許洪峰 牛艷萍

(1.黑龍江省礦業(yè)集團有限責(zé)任公司礦業(yè)科技研究院,黑龍江 哈爾濱 150036;2.黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)實驗測試研究中心,黑龍江 哈爾濱 150036)

鉛鋅是重要的有色金屬,在國民經(jīng)濟建設(shè)中有著不可替代的作用,廣泛應(yīng)用于電汽、化工、機械、軍事、冶金等領(lǐng)域。我國鉛鋅礦產(chǎn)資源豐富,其特點是大型礦山數(shù)量較少,貧礦多、富礦少,礦石結(jié)構(gòu)和礦物組成復(fù)雜,共伴生元素較多,其中銀是最主要的伴生組分。

近年來,隨著經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展帶動鉛鋅需求量的不斷增加,富礦、易選鉛鋅礦產(chǎn)資源日益減少,礦產(chǎn)資源日漸枯竭,如何最大限度地開發(fā)和利用鉛鋅資源,提高礦山經(jīng)濟效益,已成為目前鉛鋅礦山發(fā)展的主要趨勢[1-4]。

傳統(tǒng)的鉛鋅礦石處理流程主要有鉛鋅優(yōu)先浮選流程、鉛鋅混合—優(yōu)先浮選流程、鉛鋅等可浮選流程。鉛鋅優(yōu)先浮選流程適用于鉛鋅含量較高、鉛鋅礦物間嵌布不很密切,磨礦時較易單體解離的礦石;鉛鋅混合—優(yōu)先浮選流程適用于鉛鋅含量較低,鉛鋅礦物共生關(guān)系密切,磨礦時從脈石礦物中解離出來的硫化礦物易成連生體的礦石;鉛鋅等可浮選流程充分利用礦物間可浮性的差異,避免了優(yōu)先浮選的強行抑制和混合浮選的強化活化,因此該流程能適應(yīng)礦石性質(zhì)的變化[5]。

本次研究的礦石類型屬接觸交代矽卡巖型,礦體主要賦存于大理巖與花崗閃長巖接觸交代形成矽卡巖的外帶。礦石含鉛1.64%、含鋅3.53%、含銀101.10 g/t,鉛鋅嵌布粒度較粗、綜合氧化程度相對較高,因此,根據(jù)礦石性質(zhì),采用鉛鋅優(yōu)先浮選流程對該礦石開展選礦試驗研究。

1 礦石性質(zhì)

黑龍江某鉛鋅礦石主要金屬礦物有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦,其次為白鉛礦、磷氯鉛礦、鉛釩、鐵鉛釩、硫酸鋅、赤鐵礦、褐鐵礦、斑銅礦等。主要脈石礦物有石英、透輝石、透閃石、綠簾石、石榴石、電氣石、方柱石,其次為綠泥石、方解石、白云母、絹云母等。

礦石結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu),次為交代結(jié)構(gòu)和包含結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要為浸染狀、塊狀和細(xì)脈狀。通過鏡下觀察,方鉛礦為灰白色,他形粒狀,分布在巖石裂隙或磁黃鐵礦晶隙之間,粒度0.02～1.2 mm,含量約3%。閃鋅礦為灰色,不規(guī)則粒狀,分布在巖石裂隙或磁黃鐵礦晶隙之間,均質(zhì)性,粒度0.02～1.5 mm,含量約8%;黃鐵礦為淺黃色,半自形粒狀,均質(zhì),粒度0.01～1.0 mm,含量約1%。磁黃鐵礦為乳黃色,他形粒狀,具強非均質(zhì)性和強磁性,呈條帶狀或浸染狀分布,粒度0.02～1.0 mm,含量在40%左右;黃銅礦為銅黃色,他形粒狀,分布在巖石裂隙或呈乳滴狀分布在閃鋅礦中,粒度0.02～0.5 mm,含量約1%。礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1,鉛鋅物相分析結(jié)果見表2、表3。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Chemical multi-elements analysis results of the ore %

表2 礦石鉛物相分析結(jié)果Table 2 Lead phase analysis results of the ore %

表3 礦石鋅物相分析結(jié)果Table 3 Zinc phase analysis results of the ore %

由表1 可知,礦石中具有回收價值的金屬元素是鉛和鋅,品位分別為1.54%和3.364%,其中伴生銀品位為101.10g/t,可在鉛鋅浮選時綜合回收,有害元素砷含量為0.01%,對浮選精礦品質(zhì)影響較小。

由表2 和表3 可知,鉛主要以方鉛礦的形式存在,分布率為66.23%,鋅主要以閃鋅礦的形式存在,分布率為81.45%,其中非硫化態(tài)鉛復(fù)雜組分偏多,鋅氧化物分布率為12.78%,礦石綜合氧化程度較高,將會給鉛鋅的回收帶來一定難度。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 試驗方案的制定

根據(jù)礦石性質(zhì)確定采用鉛鋅優(yōu)先浮選流程。在鉛浮選中,使用硫酸鋅抑制閃鋅礦,生石灰抑制黃鐵礦,乙硫氮作為捕收劑浮選方鉛礦;鉛粗選尾礦進入鋅浮選,閃鋅礦經(jīng)硫酸銅活化后,采用丁胺黑藥作為捕收劑浮選鋅[6]。浮選試驗原則流程如圖1所示。

圖1 浮選試驗原則流程Fig.1 Principle flowchart of flotation test

2.2 鉛粗選條件試驗

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗

適宜的磨礦細(xì)度是保證選別指標(biāo)的重要因素,目的是使有用礦物充分單體解離[7]。在生石灰用量1 000 g/t(加球磨機,下同)、硫酸鋅用量1 000 g/t(加球磨機中,下同)、乙硫氮用量90 g/t、2 號油用量44 g/t 的條件下,考察磨礦細(xì)度對鉛粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig.2 Results of grinding fineness on lead rough concentrate index

由圖2 可知,隨著磨礦細(xì)度的增加,鉛粗精礦鋅品位和回收率逐漸降低,鉛品位小幅下降,鉛回收率小幅上升。當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074 mm占81%時,選別指標(biāo)較好,此時,鉛粗精礦中鉛品位和鉛回收率分別為53.33%和75.45%,鋅品位和鋅回收率分別為7.72%和4.92%。因此,確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占81%。

2.2.2 硫酸鋅用量試驗

硫酸鋅是閃鋅礦良好的抑制劑,可用來抑制未被Cu2+離子活化的閃鋅礦,但只在堿性介質(zhì)中才能起作用,且礦漿pH 值越高,抑制作用越明顯[8-9]。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占81%,生石灰用量1 000 g/t、乙硫氮用量90 g/t、2 號油用量33 g/t 的條件下,考察鉛粗選硫酸鋅用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖3。

圖3 硫酸鋅用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig.3 Results of zinc sulfate dosage on lead rough concentrate index

由圖3 可知,隨著硫酸鋅用量的增加,鉛粗精礦鋅品位和回收率小幅下降,鉛品位略有升高,鉛回收率小幅下降。當(dāng)硫酸鋅用量超過2 400 g/t 后,鉛粗精礦鉛品位開始下降,但鉛回收率沒有明顯變化。綜合考慮,確定硫酸鋅用量為2 400 g/t。

2.2.3 生石灰用量試驗

生石灰不僅能抑制黃鐵礦,而且還對鉛鋅礦物有一定的抑制作用,尤其對伴生銀礦物的抑制效果顯著,容易造成鉛鋅分離困難等問題,因此生石灰用量需要嚴(yán)格控制[10-11]。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占81%、硫酸鋅用量2 400 g/t、乙硫氮用量90 g/t、2 號油用量33 g/t 的條件下,考察鉛粗選生石灰用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖4。

圖4 生石灰用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig.4 Results of lime dosage on lead rough concentrate index

由圖4 可知,隨著生石灰用量的增加,鉛粗精礦鋅品位和回收率均小幅下降,鉛品位逐漸下降,鉛回收率逐漸上升。當(dāng)生石灰用量在1 600 g/t 和2 400 g/t 之間時綜合指標(biāo)較好。綜合考慮,確定生石灰用量為2 000 g/t。

2.2.4 乙硫氮用量試驗

乙硫氮作為方鉛礦捕收劑時,具有良好的選擇性和捕收能力,能改善鉛和鋅之間的分選效果。乙硫氮對黃鐵礦捕收能力較弱,可減少黃鐵礦對方鉛礦浮選的影響[12]。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占81%、硫酸鋅用量2 400 g/t、生石灰用量2 000 g/t、2 號油用量33 g/t 的條件下,考察乙硫氮用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖5。

圖5 乙硫氮用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig.5 Results of sodium diethyldithiocarbamate dosage on lead rough concentrate index

由圖5 可知,隨著乙硫氮用量的增加,鉛粗精礦鋅品位和回收率均略有升高,鉛品位下降,鉛回收率升高。綜合考慮,確定乙硫氮用量為50 g/t。

2.2.5 2 號油用量試驗

2 號油起泡能力強,能生成大小均勻、黏度中等和穩(wěn)定性合適的氣泡,是我國應(yīng)用最廣泛的一種起泡劑。在磨礦細(xì)度-0.074 mm占81%、硫酸鋅用量2 400 g/t、生石灰用量2 000 g/t、乙硫氮用量50 g/t的條件下,考察2 號油用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖6。

圖6 2 號油用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig.6 Results of No.2 oil dosage on lead rough concentrate index

由圖6 可知,隨著2 號油用量的增加,鉛粗精礦鋅品位和回收率逐漸上升,鉛品位逐漸下降,鉛回收率逐漸上升。綜合考慮,確定2 號油用量為44 g/t。

2.3 鋅粗選條件試驗

2.3.1 硫酸銅用量試驗

鉛粗選尾礦浮鋅需要加入金屬離子活化,使其浮選行為與活化劑相對應(yīng)金屬的硫化物相似,實踐中硫酸銅是硫化鋅礦物的活化劑,在硫化鋅表面形成CuS薄膜與丁胺黑藥反應(yīng)生成難溶磷酸鹽并使其上浮[13]。在丁胺黑藥用量90 g/t、2 號油用量為33 g/t條件下,考察硫酸銅用量對鋅粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖7。

圖7 硫酸銅用量對鋅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.7 Results of copper sulfate dosage o on zinc rough concentrate index

由圖7 可知,隨著硫酸銅用量的增加,鋅粗精礦鋅品位逐漸升高,作業(yè)回收率先升高后降低,當(dāng)硫酸銅用量在210 g/t 時,作業(yè)回收率最高,此時鋅粗精礦鋅品位和鋅作業(yè)回收率分別為22.66%和89.51%,鉛品位和鉛作業(yè)回收率分別為1.54%和35.74%。

2.3.2 丁胺黑藥用量試驗

丁胺黑藥的捕收性能與黃藥相似,但捕收能力弱于黃藥,而選擇性比黃藥強,特別對黃鐵礦的捕收能力很弱[14]。在硫酸銅用量210 g/t、2 號油用量22 g/t的條件下,考察丁胺黑藥對鋅粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖8。

圖8 丁胺黑藥用量對鋅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.8 Results of ammonium butyrate black dosage on zinc rough concentrate index

由圖8 可知,隨著丁胺黑藥用量的增加,鋅粗精礦中鋅作業(yè)回收率逐漸上升,鋅品位大幅下降,鉛品位略有下降,鉛作業(yè)回收率小幅上升。綜合考慮,確定丁胺黑藥用量為70 g/t,此時鋅粗精礦鋅品位和鋅作業(yè)回收率分別為32.96%和83.67%,鉛品位和鉛作業(yè)回收率分別為1.60%和35.86%。

2.4 開路試驗流程

在條件試驗的基礎(chǔ)上進行開路試驗,在開路試驗流程中鉛浮選采用1 粗2 精,鉛浮選尾礦采用1 粗3精2 掃流程選鋅,試驗流程和藥劑制度見圖9,試驗結(jié)果見表4。

表4 開路流程試驗結(jié)果Table 4 Results of the open-circuit test %

圖9 開路試驗流程Fig.9 Flowsheet of the open-circuit test

由表4 可知,鉛在1 次精選后,品位可達(dá)到58.50%,因此在后續(xù)閉路試驗中鉛浮選調(diào)整為1 次粗選,1 次精選。另外,在之前的鉛浮選試驗中發(fā)現(xiàn)鉛粗精礦中含鋅略高,需要在精選作業(yè)中使用少量鋅抑制劑;鋅在2 次精選后,品位可達(dá)到55.58%,因此確定后續(xù)閉路試驗中鋅浮選調(diào)整為1 次粗選、2 次精選、1 次掃選。為了減少礦泥對浮選的影響,擬增加使用硅酸鈉加強對礦泥的分散[15]。

2.5 全流程閉路試驗

在開路試驗的基礎(chǔ)上,對鉛鋅浮選工藝流程進行優(yōu)化并開展閉路試驗,閉路試驗流程見圖10,試驗結(jié)果見表5。

圖10 閉路試驗流程Fig.10 Flowsheet of the closed-circuit test

表5 閉路試驗結(jié)果Table 5 Results of the closed-circuit test %

由表5 可知,采用優(yōu)先浮選法,最終可獲得鉛品位65.32%、鉛回收率73.14%、銀品位1 120.00 g/t、銀回收率18.17%的鉛精礦及鋅品位51.36%、鋅回收率86.03%、銀品位262.00 g/t、銀回收率14.85%的鋅精礦。

3 結(jié) 論

(1)黑龍江某鉛鋅礦石鉛品位1.64%、鋅品位3.53%、伴生銀品位101.10 g/t。金屬礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦,少量黃銅礦、黃鐵礦和磁鐵礦。鉛、鋅物相分析結(jié)果表明,硫化鉛占總鉛66.23%,非硫化態(tài)的鉛復(fù)雜組分偏多;硫化鋅占總鋅81.45%,礦石綜合氧化程度較高。礦石結(jié)構(gòu)主要為他形粒狀結(jié)構(gòu),其次為交代結(jié)構(gòu)和包含結(jié)構(gòu),礦石構(gòu)造主要為浸染狀、塊狀和細(xì)脈狀。

(2) 采用鉛優(yōu)先浮選流程,在磨礦細(xì)度為-0.074 mm占81%的條件下,以硫酸鋅和生石灰為抑制劑、乙硫氮為捕收劑,經(jīng)1 粗1 精選鉛,得到鉛品位65.32%、銀品位1 120.00 g/t、鉛回收率73.14%、銀回收率18.17%、含鋅4.30%、鋅回收率2.06%的鉛精礦,選鉛尾礦以硫酸銅為活化劑、丁胺黑藥為捕收劑經(jīng)1 粗2 精1 掃選鋅,獲得了鋅品位51.36%、銀品位262.00 g/t、鋅回收率86.03%、銀回收率14.85%、含鉛2.52%、鉛回收率9.78%的鋅精礦。試驗結(jié)果可為該礦地質(zhì)評價和同類型礦石開發(fā)利用提供參考。