云南某高硫铅锌矿浮选分离工艺研究

2023-01-06胡陈强郎召有高连启崔艳芳魏茜焦芬

矿产综合利用 2022年5期

胡陈强，郎召有，高连启，崔艳芳，魏茜，焦芬

（1.中南大学资源加工与工程学院，湖南长沙 410083；2.驰宏科技工程股份有限公司，云南曲靖 655000）

我国铅锌矿资源十分丰富，以硫化矿为主，但贫矿多富矿少，矿石类型复杂，伴生成分多[1-2]。高硫铅锌矿是一种常见的铅锌矿床类型，在我国分布广泛，工业生产中通常采用优先浮选的方法来分离铅锌，并回收贵金属[3-4]，但由于矿物共生复杂，许多因素会对矿物分离产生影响，产品分选往往达不到理想的效果。因此，研究高效分选浮选药剂对于矿物分选十分重要。目前，选择性好的绿色高效浮选捕收剂一直是选矿工作者们的研究热点，常见的铅锌捕收剂有乙硫氮、丁铵黑药和丁黄药，一些新型捕收剂有BK906、BK90G、3418A和LW-01等[5-7]。本文以云南某高硫铅锌矿为研究对象，采用由硫代甲酸盐和羧酸酯组成的铅捕收剂HQ-Pb和由硫代磷酸盐和硫酚组成的锌捕收剂HQ-Zn进行浮选实验研究，实验取得了良好的分选效果，为铅锌分离浮选生产提供一定的参考依据。

1 矿石性质

矿石中的金属矿物主要为黄铁矿(含少量白铁矿)、毒砂、雄黄、方铅矿、闪锌矿，脉石矿物主要为高岭石、石英、绿泥石、绢云母等，以及长石、菱铁矿、方解石等。矿石的多元素化学分析结果见表1，铅、锌化学物相分析结果见表2。

表1 主要化学成分分析/%Table 1 Analysis of main chemical components

由表1可知，矿石中最具回收价值的元素是Pb和Zn，含量分别为Pb 2.98%、Zn 2.79%；贵金属有Ag、Au和In，其中S含量高达27.79%。在所有化学组分中含量最高，矿石属于高硫矿石；Fe含量高达24.83%，排名第二。

由表2可知，铅主要赋存于硫化物方铅矿中，约占总铅的79.86%；其次为铅矾等硫酸铅，约占总铅的5.49%；白铅矿等碳酸铅约占9.82%；铅铁矾约占总铅的4.83%。按可以回收的方铅矿算，铅的理论最大回收率为79.86%。锌主要以硫化锌的形式存在，约占总锌的86.11%；其次为锌铁尖晶石等难溶锌，约占总锌的6.50%；再次为硫酸锌和砷酸锌，分别约占总锌的5.77%；氧化锌的含量和占比都较低，按可以回收的闪锌矿来算，锌的理论最大回收率为86.11%。

表2 原矿铅物相和锌物相结果Table 2 Results of lead phase and zinc phase of raw ore

2 实验方法

高硫铅锌矿浮选流程主要有优先浮选、混合-优先浮选、部分混合浮选、等可浮浮选等[2,8]。根据矿石性质，结合现场实际生产和前期方案探索实验结果，考虑到优先浮选流程简单，且精矿产品中的互含低等优点，本文采用优先浮选的原则流程，按铅、锌顺序优先浮选，其中铅两次粗选，分段抑制黄铁矿，合并粗精矿进行三次精选，锌一次粗选三次精选。

3 结果与讨论

3.1 磨矿细度实验

铅锌优先浮选磨矿细度实验流程见图1，实验结果见图2。

图1 磨矿细度实验流程Fig.1 Test process of grinding fineness

图2 磨矿细度实验结果Fig.2 Test results of grinding fineness

由图2可知，随着磨矿细度的增加，铅粗精矿中铅回收率和品位先逐渐下降，后基本保持不变，锌回收率逐渐上升，锌品位逐渐下降。由于铅粗精矿中铅回收率和含锌量差别较小，确定磨矿细度为-0.074 mm 76.19%。

3.2 铅粗选条件实验

3.2.1 铅粗选石灰用量

按图1流程，磨矿细度为-0.074 mm 76.19%，考查铅粗选石灰用量，结果见图3。随着石灰用量的增加，矿浆碱性逐渐增强，对黄铁矿的抑制作用增强，硫回收率逐渐下降，铅回收率基本不变，硫品位逐渐下降，铅品位逐渐上升。石灰用量从7000 g/t增加到9000 g/t ，效果不大，因此选择石灰用量为7000 g/t。

图3 铅粗选石灰用量实验结果Fig.3 Test results of lime dosage for rough selection of lead

3.2.2 铅粗选捕收剂种类和比例

在磨矿细度为-0.074 mm 76.19%，石灰用量为7000 g/t，锌抑制剂为硫酸锌+碳酸钠（1400+700）g/t的条件下，考查铅捕收剂种类。由图4可知，分别采用乙硫氮+丁铵黑药（40+20）g/t、HQ-Pb+丁铵黑药（40+20）g/t、乙黄药+丁铵黑药（40+20）g/t、乙黄药+乙硫氮+丁铵黑药（20+20+20）g/t为铅捕收剂时，铅粗精矿中铅回收率分别为80.14%、83.60%、40.54%、81.77%，锌回收率分别为20.69%、22.36%、9.99%、24.69%。由于乙黄药捕收能力较弱，乙黄药+丁铵黑药作为铅捕收剂时，铅粗精矿中铅、锌回收率极低。相比之下，使用HQ-Pb+丁铵黑药作为铅捕收剂时，铅回收率最高，捕收能力较好。结合浮选现象，使用HQ-Pb+丁铵黑药时，铅上浮速度明显加快，含硫量低。

固定铅捕收剂用量为30 g/t，考查铅捕收剂中HQ-Pb和丁铵黑药的比例。由图5可知，当HQPb占比分别为33%、50%、67%、100%时，铅粗精矿中铅回收率分别为77.61%、80.12%、82.36%、79.63%，铅粗精矿中锌回收率分别为18.23%、19.58%、17.44%、16.81%。随着捕收剂中HQPb占比增加，铅、锌回收率先增大后减小，铅品位略微上升，表现出HQ-Pb对铅良好的捕收能力。当铅捕收剂剂为中HQ-Pb占比67%时，铅粗精矿中铅回收率较高、含锌较低，故确定HQPb∶丁铵黑药比例为 2∶1。

图5 铅捕收剂中HQ-Pb占比实验结果Fig.5 Test results of the proportion of HQ-Pb in lead collectors

3.2.3 铅粗选捕收剂用量实验

其他条件不变，考查铅捕收剂HQ-Pb+丁铵黑药用量。由图6可知，随着HQ-Pb+丁铵黑药用量的下降，粗精矿产率呈下降趋势，铅粗精矿中铅回收率基本持平，而锌回收率明显下降。当HQPb+丁铵黑药总用量为30 g/t时，铅粗精矿中铅回收率较高、含锌较低。因此，确定HQ-Pb+丁铵黑药总用量为30 g/t。

图6 铅捕收剂用量实验结果Fig.6 Test results of lead collector dosage

3.2.4 铅粗选锌抑制剂比例和用量实验

参考现场生产的药剂制度和相关文献[9]，采用硫酸锌+碳酸钠（2∶1）、硫酸锌+碳酸钠（1∶1）、硫酸锌+亚硫酸钠（2∶1）、硫酸锌作为锌抑制剂，用量均为2100 g/t时，实验结果见图7，铅粗精矿中铅回收率分别为82.70%、82.76%、80.43%、80.48%，铅粗精矿中锌回收率分别为20.51%、24.17%、23.22%、24.48%。当抑制剂为硫酸锌与碳酸钠组合，比例为2∶1时，铅粗精矿中铅回收率较高、含锌较低，表现出较好的抑制作用，选择该组合抑制剂作为最终锌抑制剂。

图7 锌抑制剂种类实验结果Fig.7 Test results of zinc inhibitor types

其他条件不变，考查锌抑制剂硫酸锌+碳酸钠（比例为2:1）用量。由图8可知，随着硫酸锌+碳酸钠总用量的增加，铅粗精矿中锌回收率和锌品位逐渐下降，铅回收率略有下降，铅品位逐渐上升，综合考虑选择硫酸锌+碳酸钠总用量为2100 g/t。

图8 锌抑制剂用量实验结果Fig.8 Test results of zinc inhibitor dosage

3.3 锌粗选条件实验

3.3.1 锌粗选活化剂用量实验

锌粗选需添加硫酸铜活化被抑制的闪锌矿。为提高锌精矿质量，仍需添加石灰抑制黄铁矿。通过实验确定锌粗选石灰用量为1000 g/t，在此条件下考查锌硫酸铜用量。由图9可知，随着硫酸铜用量的增加，锌粗精矿中锌品位逐渐下降，锌回收率逐渐增高，当硫酸铜用量高于500 g/t时，锌回收率基本保持不变。因此选择硫酸铜用量500 g/t。

图9 硫酸铜用量实验结果Fig.9 Test results of copper sulfate dosage

3.3.2 锌粗捕收剂用量实验

相对于乙硫氮、丁铵黑药和丁黄药，新型锌捕收剂HQ-Zn具有选择性好、上浮速度快等优点，因此选锌部分使用HQ-Zn作为捕收剂，并考查其用量。由图10可知，随着捕收剂用量的上升，锌回收率和品位先增加后降低再增加，当捕收剂用量达到60 g/t后捕收作用相当，回收率和品位相差不大，为降低药剂成本，最终选择锌捕收剂HQ-Zn用量为60 g/t。