夏忠勇 宋永胜 李文娟 陈 勇

(北京有色金属研究总院)

电位调控浮选是今后浮选技术的发展方向之一，其中的原生电位浮选(Origin Potential Flotation，OPF)工艺自提出后在国内多家矿山获得了很好的应用效果，显示出了电位调控浮选技术的巨大价值［1-2］。

我国西部高原地区铅锌矿资源储量大，但大多地处偏远，缺水缺电，生态脆弱。目前这些铅锌矿资源大都采用传统浮选工艺处理，生产成本高，对环境污染重，伴生有益元素综合回收程度低。OPF工艺具有选择性好、回收率高、成本低、对环境污染小、工艺简单等优点，很适合在高原地区推广应用。

高原地区空气稀薄，氧含量低，而氧作为硫化矿物表面氧化－还原反应不可缺少的一部分，对电化学调控浮选意义重大。因此，研究高海拔条件下铅锌硫化矿物的浮选电化学行为，对OPF技术在高原地区的推广和应用具有重要作用。

本研究考察高原环境中方铅矿、闪锌矿单矿物在不同pH下分别以玛瑙球和钢球为磨矿介质时的原生矿浆电位、可浮性以及两种单矿物的人工混合矿在适宜pH下分别以玛瑙球和钢球为磨矿介质时的原生电位浮选分离效果，并与平原地区进行对比，为OPF工艺在高原地区铅锌矿山的应用提供理论依据。

1 试样和药剂

将取自青海锡铁山铅锌矿的方铅矿、闪锌矿样品破碎至－0.5 mm，手选除杂后作为单矿物试样。经化学分析，方铅矿、闪锌矿单矿物试样的纯度分别为94.9%，95.5%，其中闪锌矿含铁11.3%，为铁闪锌矿。

人工混合矿试样由两种单矿物试样按1∶1的质量比配成。

试验所用药剂包括缓冲溶液用试剂 NaAC、 HAC、Na2HPO4、KH2PO4、NaHCO3、NaOH、KCl，捕收剂乙硫氮［3］，起泡剂丁基醚醇。除丁基醚醇为工业级外，其余药剂均为分析纯。

试验用水为用一次蒸馏水预先配制的pH缓冲溶液。缓冲溶液的配方如表1所示。

表1 缓冲溶液配方

2 试验方法

在高原地区的试验地点是海拔3 100 m的锡铁山铅锌矿，在平原地区的试验地点是海拔61 m的北京有色金属研究总院。

每次试验称取单矿物试样或人工混合矿试样4 g，与12 mL某种缓冲溶液一起装入80 mm×100 mm瓷磨罐，加入280 g玛瑙球或650 g钢球(20、15、10 mm 3种球，质量比为4∶3∶2)，于XMQ－240×90锥形球磨机上磨至试样细度为－200目占80%，迅速倒出矿浆，用梅特勒电位－pH计配L501 ORP电极测其原生电位(均换算成标准氢电位)。测完电位后用相同的缓冲溶液将矿浆冲入40 mL挂槽式浮选机，加捕收剂乙硫氮10－4mol/L搅拌3 min，加起泡剂丁基醚醇10 mg/L搅拌1 min，浮选4 min。浮选完毕后将产品过滤、烘干、称质量、化验(单矿物试验不化验)，计算矿物回收率(单矿物试验)或金属回收率(人工混合矿试验)。

3 单矿物试验

3.1 玛瑙球磨矿单矿物试验

图1、图2分别为玛瑙球磨矿时，方铅矿的原生矿浆电位和回收率随pH的变化。

由图1、图2可知，用玛瑙球磨矿时，无论是在高原地区还是在平原地区，方铅矿的原生矿浆电位均随着pH的提高而不断下降，而方铅矿的回收率均一直保持在高位，受pH的影响都很小。此外还可以看出，玛瑙球磨矿条件下，方铅矿在高原地区的原生矿浆电位始终低于在平原地区的矿浆电位，在高原地区的回收率则始终高于在平原地区的回收率。

图1 玛瑙球磨矿时方铅矿原生矿浆电位随pH的变化

图2 玛瑙球磨矿时方铅矿回收率随pH的变化

图3、图4分别为玛瑙球磨矿时，闪锌矿的原生矿浆电位和回收率随pH的变化。

由图3、图4可知，用玛瑙球磨矿时，无论是在高原地区还是在平原地区，闪锌矿的原生矿浆电位和回收率都随着pH的提高而不断下降，其中闪锌矿的回收率在pH达到6.66后分别降到了13%和22%以下。此外还可以看出，玛瑙球磨矿条件下，闪锌矿在高原地区的原生矿浆电位和回收率都始终比在平原地区时低。

图3 玛瑙球磨矿时闪锌矿原生矿浆电位随pH的变化

图4 玛瑙球磨矿时闪锌矿回收率随pH的变化

对比图2和图4可知，用玛瑙球磨矿时，在pH=12.98条件下，方铅矿和闪锌矿的可浮性差异最显著，而高原环境可使两者的可浮性差异进一步加大——平原环境中方铅矿的回收率为91.39%，闪锌矿的回收率为6.32%，两者相差85.07个百分点，而高原环境中方铅矿的回收率为95.63%，闪锌矿的回收率为3.66%，两者差距增大到91.97个百分点。因此，用玛瑙球磨矿时，控制pH为12.98可使方铅矿和闪锌矿实现良好的原生电位浮选分离，且高原环境中两者的分离效果将更好。

3.2 钢球磨矿单矿物试验

用钢球磨矿时，钢球会与其他物体摩擦产生铁屑、Fe2+，从而影响矿浆的原生电位和浮选效果［4］。在碱性条件下，产生的铁离子将形成亲水的铁的氢氧化物，也会对浮选造成影响。

图5、图6分别为钢球磨矿时，方铅矿的原生矿浆电位和回收率随pH的变化。

由图5、图6可知，用钢球磨矿时，无论是在高原地区还是在平原地区，方铅矿的原生矿浆电位和回收率都随着pH的提高而先上升后下降，其中原生矿浆电位都在pH=6.66时达到最高值，回收率则都在pH=11.20时回收率达到最高值。此外还可以看出，钢球磨矿条件下，方铅矿在高原地区的原生矿浆电位始终低于在平原地区的矿浆电位，在高原地区的回收率则始终高于在平原地区的回收率。

图5 钢球磨矿时方铅矿原生矿浆电位随pH的变化

图6 钢球磨矿时方铅矿回收率随pH的变化

图7、图8分别为钢球磨矿时，闪锌矿的原生矿浆电位和回收率随pH的变化。

图7 钢球磨矿时闪锌矿矿浆电位随pH的变化

图8 钢球磨矿时闪锌矿回收率随pH的变化

由图7、图8可知，用钢球磨矿时，无论是在高原地区还是在平原地区，随着pH的提高，闪锌矿的原生矿浆电位都先上升后下降，并都在pH=6.66时达到最高值，而闪锌矿的回收率则在起初就分别只有40.73%和30.21%的基础上总体呈不断下降趋势，并都分别在pH=6.66和pH=12.98时降到次低值和最低值。此外还可以看出，钢球磨矿条件下，除pH=4.46时闪锌矿在高原环境中的回收率比在平原环境中的高外，pH为其他值时闪锌矿在高原环境中的原生矿浆电位和回收率都比在平原环境中的低。

对比图6和图8可知，用钢球磨矿时，在pH= 11.20条件下，方铅矿和闪锌矿在平原环境中的回收率差距可达74.05个百分点(前者为90.42%，后者为16.37%)，而高原环境可使两者的差距进一步增大到84.07个百分点(前者为95.27%，后者为11.20%)。因此，用钢球磨矿时，控制pH为11.20可使方铅矿和闪锌矿实现良好的原生电位浮选分离，且高原环境中两者的分离效果将更好。

另外，将钢球磨矿的单矿物试验结果与玛瑙球磨矿的单矿物试验结果进行比较可知，无论是在高原地区还是在平原地区，钢球磨矿时由于铁离子会干扰原生矿浆电位，因而方铅矿、闪锌矿原生电位浮选分离的效果都比玛瑙球磨矿时差。

4 人工混合矿原生电位浮选分离试验

根据对单矿物试验结果的分析，在乙硫氮用量为10－4mol/L、丁基醚醇用量为10 mg/L、玛瑙球磨矿时pH=12.98、钢球磨矿时pH=11.20的条件下对方铅矿和闪锌矿的人工混合矿试样进行原生电位浮选分离，试验结果如表2所示。

由表2可以看出:在同样的pH条件下，高原地区的原生矿浆电位都比平原地区的低，相应地，分离效果都明显比平原地区的好;在同样的海拔条件下，钢球磨矿时由于铁离子的干扰，分离效果都明显比玛瑙球磨矿时的差。这很好地验证了对单矿物试验结果的分析结论。

以上试验结果表明，在高原地区分选铅锌矿石时，可以充分利用原生电位浮选技术优先浮出方铅矿，然后用硫酸铜活化可浮性较差的闪锌矿使其得到回收。

5 结论

(1)无论是在高原地区还是在平原地区，方铅矿和闪锌矿的原生矿浆电位在用玛瑙球磨矿时均随着pH的提高而不断下降，在用钢球磨矿时则均随着pH的提高先上升后下降。

(2)无论是用玛瑙球作为磨矿介质还是用钢球作为磨矿介质，不同pH下方铅矿和闪锌矿在高原环境中的原生矿浆电位都始终低于在平原环境中的原生矿浆电位。

(3)无论是在高原地区还是在平原地区，方铅矿的回收率在用玛瑙球磨矿时受pH的影响都很小且一直保持在高位，在用钢球磨矿时则都随着pH的提高先上升后下降，而闪锌矿的回收率在用玛瑙球和钢球磨矿时都随着pH的提高呈不断下降趋势。

(4)无论是用玛瑙球作为磨矿介质还是用钢球作为磨矿介质，不同pH下方铅矿在高原环境中的回收率都始终高于在平原环境中的回收率，闪锌矿的回收率则恰好相反。

(5)以上规律表明，通过控制矿浆pH可以有效实现方铅矿和闪锌矿的原生电位浮选分离，并且用玛瑙球作为磨矿介质的分离效果要优于用钢球作为磨矿介质时的分离效果，而高原环境将使分离效果比平原环境中更佳。方铅矿和闪锌矿人工混合矿样的原生电位浮选分离试验证实了这一点。

［1］ 覃文庆，姚国成，顾帼华，等.硫化矿物的浮选电化学与浮选行为［J］.中国有色金属学报，2011，21(10):2673-2676.

［2］ 顾帼华，胡岳华，徐 竞，等.方铅矿原生电位浮选及应用［J］.矿冶工程，2002，22(4):30-32.

［3］ 顾帼华.硫化矿在磨矿—浮选矿浆中的氧化－还原反应与原生电位浮选［D］.长沙:中南大学，1998.

［4］ 李文娟，宋永胜，姚国成.铅锌铁硫化矿磨矿过程中的矿浆电位［J］.有色金属，2009，61(4):106-107.