，Zhu Hailing，et al.Experimental research on benefication of oxide lead-zinc ore from Yunnan province［J］.Mine and Metallurgical Engineering，2013，33(3):69-72.

［14］ 陳衛(wèi)華.硫化鈉在鋅浸出渣銀浮選中的研究［J］.有色金屬:選礦部分，2005(4):45-46.Chen Weihua.Study of Na2S in silver floatation from lixiviated zinc dregs［J］.Nonferrous Metals:Mineral Processing Section，2005(4):45-46.

［15］ 陳經(jīng)華，孫傳堯.白鉛礦浮選體系中硫化鈉作用機(jī)理研究［J］.國(guó)外金屬礦選礦，2006，43(2):19-20.Chen Jinghua，Sun Chuanyao.Study on reaction mechanism of Na2S in cerussite floatation［J］.Metallic Ore Dressing Abroad，2006，43(2):19-20.