韋連軍 陳燕清 雷滿奇 廖幸錦，2

(1.廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)測試研究中心，南寧 530023；2.廣西大學(xué) 資源環(huán)境與材料學(xué)院，南寧 530004)

在有色金屬礦產(chǎn)資源中，銅鉛鋅多金屬礦雖分布廣泛，但因其金屬種類繁多，礦石性質(zhì)復(fù)雜，且具有貧、雜、細(xì)等特點(diǎn)，一直是選礦技術(shù)難題[1-5]。為了能夠獲得較為理想的選別指標(biāo)，目前大多數(shù)銅鉛鋅多金屬礦通過優(yōu)化浮選工藝來提高銅鉛鋅礦的分離效率[6-9]。

廣西蒼梧的銅鉛鋅多金屬硫化礦中有價(jià)金屬種類多，分別為銅、鉛、鋅、銀等，礦石中銅鋅礦物互為包裹且交代共生，在采用“銅鉛混合浮選—銅鉛分離—尾礦選鋅”工藝進(jìn)行銅、鉛、鋅的選礦分離與富集時(shí)，在高堿條件下選用常規(guī)浮選藥劑制度獲得的分選指標(biāo)并不理想，將近30%的鋅量損失在銅鉛混合精礦中，導(dǎo)致后續(xù)銅、鉛精礦指標(biāo)不合格，造成資源的極大浪費(fèi)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益受損。鑒于此，以該復(fù)雜多金屬礦為研究對象，研究采用實(shí)驗(yàn)室新合成鋅抑制劑CZ-002和新型捕收劑CY-2A進(jìn)行銅鉛鋅的浮選富集試驗(yàn)，獲得了較好的銅鉛鋅分離指標(biāo)，為該類型多金屬硫化礦的分選提供了一定的研究基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用銅鉛鋅硫化礦來自廣西蒼梧，呈塊狀。首先挑選出代表性塊狀樣品用于巖礦鑒定，其余樣品經(jīng)破碎、混勻、縮分、干燥等處理后進(jìn)行分析測試及試驗(yàn)等。試驗(yàn)使用的主要設(shè)備見表1。

表1 主要試驗(yàn)設(shè)備

1.1 礦石多元素分析及化學(xué)物相分析

礦石主要元素分析結(jié)果見表2，銅、鉛、鋅的物相分析結(jié)果見表3。

表2 試樣主要化學(xué)成分分析

表3 試樣中銅、鉛、鋅的物相分析

從表2結(jié)果可知，礦石中有價(jià)元素銅品位為0.42%、鉛品位為1.77%、鋅品位為2.89%，伴生有貴金屬銀，品位為83.61 g/t；此外，銅、鉛、鋅主要以硫化物形式存在，其中硫化銅占總銅98.97%，硫化鉛占90.35%，硫化鋅占93.54%，氧化相和其他相的占比較少。

1.2 礦物組成及嵌布特性

礦物的X衍射圖見圖1，主要礦物的嵌布特征見圖2。

圖1 試樣的X衍射圖譜Fig.1 X-ray diffraction pattern of the test sample

a.F-黃鐵礦，G-黃銅礦，H-閃鋅礦，I-乳滴狀黃銅礦 b.G-黃鐵礦，H-閃鋅礦，J-方鉛礦，I-乳滴狀黃銅礦圖2 黃銅礦與閃鋅礦共生Fig.2 Chalcopyrite intergrowth with sphalerite

礦石主要金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦和黃鐵礦，此外含少量的銅藍(lán)和毒砂；脈石組分主要為石英、絹云母、螢石、白云石、高嶺石、綠泥石，微量礦物為菱錳礦、赤鐵礦、黑云母、方解石、榍石等。

礦石中主要礦物的嵌布特征分析表明(圖2a和圖2b)，黃銅礦與方鉛礦關(guān)系密切，有時(shí)與閃鋅礦共生，包含在閃鋅礦中，部分呈乳滴狀分布于閃鋅礦晶體中，少量呈他形粒狀不均勻地分布于礦石中，黃銅礦粒度最小為0.001 mm，多在0.01～0.15 mm。方鉛礦多與閃鋅礦、黃銅礦交代共生，同時(shí)充填于閃鋅礦、黃銅礦的裂隙中，呈不規(guī)則粒狀、他形粒狀，粒度最小為0.005 mm，最大為2.5 mm，常見在0.03～0.8 mm，其次在0.8～1.5 mm。

閃鋅礦主要與方鉛礦交代共生，有時(shí)互相包含不規(guī)則的微細(xì)粒，多數(shù)呈他形粒狀、細(xì)微粒狀嵌布于脈石中，少部分閃鋅礦晶體中包含少量乳滴狀黃銅礦，粒度在0.001～1 mm，常見在0.01～0.2 mm。

黃鐵礦因脆性粗粒的裂隙發(fā)育，多數(shù)呈半自形及他形粒狀、不規(guī)則狀、細(xì)微粒狀嵌布于脈石礦物中，部分呈五角十二面體、立方體嵌布在黃銅礦、方鉛礦或其邊緣，粒度最小為0.005 mm，最大為3 mm，多在0.02～1 mm。

1.3 試驗(yàn)方法

該礦石主要回收對象為銅、鉛、鋅以及伴生貴金屬銀，試驗(yàn)流程采用銅鉛混浮—銅鉛分離—鋅浮選的部分混合浮選工藝進(jìn)行回收。礦石中黃銅礦、閃鋅礦嵌布粒度較細(xì)，各硫化礦物之間、硫化物與脈石之間嵌布關(guān)系復(fù)雜，采用高堿(pH≈12)條件下添加黃藥類、黑藥類捕收劑進(jìn)行抑鋅浮選銅鉛。其中黃藥類捕收性能強(qiáng)，但選擇性較差；黑藥類捕收性能較弱，但選擇性較強(qiáng)[10-12]。本試驗(yàn)選擇在上述工藝流程的基礎(chǔ)上采用實(shí)驗(yàn)室新合成鋅抑制劑CZ-002和銅鉛混合捕收劑CY-2A進(jìn)行條件試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 銅鉛混合浮選試驗(yàn)

2.1.1 捕收劑種類條件試驗(yàn)

銅鉛混合浮選捕收劑種類對銅鉛回收有較大的影響[13]。在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量占75%、粗選鋅抑制劑種類和用量相同時(shí)，分別采用乙硫氮、Z-200和新型捕收劑CY-2A進(jìn)行對比試驗(yàn)。CY-2A為實(shí)驗(yàn)室自主合成的黑藥類捕收劑，為新增一個S支鏈的黑藥異構(gòu)體，當(dāng)S-基團(tuán)與礦物吸附時(shí)，S雙鍵夾角隨之變化角度，增強(qiáng)了捕收劑的空間位阻，使其對銅鋅的選別具有更強(qiáng)的選擇性。在捕收劑種類試驗(yàn)中，銅鉛粗選捕收劑用量為15 g/t、掃選用量5 g/t，起泡劑視泡沫情況添加，pH值約為9，試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖3 捕收劑種類條件流程圖Fig.3 Flowsheet of collector type conditions

表4 捕收劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果

表4中試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)三種捕收劑用量相同時(shí)，采用乙硫氮浮選獲得的銅鉛粗精礦中銅鉛的回收率較高，但同時(shí)會使相當(dāng)一部分鋅上浮，造成鋅的損失率較高(Zn 23.17%)。與Z-200相比，采用新型捕收劑CY-2A時(shí)銅鉛粗精礦中鋅的損失接近，但粗精礦中銅鉛品位較高，表明CY-2A對銅鉛礦物的選擇性更好。

2.1.2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

礦物的單體解離度是礦石分選的關(guān)鍵因素[14-16]，考查了磨礦細(xì)度對浮選分離的影響。試驗(yàn)中磨礦細(xì)度分別為-0.074 mm含量占60%、65%、70%、75%、80%，銅鉛捕收劑為CY-2A，粗選用量為15 g/t、掃選用量5 g/t，起泡劑視泡沫情況添加，pH值為9左右，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Test results of grinding fineness

由圖4可知，隨磨礦細(xì)度的增加，銅鉛粗精礦中銅、鉛品位呈下降趨勢，但鋅品位先略提高后緩慢下降；當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%時(shí)，銅鉛和鋅可獲得較好的分離，但在鏡下觀察發(fā)現(xiàn)該磨礦細(xì)度條件仍有少部分銅鋅尚未解離，粗精礦中含鋅較高，因此試驗(yàn)選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm含量為75%。

2.1.3 鋅抑制劑條件試驗(yàn)

試驗(yàn)采用抑鋅—銅鉛混浮工藝流程，若要高效分離銅鉛與鋅硫化礦，鋅抑制劑的選擇是關(guān)鍵。鋅抑制劑種類較多[17]，常用的主要有CaO、Na2SO3、ZnSO4等，試驗(yàn)選用的是實(shí)驗(yàn)室合成的CZ-002，主要作用為絡(luò)合銅、鉛，使閃鋅礦失活，從而達(dá)到抑制鋅的目的。用量分別為75、150、225、300 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 CZ-002用量與選礦指標(biāo)的關(guān)系曲線Fig.5 Effects of grinding fineness on the index of CZ-002 dosage

試驗(yàn)采用的鋅抑制劑CZ-002，具有較好的抑制效果，其用量在150 g/t時(shí)即可獲得Cu、Pb、Zn品位分別為7.35%、45.58%、5.57%，回收率分別為57.59%、85.39%、5.90%；此外，繼續(xù)增加CZ-002添加量，得到的銅鉛粗精礦銅鉛品位基本不變，故選用CZ-002用量為150 g/t。

2.2 銅鉛分離浮選試驗(yàn)

將2.1節(jié)中最佳條件下獲得的銅鉛粗精礦進(jìn)行三次精選，獲得的銅鉛混合精礦直接用于銅鉛浮選分離試驗(yàn)。銅鉛分離采用抑鉛浮銅方法，試驗(yàn)采用方鉛礦抑制劑重鉻酸鉀、亞硫酸鈉、水玻璃和CMC分別進(jìn)行對比研究，捕收劑采用在銅鉛分離中抑鉛浮銅性能優(yōu)異的Z-200。試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)藥劑及用量見表5。

圖6 銅鉛分離試驗(yàn)流程Fig.6 Test results of separating copper-lead

表5 銅鉛分離抑制劑種類試驗(yàn)結(jié)果

表5中試驗(yàn)結(jié)果表明，重鉻酸鉀或亞硫酸鈉+CMC銅精礦中銅作業(yè)回收率較低，鉛損失率大；而水玻璃配合CMC可獲得較高的銅回收率，且藥劑用量少。

2.3 鋅粗選試驗(yàn)

鋅浮選試驗(yàn)采用傳統(tǒng)的硫酸銅+黃藥的浮選工藝流程。

2.3.1 鋅粗選活化劑用量條件試驗(yàn)

工業(yè)上應(yīng)用最廣的鋅活化劑為硫酸銅，由于銅鉛浮選已添加石灰，在鋅的浮選試驗(yàn)中不再進(jìn)行pH調(diào)整。鋅捕收劑選丁基黃藥，用量為50 g/t，起泡劑用量視泡沫情況而定，硫酸銅用量為100、200、300、400 g/t，試驗(yàn)流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見圖8。

圖7 鋅粗選活化劑用量條件試驗(yàn)流程Fig.7 Test results of copper sulfate dosage

圖8 硫酸銅用量對選礦指標(biāo)的影響Fig.8 Effects of grinding fineness on the index of copper sulfate dosage

由圖8可知，隨著硫酸銅用量增加，鋅回收率變化不大。硫酸銅用量200 g/t時(shí)，鋅回收率95.70%；繼續(xù)增加硫酸銅用量，鋅回收率提高不明顯而鋅品位逐漸降低。鋅浮選硫酸銅用量以200 g/t為宜。

2.3.2 鋅粗選捕收劑用量條件試驗(yàn)

由圖9可知，隨著丁基黃藥用量增加，鋅回收率變化不大，但鋅品位隨著用量增加先提高后下降。綜合考慮，確定粗選丁基黃藥用量為50 g/t。

圖9 丁基黃藥用量對選礦指標(biāo)的影響Fig.9 Effects of grinding fineness on the index of butyl xanthate dosage

2.4 浮選閉路試驗(yàn)

在以上浮選條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了浮選閉路試驗(yàn)，銅鉛混合浮選作業(yè)和鋅浮選作業(yè)均為一粗二掃三精，銅鉛分離作業(yè)采用抑制鉛浮選銅，采用一粗三掃三精，精選中礦依序返回上一作業(yè)，閉路試驗(yàn)流程見圖10，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖10 浮選閉路試驗(yàn)流程Fig.10 Flowsheet of flotation closed circuit test process

表6 浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，最終閉路結(jié)果獲得銅精礦含銅22.48%、回收率70.11%；鉛精礦鉛品位57.39%、回收率84.84%；鋅精礦鋅品位51.93%、回收率88.42%。試驗(yàn)指標(biāo)良好，實(shí)現(xiàn)了礦石中主要目的組分的回收。

3 結(jié)論

1)復(fù)雜銅鉛鋅多金屬礦中銅品位0.42%、鉛品位1.77%、鋅品位2.89%，還伴生有一定貴金屬銀，品位為83.61 g/t；該多金屬礦具有銅、鋅互為包裹共生的特點(diǎn)，采用常規(guī)藥劑制度和流程分選指標(biāo)不理想。

2)試驗(yàn)采用鋅抑制劑CZ-002可以降低石灰用量，使得礦漿形成一個低堿環(huán)境抑制鋅，同時(shí)，可以減少抑制劑Na2SO3的使用。

3)新合成銅鉛捕收劑CY-2A浮選銅鉛，獲得銅鉛粗精礦再分離，銅鉛浮選尾礦選鋅，最終閉路獲得銅鉛精礦銅品位22.48%、回收率70.11%；鉛精礦鉛品位57.39%、回收率84.84%；鋅精礦鋅品位51.93%、回收率88.42%，實(shí)現(xiàn)了銅鉛鋅多金屬有效的分離，可為該類型的礦石分選提供參考。