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        滇東北某高硫鉛鋅礦流程優(yōu)化試驗研究

        2021-04-07 10:10:58謝立志馬原琳
        金屬礦山 2021年3期
        關(guān)鍵詞:方鉛礦閃鋅礦原礦

        呂 超 謝 峰 謝立志 李 博 馬原琳

        (1.昆明冶金研究院有限公司,云南昆明650031;2.云南省選冶新技術(shù)重點實驗室,云南昆明650031;3.共伴生有色金屬資源加壓濕法冶金技術(shù)國家重點實驗室,云南昆明650031;4.彝良馳宏礦業(yè)有限公司,云南昭通657602)

        鉛鋅礦是重要的戰(zhàn)略資源,在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中有著不可替代的作用,廣泛應(yīng)用于機(jī)械、軍事、電氣、冶金等工業(yè)領(lǐng)域[1-4]。鉛鋅礦產(chǎn)資源作為云南(特別是云南東北地區(qū))的優(yōu)勢礦種之一,具有較高的經(jīng)濟(jì)利用價值,因此,對礦石開展綜合利用研究具有重要意義。隨著礦山資源開采點的不斷變化,井下采出礦石的性質(zhì)會發(fā)生不同程度的變化,甚至與礦山最初設(shè)計相差較大,進(jìn)入選廠的物料性質(zhì)(包括原礦的化學(xué)成分、礦物組成、礦物嵌布特征等)也會相應(yīng)地發(fā)生改變,造成現(xiàn)有生產(chǎn)工藝不適應(yīng)入選原礦的情況,浮選指標(biāo)隨之變差[5-7]。

        滇東北某鉛鋅選廠生產(chǎn)工藝流程為“鉛硫混合浮選—鉛硫混合精礦抑硫浮鉛分離—鉛硫混合浮選尾礦選鋅”的一段磨選工藝流程[8],生產(chǎn)指標(biāo)存在鉛精礦含鋅較高,硫精礦鉛、鋅含量較高的問題,造成鉛鋅金屬損失,且硫精礦和鉛精礦的價格因雜質(zhì)含量高而受影響。分析原因為礦石粒度特性發(fā)生變化,有用礦物嵌布粒度變細(xì),特別是鉛鋅礦物與黃鐵礦伴生緊密,現(xiàn)有流程未能實現(xiàn)礦石的有效分選[9]。為解決這一難題,本研究對礦石進(jìn)行工藝礦物學(xué)研究,并進(jìn)行流程優(yōu)化試驗。目前,現(xiàn)場依據(jù)優(yōu)化工藝完成了選廠改造,采用立式螺旋攪拌磨機(jī)進(jìn)行二段磨礦,生產(chǎn)運營良好,生產(chǎn)指標(biāo)較之前有一定提高。

        1 原礦性質(zhì)

        1.1 原礦的化學(xué)成分分析

        對原礦進(jìn)行化學(xué)多元素分析,結(jié)果見表1。

        注:帶“*”的品位單位為g/t。

        由表1可知,原礦中主要有價元素為Pb、Zn、S,含量分別為8.15%、16.98%、31.11%,主要脈石成分為SiO2和CaO,含量分別為6.24%、9.03%,其次為Al2O3和MgO,由分析結(jié)果可知該礦石為典型的高硫鉛鋅礦石。

        對原礦進(jìn)行鉛鋅物相分析,結(jié)果見表2和表3。

        由表2和表3可知,原礦中的鉛主要以硫化物形式賦存在礦石中,分布率為93.98%;原礦中的鋅主要以硫化物形式賦存在礦石中,分布率為95.88%。綜上可知該礦石為硫化鉛鋅礦石。

        1.2 原礦的礦物組成

        礦石的礦物種類復(fù)雜,主要含有硫化物、氧化物、碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽六類17種礦物。金屬硫化物主要為閃鋅礦、方鉛礦、黃鐵礦,其次為白鐵礦、黃銅礦、毒砂等;金屬氧化物為褐鐵礦、赤鐵礦;脈石礦物主要為白云石、石英、方解石,其次為螢石、絹云母、黏土礦物等。主要礦物相對含量見表4。

        1.3 原礦中主要礦物嵌布特征

        (1)方鉛礦。方鉛礦沿閃鋅礦裂隙充填交代,呈脈狀、不規(guī)則狀產(chǎn)出,其形狀和大小隨閃鋅礦裂隙而變化,部分粗粒方鉛礦中包含有閃鋅礦,或包含黃鐵礦晶體。方鉛礦的嵌布粒度極不均勻,主要嵌布粒度為0.01~2 mm。

        (2)閃鋅礦。閃鋅礦呈塊狀、不規(guī)則粒狀產(chǎn)出,常含有早期結(jié)晶的自形、半自形粒狀黃鐵礦。閃鋅礦呈粗細(xì)粒嵌布,嵌布粒度極不均勻,主要嵌布粒度為0.04~2 mm。

        (3)黃鐵礦。黃鐵礦主要呈粒狀集合體分布于晶粒間和碎裂隙中,且在粗粒方鉛礦或閃鋅礦中常包含有黃鐵礦殘晶。黃鐵礦的嵌布粒度相對較細(xì),主要嵌布粒度為0.01~0.16 mm。

        從主要礦物特征可以看出,該礦石中主要礦物方鉛礦、閃鋅礦粒度粗細(xì)分布不均,宜采用“階段磨礦、階段選別”的流程處理[10-13],從而對粗粒和細(xì)粒嵌布有用礦物分階段磨礦和分選。若采用一段粗磨,易導(dǎo)致部分細(xì)粒級礦物未能完全解離,造成浮選回收率偏低、產(chǎn)品質(zhì)量不高等問題。若采用細(xì)磨工藝以提高有用礦物單體解離度,則一方面造成部分有用礦物過磨,降低浮選回收率;另一方面細(xì)磨產(chǎn)生較多礦泥,影響浮選礦漿環(huán)境,并且影響產(chǎn)品濃縮、過濾的正常進(jìn)行,甚至?xí)斐蓾饪s跑渾和陶瓷過濾機(jī)堵孔等問題[13-16]。

        2 試驗方案制定

        現(xiàn)場采用的流程為“鉛硫混合浮選—鉛硫混合精礦抑硫浮鉛分離—鉛硫混合浮選尾礦選鋅”的一段磨礦工藝流程,生產(chǎn)得到鉛精礦、鋅精礦、硫精礦和尾礦。存在問題:部分細(xì)粒級嵌布的方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦連生,造成金屬損失,且影響精礦產(chǎn)品質(zhì)量。本研究將以現(xiàn)場生產(chǎn)原礦為研究對象,針對現(xiàn)有流程存在不足進(jìn)行優(yōu)化試驗研究,采用“階段磨礦、階段選別”工藝[8]進(jìn)行流程優(yōu)化,對鉛硫混合精礦再磨再選。

        3 模擬現(xiàn)場生產(chǎn)工藝并考查鉛硫混合精礦

        3.1 模擬現(xiàn)場工藝流程試驗

        采用現(xiàn)場流程進(jìn)行條件試驗、開路試驗和全流程閉路試驗,得到現(xiàn)場流程下的閉路試驗指標(biāo),現(xiàn)場工藝閉路試驗流程見圖1,具體結(jié)果見表5。

        由表5可知,通過閉路試驗可得到:Pb品位60.32%、Pb回收率85.82%的鉛精礦;Zn品位48.55%、Zn回收率91.48%的鋅精礦;Pb品位1.88%、Pb回收率6.08%、Zn品位1.99%、Zn回收率3.22%的硫精礦。其中,鉛精礦中Pb品位較低,且含Zn較高;硫精礦中Pb、Zn含量較高,以致在硫精礦中的Pb、Zn損失較大。分析原因為:鉛硫混合精礦中存在方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦的連生體,造成鉛精礦中Pb的品位不高,Zn含量高,且硫精礦中Pb、Zn金屬損失較大。

        3.2 鉛硫混合精礦有用礦物單體解離度分析

        為進(jìn)一步查明鉛硫混合精礦中有用礦物的解離情況,對鉛硫混選精礦進(jìn)行了單體解離度分析,結(jié)果如表6所示。

        由表6可知,全樣單體解離度為:閃鋅礦72.13%,方鉛礦73.56%,黃鐵礦83.38%,各礦物單體解離度均不高,因此,考慮對鉛硫粗精礦進(jìn)行再磨,再磨精礦再選,以提高浮選指標(biāo)。

        4 流程優(yōu)化試驗研究

        本研究采用“階段磨礦、階段選別”工藝進(jìn)行流程優(yōu)化,對鉛硫粗精礦進(jìn)行再磨,再磨精礦進(jìn)入鉛硫分離作業(yè),因此,確定鉛硫混合精礦再磨細(xì)度和再磨后鉛硫混合精礦單體解離度測定為重點考查工作。

        4.1 鉛硫混合精礦再磨細(xì)度試驗

        對鉛硫混合精礦進(jìn)行再磨細(xì)度試驗,試驗流程見圖2,試驗結(jié)果見圖3。

        由圖3可知,隨著鉛硫混合粗精礦再磨細(xì)度的增加,鉛粗精礦中Pb品位逐漸升高,Pb回收率變化不明顯,Zn品位和回收率呈下降的趨勢。說明鉛硫混合精礦經(jīng)再磨后,部分連生體解離,鉛粗精礦中鋅含量降低,Pb品位提高,但磨礦時間較長又會造成一定程度的過磨。鉛硫混合精礦磨礦細(xì)度為-0.045 mm占70%時,鉛粗精礦的Zn含量較低,再提高鉛硫混合精礦細(xì)度,鉛粗精礦Zn含量的變化不明顯。綜合考慮,再磨細(xì)度選擇-0.045 mm占70%。

        4.2 再磨后鉛硫混合精礦單體解離度分析

        鉛硫混合粗精礦再磨細(xì)度為-0.045 mm占70%的條件下,各目的礦物的單體解離情況如表7所示。

        由表7可知,全樣綜合單體解離度為:閃鋅礦85.21%,方鉛礦83.11%,黃鐵礦87.65%。說明通過鉛硫混合精礦再磨后,各目的礦物單體解離度均有提高,有助于提高鉛精礦產(chǎn)品質(zhì)量,且可以減少金屬損失。在此磨礦細(xì)度下,可較好地實現(xiàn)鉛硫混合精礦的解離。

        4.3 全流程閉路優(yōu)化試驗研究

        在上述條件試驗的基礎(chǔ)上,進(jìn)行全流程閉路優(yōu)化試驗,具體流程見圖4,試驗結(jié)果見表8。

        由表8可知,對比流程優(yōu)化前后閉路試驗指標(biāo),通過鉛硫混合精礦再磨流程優(yōu)化后,鉛精礦Pb品位提高1.57個百分點,Pb回收率相近,同時Zn的含量下降1.35個百分點,硫精礦中Pb、Zn含量均有所降低,鋅精礦Zn的回收率提高2.43個百分點。綜上可知,鉛硫精礦再磨優(yōu)化流程可有效提高該礦石的浮選指標(biāo)。

        5 結(jié) 論

        (1)原礦含Pb 8.15%、Zn 16.98%、S 31.11%,為典型的高硫鉛鋅礦石,具有較高的經(jīng)濟(jì)價值,礦石中礦物種類復(fù)雜,主要有用礦物為方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦,其中閃鋅礦和方鉛礦嵌布粒度極其不均勻,黃鐵礦嵌布相對較細(xì)。

        (2)礦石中有用礦物嵌布粒度不均勻,一般采用階段磨礦、階段選別的工藝流程,現(xiàn)場流程為“鉛硫混合浮選—鉛硫混合精礦抑硫浮鉛分離—鉛硫混合浮選尾礦選鋅”的一段磨選工藝流程,存在部分有用礦物解離不充分的弊端。

        (3)通過流程優(yōu)化試驗研究,確定鉛硫混合精礦再磨再選的優(yōu)化流程,流程優(yōu)化前和優(yōu)化后的試驗結(jié)果表明,在鉛硫混合精礦再磨細(xì)度-0.045 mm占70%的條件下,鉛硫混合精礦中方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦解離較充分,優(yōu)化后閉路試驗指標(biāo)較優(yōu)化前有較大的提高,鉛精礦Pb的品位提高1.57個百分點,Pb回收率相近,同時Zn的含量下降1.35個百分點,硫精礦中Pb、Zn含量均有所降低;鋅精礦Zn的回收率提高2.43個百分點。該結(jié)果為選廠提高經(jīng)濟(jì)效益提供了重要的技術(shù)支撐。

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