萬(wàn)麗，孫志健，王立剛，于洋

（北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102628）

隨著易選閃鋅礦鋅資源的逐漸減少，以鐵閃鋅礦為主的復(fù)雜難選鋅資源的開(kāi)發(fā)及利用已顯得尤為重要。我國(guó)的鐵閃鋅礦資源十分豐富，主要分布在云南、廣西、湖南、貴州、青海、黑龍江等地。鐵閃鋅礦一般是指含鐵大于8%的閃鋅礦，由于鐵閃鋅礦的可浮性與磁黃鐵礦、黃鐵礦非常接近，磁性也與磁黃鐵礦十分接近。通常鐵閃鋅礦又與磁黃鐵礦共生在同一礦體中，使得分選難度大大增加，大量選礦工作者對(duì)此進(jìn)行了研究[1-3]。

新疆某鐵閃鋅礦中的鋅礦物為鐵閃鋅礦，其他金屬礦物有磁黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等。非金屬礦物主要為綠泥石，其次為方解石，少量的石英、金云母，微量的磷灰石、鈉長(zhǎng)石、綠簾石、直閃石、高嶺石、石墨等。

本文主要是針對(duì)該鐵閃鋅礦進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)研究，其中粗選藥劑用量采用正交設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種解決多因子對(duì)比實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的數(shù)學(xué)方法，該方法在許多研究領(lǐng)域都有應(yīng)用[4-7]。該方法主要使用正交表進(jìn)行整體設(shè)計(jì)、綜合設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析。具體地講，也就是利用正交表從所有可能搭配中挑選出若干必要的實(shí)驗(yàn)，然后再用統(tǒng)計(jì)分析（極差分析和方差分析）方法對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合處理，選出較優(yōu)因素和較佳水平。

本文通過(guò)對(duì)粗選正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析得出較佳粗選藥劑制度以及不同藥劑對(duì)浮選指標(biāo)的影響規(guī)律，這對(duì)調(diào)整閉路實(shí)驗(yàn)中的藥劑用量具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

1 礦石性質(zhì)

原礦樣的化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 某鐵閃鋅礦的化學(xué)成分分析結(jié)果/%Table 1 Multi-elements analysis results of the marmatite ore

礦石中鋅礦物為鐵閃鋅礦（含鐵量主要在12%~18%），其他金屬礦物有磁黃鐵礦、方鉛礦、黃銅礦等。鐵閃鋅礦與磁黃鐵礦的關(guān)系較為密切，二者常緊密共生。非金屬礦物主要為綠泥石，其次為方解石，少量的石英、金云母，微量的磷灰石、鈉長(zhǎng)石、綠簾石、直閃石、高嶺石、石墨等。

2 選礦實(shí)驗(yàn)研究

2.1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)考察磨礦細(xì)度對(duì)粗精礦浮選指標(biāo)的影響。粗選藥劑制度為：石灰4000 g/t（pH=12.8）；硫酸銅300 g/t；丁黃藥60 g/t；2#油32 g/t，攪拌時(shí)間分別為：2 min；3 min；3 min；2 min，浮選時(shí)間為5 min，磨礦細(xì)度分別為-0.074 mm 46%、70%、80%、90%。實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)工藝流程Fig.1 Flowsheet of grinding fineness test

圖2 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Results of grinding fineness test

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，考慮到鐵閃鋅礦與磁黃鐵礦共生密切，確定磨礦細(xì)度為80% -0.074 mm。

2.2 粗選條件正交實(shí)驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為80% -0.074 mm的條件下進(jìn)行浮鋅粗選正交實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析各因素對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)的影響，按其影響大小找出主次關(guān)系，并確定較佳搭配方案或較優(yōu)工藝條件。確定四個(gè)因素分別為：石灰用量A；硫酸銅用量B；丁黃藥用量C；2#油用量D，各因素所選取的水平見(jiàn)表2。

表2 粗選正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素和水平Table 2 Factors and levels of roughing flotation determined by orthogonal design

此實(shí)驗(yàn)是四因素四水平實(shí)驗(yàn)，因此選用L16正交表來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析，依照正交表，16次實(shí)驗(yàn)的方案是：第一號(hào)實(shí)驗(yàn)的工藝條件是0 g/t石灰，50 g/t硫酸銅，30 g/t丁黃藥，24 g/t 2#油；第二號(hào)實(shí)驗(yàn)的工藝條件是0 g/t石灰，150 g/t硫酸銅，60 g/t丁黃藥，32 g/t 2#油；第三號(hào)實(shí)驗(yàn)的工藝條件是0 g/t石灰，300 g/t硫酸銅，90 g/t丁黃藥，48 g/t 2#油；第四號(hào)實(shí)驗(yàn)的工藝條件是0 g/t石灰，450 g/t硫酸銅，120 g/t丁黃藥，64 g/t 2#油；依此類推，第十六號(hào)實(shí)驗(yàn)的工藝條件是4500 g/t石灰，450 g/t硫酸銅，30 g/t丁黃藥，48 g/t 2#油。

按照實(shí)驗(yàn)方案表中寫(xiě)明的各次實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，取樣化驗(yàn)得粗精礦Zn品位，計(jì)算可知粗精礦Zn回收率，見(jiàn)表3。對(duì)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行分析，直觀分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 浮鋅粗選正交實(shí)驗(yàn)Zn指標(biāo)Table 3 Roughing concentrate index of orthogonal tests of zinc flotation

表4 浮鋅粗選正交實(shí)驗(yàn)直觀分析結(jié)果Table 4 Range analysis results of orthogonal tests of zinc flotaion

通過(guò)直觀分析結(jié)果可知，對(duì)粗精礦Zn品位及回收率影響較大的藥劑為硫酸銅，其次是2#油。具體藥劑對(duì)Zn指標(biāo)的影響規(guī)律見(jiàn)圖3。

圖3 浮鋅粗選正交實(shí)驗(yàn)Zn指標(biāo)曲線Table 3 Roughing concentrate index of orthogonal tests of zinc flotation

根據(jù)直觀分析結(jié)果及Zn指標(biāo)曲線，確定實(shí)驗(yàn)粗選較佳工藝條件為：1000 g/t石灰，500 g/t硫酸銅，60 g/t丁黃藥，48 g/t 2#油。

在較佳粗選藥劑用量下，粗選實(shí)驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖4，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 鋅浮選粗選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of zinc roughing flotation test

圖4 鋅浮選粗選實(shí)驗(yàn)工藝流程Fig.4 Flowsheet of zinc roughing flotation test

在正交實(shí)驗(yàn)所確定的較佳藥劑用量下，粗選可獲得Zn36.28%，回收率96.67%的鋅粗精礦。

2.4 浮選閉路實(shí)驗(yàn)

浮選閉路實(shí)驗(yàn)工藝流程見(jiàn)圖5，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

圖5 鋅浮選閉路實(shí)驗(yàn)工藝流程Fig.5 Flowsheet of closed -circuit flotation test

表6 鋅浮選閉路實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 6 Results of closed -circuit flotation test

3 結(jié) 語(yǔ)

（1）正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法在選礦領(lǐng)域一般的浮選條件實(shí)驗(yàn)中是可用的。通過(guò)運(yùn)用該方法在實(shí)驗(yàn)中間可以不必等待分析結(jié)果，所有實(shí)驗(yàn)可以同一批做完、同一批分析結(jié)果，這樣就可以縮短實(shí)驗(yàn)周期，節(jié)省時(shí)間。

（2）在對(duì)新疆某鐵閃鋅礦進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)研究中采用正交設(shè)計(jì)方法對(duì)粗選藥劑用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一次性完成16次實(shí)驗(yàn)并送樣分析，通過(guò)極差分析及考察指標(biāo)與因素之間的關(guān)系圖，確定粗選較佳藥劑制度為：1000 g/t石灰，500 g/t硫酸銅，60 g/t丁黃藥，48 g/t 2#油?；谳^優(yōu)藥劑用量粗選實(shí)驗(yàn)獲得了Zn品位36.28%，Zn回收率96.67%的鋅粗精礦。

（3）通過(guò)對(duì)正交實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析還能確定各因素對(duì)浮選指標(biāo)的影響程度，從而把握實(shí)驗(yàn)中的主要環(huán)節(jié)。根據(jù)極差分析確定了硫酸銅和2號(hào)油對(duì)粗精礦指標(biāo)的影響較大，石灰和丁黃藥的作用較小，這對(duì)調(diào)整閉路實(shí)驗(yàn)中的藥劑用量具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義，最終閉路實(shí)驗(yàn)獲得了含Zn 45.23%的鋅精礦，Zn回收率為95.96%。