翁存建 張慧婷 朱賢文 賴春華 王鵬程 羅仙平 ，51

（1.西部礦業(yè)集團(tuán)科技發(fā)展有限公司，青海西寧810006；2.西安建筑科技大學(xué)資源工程學(xué)院，陜西西安710000；3.青海省有色礦產(chǎn)資源工程技術(shù)研究中心，青海西寧810006；4.青海省高原礦物加工工程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海西寧810006；5.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西贛州341000）

郭家溝鉛鋅礦位于甘肅省徽縣柳林鎮(zhèn)，是我國(guó)新近發(fā)現(xiàn)的大型構(gòu)造熱液蝕變巖型鉛鋅礦床，鉛鋅資源儲(chǔ)量達(dá)300萬(wàn)t以上［1-2］。自該鉛鋅礦床發(fā)現(xiàn)以來(lái)，對(duì)該鉛鋅礦石的工藝礦物特征研究鮮見(jiàn)，選礦原則工藝急需確定。本文對(duì)郭家溝鉛鋅礦的工藝礦物學(xué)特征、化學(xué)元素、礦物組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造以及礦物的嵌布特性、解離度特征等進(jìn)行了研究，確定了該鉛鋅資源在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下宜采用鉛鋅優(yōu)先浮選的原則工藝流程，研究成果可為該鉛鋅礦石的高效開(kāi)發(fā)綜合利用提供技術(shù)支撐。

1 礦石物質(zhì)組成

郭家溝鉛鋅礦石主要化學(xué)成分見(jiàn)表1，鉛和鋅物相分析結(jié)果分別如表2和表3所示。

注：Ag、Au含量的單位為g/t。

從表1可知：礦石中鉛、鋅含量相對(duì)較高，品位分別為1.85%和5.75%，是礦石中主要回收的元素；貴金屬金、銀的含量分別為0.5 g/t和39.95 g/t，可伴生回收。礦石中脈石礦物主要成分為SiO2、Al2O3、CaO。

由表2、表3可知：礦石屬原生礦類型，鉛的氧化率為5.41%，對(duì)鉛礦物的浮選回收有一定的影響；鋅礦物的氧化率為1.57%，對(duì)鋅的浮選回收影響較小。

礦石肉眼觀察下呈灰白色或黃色，具有脈狀、網(wǎng)格狀和星點(diǎn)狀構(gòu)造，部分礦塊中可見(jiàn)分布較為集中的金屬硫化物。原礦XRD分析結(jié)果見(jiàn)圖1，主要礦物組成見(jiàn)表4。礦石礦物組成復(fù)雜，金屬礦物主要有方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、車輪礦、黃鐵礦、毒砂等，脈石礦物主要有石英、方解石、綠泥石等。

2 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石在碎磨過(guò)程中粉碎的難易程度與礦石中礦物晶粒的外部形態(tài)、內(nèi)部的顯微結(jié)構(gòu)以及空間分布特征有著緊密的關(guān)系，同時(shí)也直接影響礦石中有用礦物單體解離的難易程度以及連生體的特性［3-4］。

礦石構(gòu)造主要有塊狀結(jié)構(gòu)、脈狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、星點(diǎn)狀構(gòu)造4種類型。塊狀構(gòu)造，方鉛礦、閃鋅礦各自的獨(dú)立礦物構(gòu)成致密塊狀結(jié)構(gòu)。脈狀構(gòu)造，黃鐵礦、黃銅礦、石英等呈脈狀產(chǎn)出。網(wǎng)脈狀構(gòu)造，方鉛礦、閃鋅礦沿方解石的解理裂紋充填呈網(wǎng)脈狀。星點(diǎn)狀構(gòu)造，閃鋅礦、方鉛礦微粒在方解石、石英中呈星點(diǎn)狀分布。

礦石結(jié)構(gòu)主要有自形晶結(jié)構(gòu)、他形晶結(jié)構(gòu)、壓碎結(jié)構(gòu)、填隙結(jié)構(gòu)、揉皺結(jié)構(gòu)、交代顯微文象結(jié)構(gòu)、交代骸晶-篩孔狀結(jié)構(gòu)等7種類型。自形晶結(jié)構(gòu)，毒砂、黃鐵礦呈自形晶、菱形、立方形產(chǎn)出。他形晶結(jié)構(gòu)，方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦呈他形晶產(chǎn)出。壓碎結(jié)構(gòu)，黃鐵礦被壓碎，網(wǎng)狀碎裂紋、碎粒有的被黃銅礦充填。填隙結(jié)構(gòu)，方鉛礦、閃鋅礦沿方解石粒間充填黃鐵礦的碎裂紋充填。揉皺結(jié)構(gòu)，方鉛礦受構(gòu)造應(yīng)力作用，三角解理發(fā)育并呈揉皺狀。交代顯微文象結(jié)構(gòu)，方鉛礦交代閃鋅礦、方鉛礦在閃鋅礦中呈不規(guī)則狀顯微文象狀。交代骸晶-篩孔狀結(jié)構(gòu)，方鉛礦交代黃鐵礦呈骸晶狀、篩孔狀。

3 主要礦物的產(chǎn)出形式與特征

3.1 方鉛礦

方鉛礦是選礦富集回收的主要目的礦物，多以團(tuán)塊狀、塊狀、脈狀，不規(guī)則網(wǎng)脈狀、星點(diǎn)狀產(chǎn)出，顆粒大小懸殊巨大，與脈石關(guān)系密切。方鉛礦呈不規(guī)則狀交代閃鋅礦、包裹方解石、黃鐵礦（見(jiàn)圖2（a）、（b）、（c）、（e））。有的呈星點(diǎn)狀、大小不等分布于石英、方解石中（見(jiàn)圖2（b）），細(xì)粒粒徑多在10 μm以下，多數(shù)在43～150 μm不等，其中小于10 μm占29%；方鉛礦沿方解石的解理裂紋充填呈網(wǎng)脈狀或包裹菱形解理的方解石（見(jiàn)圖2（c）、（d））；方鉛礦與黃鐵礦交代呈骸晶狀、篩孔狀（見(jiàn)圖2（e））；方鉛礦沿石英裂紋充填呈放射狀（見(jiàn)圖2（f））。

3.2 閃鋅礦

閃鋅礦是礦石中鋅的主要賦存礦物，以團(tuán)塊狀、塊狀、網(wǎng)脈狀、星點(diǎn)狀產(chǎn)出，粒度極不均勻，細(xì)小者小于5 μm，多數(shù)20～74 μm不等，其中74 μm以上的約占20%，5 μm以下的占10%。方解石脈穿切閃鋅礦（見(jiàn)圖3（a）），或閃鋅礦脈穿切方解石（見(jiàn)圖3（b））；團(tuán)塊狀閃鋅礦常見(jiàn)包裹方鉛礦、黃鐵礦、方解石微粒（見(jiàn)圖3（c））。閃鋅礦被方鉛礦交代穿切，有的呈顯微文象狀，有的接觸界線平直，無(wú)交代現(xiàn)象（見(jiàn)圖3（d））。閃鋅礦呈星點(diǎn)狀，不規(guī)則狀、網(wǎng)脈狀、微脈狀分布于方解石中或略去塊狀在方解石中（見(jiàn)圖3（e））；或在石英中分布被方解石微脈穿切（見(jiàn)圖3（f））。

3.3 黃鐵礦

黃鐵礦是礦石中含量最高的金屬礦物，常呈塊狀、浸染狀、星點(diǎn)狀分布，受構(gòu)造應(yīng)力作用被壓碎成碎粒，裂紋發(fā)育，粒度多在0.5～2.0 mm之間（見(jiàn)圖2（b））。有的被方鉛礦包裹充填交代呈骸晶狀、篩孔狀（見(jiàn)圖2（e）），較少數(shù)微粒被閃鋅礦包裹，粒度在0.038～0.074 mm之間。

3.4 脈石礦物

脈石礦物中石英、方解石、綠泥石與長(zhǎng)石相互間共生緊密，也與金屬礦物鑲嵌緊密或包裹，部分被壓碎成碎粒、裂紋發(fā)育，沿粒間、孔洞及裂隙成不規(guī)則脈狀或粒狀穿切金屬礦物，或被金屬礦物穿切。

4 主要金屬礦物的嵌布粒度

選礦工藝確定與礦石中主要礦物的嵌布粒度有著直接關(guān)系［5-6］。為合理制定選礦工藝流程、確定合適的磨礦細(xì)度提供依據(jù)，考察了礦石中鉛、鋅礦物的粒度分布情況，如圖4所示。

由圖4可見(jiàn)，鉛鋅金屬礦物主要分布在+0.30 mm粒級(jí)，鉛、鋅礦物在+0.043 mm粒級(jí)的累計(jì)分布率分別達(dá)78.29%和82.97%，部分鉛、鋅礦物的嵌布粒度較細(xì)。因此，在選礦過(guò)程中需選擇合適的磨礦細(xì)度，將大部分嵌布粒度較粗的鉛、鋅礦物磨至單體解離，同時(shí)也需特別注意對(duì)細(xì)粒級(jí)鉛、鋅礦物進(jìn)行回收。

礦物的單體解離是獲得理想技術(shù)指標(biāo)的必要條件［7］?？疾觳⒎治隽碎W鋅礦、方鉛礦的單體解離度（給料-2 mm），結(jié)果見(jiàn)表5、表6。

由表5可知，閃鋅礦在0.45～0.15 mm粒級(jí)內(nèi)單體含量為 89.61%，而在0.074～0.045 mm粒級(jí)只有91.14%的單體解離，甚至-0.045 mm粒級(jí)也未完全解離，說(shuō)明有部分閃鋅礦嵌布粒度非常細(xì)，閃鋅礦總體單體含量為88.75%。因此，對(duì)粗粒閃鋅礦回收的同時(shí)，也應(yīng)注重對(duì)細(xì)粒級(jí)閃鋅礦的回收。

由表6可知，方鉛礦單體解離度較閃鋅礦差，雖然0.15～0.074 mm粒級(jí)單體含量達(dá)到了85.71%，但在0.074～0.045 mm粒級(jí)內(nèi)單體含量也僅有86.53%，-0.045 mm粒級(jí)也未完全解離，方鉛礦總體單體含量?jī)H70.78%，對(duì)鉛礦物的選礦回收極為不利，需要細(xì)磨才能單體解離，否則影響精礦產(chǎn)品質(zhì)量。

5 選礦試驗(yàn)

礦石中鉛鋅礦物共生致密，嵌布關(guān)系復(fù)雜，使得鉛鋅礦物的分離難度加大。國(guó)內(nèi)外對(duì)鉛鋅硫化礦的選別原則工藝主要有優(yōu)先浮選、混合浮選、等可浮等［8-10］。經(jīng)前期試驗(yàn)探索比較，最終確定采用鉛優(yōu)先浮選原則工藝處理該礦石，在此基礎(chǔ)上，對(duì)磨礦細(xì)度、礦漿pH（電位）和捕收劑種類等條件進(jìn)行了詳細(xì)的研究，結(jié)果表明，采用常規(guī)鉛捕收劑25#黑藥、乙硫氮、乙基鈉黃藥等［11］等捕收鉛礦物，難以實(shí)現(xiàn)鉛、鋅硫化礦物的有效分離，為此，通過(guò)藥劑基團(tuán)改性，開(kāi)發(fā)了硫化鉛礦物新型高效捕收劑LP-12進(jìn)行鉛浮選試驗(yàn)［12］。

5.1 磨礦細(xì)度對(duì)鉛浮選的影響

選擇合理的磨礦細(xì)度既能保證目的礦物的有效充分解離，又能防止過(guò)磨現(xiàn)象，使礦泥的干擾降到最低［13-15］。在硫化鉛礦物新型高效捕收劑LP-12用量為120 g/t、硫化鋅礦物及硫鐵礦物組合抑制劑CaO+ZnSO4用量為7 000+1 000 g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t條件下進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖5。

由圖5可知：隨著-0.074 mm含量由65%增大到85%，鉛粗精礦中鉛回收率呈先上升后下降的趨勢(shì)。綜合考慮，選取磨礦細(xì)度為-0.074 mm占75%。

5.2 礦漿pH值對(duì)鉛粗選的影響

礦石中硫鐵礦物含量較高，在鉛浮選作業(yè)中，要想獲得較好的鉛分選指標(biāo)，對(duì)硫化鋅礦物及硫鐵礦物的有效抑制是關(guān)鍵。鉛、鋅、硫浮選體系中存在鉛礦物與鋅礦物和硫鐵礦物分離的最佳礦漿pH及礦漿電位臨界點(diǎn)，且在堿性條件下，有助于硫酸鋅對(duì)閃鋅礦的抑制［16-18］。選用復(fù)配高效捕收劑，運(yùn)用其不同組分的強(qiáng)捕收、高選擇性及其間的協(xié)同效應(yīng)對(duì)目的礦物進(jìn)行捕收［19-23］。在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占75%、硫化鉛礦物新型高效組合捕收劑LP-12用量為120 g/t、硫酸鋅用量為1 000 g/t、起泡劑2#油用量為21 g/t的條件下，考察了石灰用量對(duì)礦漿pH、電位以及鉛粗精礦選別指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可知：隨石灰用量的增加，鉛精礦鉛品位先上升后趨于平穩(wěn)，鉛回收率先逐漸上升后略微下降；當(dāng)石灰用量為7 000 g/t時(shí)，礦漿pH值及電位分別為13.40和-352 mV時(shí)，鉛粗精礦綜合指標(biāo)達(dá)到最佳，閃鋅礦和硫鐵礦物得到了較好的抑制，可能的原因是閃鋅礦表面生成了Zn（OH）2、Ca（OH）2等親水性薄膜被抑制、硫鐵礦物表面生成了Fe（OH）2、Ca（OH）2等親水性薄膜被抑制。因此，鉛粗選選取礦漿pH值及礦漿電位分別為13.40和-352 mV。

5.3 小型閉路流程試驗(yàn)

在確定了原則工藝流程及其最佳浮選工藝參數(shù)的情況下，進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖7，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知，實(shí)驗(yàn)室小型閉路試驗(yàn)可獲得鉛精礦含鉛55.08%、鉛回收率91.70%、含銀896.93 g/t、銀回收率69.15%，鋅精礦含鋅55.05%、鋅回收率93.92%、含銀85.07 g/t、銀回收率20.89%的較好指標(biāo)。

6 結(jié) 論

（1）郭家溝鉛鋅礦石中礦物種類繁多，嵌布關(guān)系復(fù)雜，主要有用礦物為方鉛礦和閃鋅礦，其含量分別為1.85%%和5.75%，此外伴生貴金屬銀含量為39.95 g/t，可綜合回收。其余金屬礦物主要有黃銅礦、車輪礦、黃鐵礦、毒砂等，脈石礦物為方解石、石英、綠泥石等。方鉛礦和閃鋅礦主要呈呈中-細(xì)粒嵌布，大部分有用礦物嵌布粒度在-0.074 mm；礦石中方鉛礦以顯微文象交代閃鋅礦，包裹交代黃鐵礦等特征，閃鋅礦常見(jiàn)包裹方鉛礦、黃鐵礦、方解石微粒，被方鉛礦交代穿切，有的呈顯微文象狀，有的接觸界線平直，無(wú)交代現(xiàn)象，礦物嵌布粒度較細(xì)，屬中等難選類型礦石。

（2）以新型高效捕收劑LP-12為鉛捕收劑，進(jìn)行鉛鋅優(yōu)先浮選流程試驗(yàn)。礦石在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占75%條件下，經(jīng)1粗3精1掃選鉛，選鉛尾礦經(jīng)1粗1精1掃選鋅小型閉路試驗(yàn)，可獲得鉛品位55.08%、鉛回收率91.70%、銀品位896.93 g/t、銀回收率69.15%的鉛精礦，鋅品位55.05%、鋅回收率93.92%的鋅精礦。