宋寶旭,陳明波,崔 波,王恩雷
(1.遼寧科技大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,遼寧 鞍山 114051;2.遼寧省金屬礦產(chǎn)資源高效采選與利用工程技術(shù)研究中心,遼寧 鞍山 114051;3.云南錫業(yè)股份有限公司 卡房分公司,云南 個舊 661000)
銀是最常見的貴金屬,具有不可比擬的流通性、稀罕性和穩(wěn)定性,一直是國家戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)儲備的主體,廣泛應(yīng)用于首飾和現(xiàn)代高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中。據(jù)不完全統(tǒng)計,我國銀資源儲量的80%來自于銅鉛鋅等有色金屬硫化礦床[1]。對于硫化礦床中的伴生銀礦物,普遍采用浮選法,在保證主金屬回收的前提下,同步富集銀礦物,工藝參數(shù)制定也一直以主金屬的回收情況為主,銀回處于從屬地位[2]。長期以來,由于缺少科學(xué)的指標(biāo)評價體系和針對性的強(qiáng)化措施,各大礦山伴生銀礦物的回收往往處于隨意狀態(tài),銀回收水平參差不齊,有些可達(dá)80%以上,有些又不足60%[3]。
對于含銀的銅鉛鋅多金屬硫化礦石,回收的目標(biāo)礦物主要是銅、鉛、鋅等主金屬礦物,通常得到銅精礦、鉛精礦、鋅精礦等產(chǎn)品,銀主要同步富集在各個精礦中[4]。如何在保證主金屬回收完全的前提下,盡可能提高銀在各精礦產(chǎn)品中的回收率,特別是在計價高的銅鉛精礦和鉛精礦中的回收率,一直是礦物加工領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
對于伴生銀礦物的強(qiáng)化回收,在流程結(jié)構(gòu)方面,混合浮選流程雖然銀在混合精礦中的回收率高,但分離時極易分散,導(dǎo)致銀在銅鉛精礦中的富集并不集中,而優(yōu)先浮選更易獲得銀含量較高的銅鉛精礦,產(chǎn)品價值也更高,但要密切關(guān)注抑制劑對銀浮選行為的影響[5-6];在浮選藥劑方面,捕收劑選擇主要取決于主金屬的種類,常用的捕收劑包括黑藥類、硫氮類、黃藥類、硫氨酯類等,對銀的捕收能力強(qiáng)弱差別很大,導(dǎo)致各大礦山銀回收情況也參差不齊。抑制劑選擇主要取決于各有價元素的回收順序,當(dāng)需要抑制銅礦物時,抑制劑包括氰化物、硫化鈉等,當(dāng)需要抑制鉛礦物時,抑制劑包括腐植酸鈉、重鉻酸鹽等,當(dāng)需要抑制鋅礦物時,抑制劑包括硫酸鋅、亞硫酸鈉等,當(dāng)需要抑制硫礦物時,抑制劑包括石灰等,當(dāng)上述各類抑制劑的選擇與銀的浮選回收發(fā)生矛盾時,由于缺少針對性的解決辦法,只能犧牲伴生銀的回收情況[7-9]。
本文以某含銀銅鉛多金屬硫化礦為研究對象,通過銀工藝礦物學(xué)研究、磨礦工藝強(qiáng)化、藥劑制度優(yōu)化三個角度,對原生產(chǎn)流程的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化,在保證銅鉛金屬回收完全的前提下,強(qiáng)化對伴生銀礦物的回收,實(shí)現(xiàn)了銀在銅鉛精礦中最大限度的富集,相關(guān)技術(shù)手段和方法可為國內(nèi)外同類礦山提供借鑒。
原礦主要元素分析結(jié)果:w(Cu)=0.75%,w(Pb)=2.07%,w(Fe)=18.23%,w(S)=13.55%,w(WO3)=0.02%,w(Bi)=0.06%,w(As)=0.14%,w(SiO2)=20.17%,w(CaO)=12.86%,w(Al2O3)=2.68%,w(ΜgO)=3.86%,w(K2O)=0.76%,w(Na2O)=0.23%,w(TiO2)=0.23%,Ag含量為77.21 g/t。原礦中銅、鉛含量分別為0.75%、2.07%,屬高品位銅鉛共生礦石。
銅鉛物相分析結(jié)果見圖1。銅、鉛分別主要以黃銅礦、方鉛礦等原生硫化礦形式存在,占有率分別為73%和75%左右。值得注意的是,部分銅以次生硫化礦形式存在,水解后會產(chǎn)生水溶銅離子,易對銅鉛浮選過程造成不利影響。
圖2 銀在原礦中的主要賦存狀態(tài)Fig.2 SEΜ image of silver in raw ore
圖1 銅鉛物相分析結(jié)果Fig.1 Copper and Lead phases
原礦銀含量為77.21 g/t,達(dá)到了銀礦床的最低開采品位要求,屬與硫化礦共生的銀礦床,銀的賦存狀態(tài)見圖2。礦石中的銀礦物主要賦存形式有2種:輝銀礦等獨(dú)立銀礦物形式、以硫化鉛礦物為載體的載體銀礦物形式。
采用礦物自動分析檢測系統(tǒng)(Automated mineral identification and characterization system,AΜICS),對銀在原礦各礦物中的分配率進(jìn)行分析和測定,結(jié)果見表1。以方鉛礦等硫化鉛礦物為載體的銀分配率為57.67%,以輝銀礦等獨(dú)立銀礦物形式存在的銀分配率為19.13%,以硫化銅礦物為載體的銀分配率為4.26%,三者合計即為銅鉛精礦中的銀理論回收率(81.06%)。此外,以黃鐵礦為載體的銀和以脈石礦物為載體的銀分配率分別為8.41%和9.98%,這部分銀將會損失在尾礦中。
表1 銀在原礦各礦物中的分配率測定結(jié)果Tab.1 Μeasured distribution rates of silver in raw ores
由于原礦銅鉛品位較高,原工藝采用“銅優(yōu)先浮選-鉛浮選”的流程結(jié)構(gòu),各工藝參數(shù)詳見圖3。原工藝的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占65%,磨礦同時加入石灰調(diào)漿至礦漿pH值為10。磨礦后,首先加入鉛抑制劑,然后采用常用的硫胺酯類捕收劑Z200做銅捕收劑,經(jīng)一粗兩精兩掃的流程結(jié)構(gòu)后,獲得含銀銅精礦,銀銅浮選尾礦繼續(xù)加入石灰調(diào)漿至礦漿pH值為約12,加入乙硫氮做鉛捕收劑,經(jīng)一粗三精兩掃的流程結(jié)構(gòu)后,獲得含銀鉛精礦。
圖3 原生產(chǎn)工藝流程圖Fig.3 Original production process
按照上述流程和藥劑制度,進(jìn)行了浮選驗(yàn)證試驗(yàn),試驗(yàn)指標(biāo)見表2。含銀銅精礦和含銀鉛精礦中的累積回收率為76.57%,略低于銀的理論回收率81.06%,表明在原工藝流程的選別條件下,銀回收率仍有一定的上升空間。
對于獨(dú)立銀礦物,可浮性明顯優(yōu)于銅礦物和鉛礦物,主要與硫化銅礦物富集在銅精礦中,因此獨(dú)立銀礦物的浮選強(qiáng)化回收將主要集中在銅優(yōu)先浮選作業(yè);對于載體銀礦物,主要與硫化鉛礦物富集在鉛精礦中,因此載體銀礦物的浮選強(qiáng)化回收將主要集中在鉛浮選作業(yè)。
2.2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn) 對于伴生銀的多金屬硫化礦,當(dāng)嵌布粒度大于10 μm的銀礦物累積含量占60%以上時,通過強(qiáng)化磨礦可以使銀礦物解離暴露,從而顯示銀礦物自身的浮選特征[10-11]。對于本礦石,原生產(chǎn)工藝的磨礦細(xì)度控制在-0.074 mm占65%左右,這是根據(jù)銅鉛礦物的單體解離情況來確定的,并未考慮到銀礦物、特別是獨(dú)立銀礦物的解離情況?;诖耍紫冗M(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn),對不同磨礦細(xì)度下的原礦,開展了銅優(yōu)先浮選的小型試驗(yàn),試驗(yàn)條件與原工藝流程一致,即在磨礦的同時加入石灰,調(diào)整礦漿pH值至10左右,然后加入鉛抑制劑8 000 g/t和銅捕收劑Z200為150 g/t,試驗(yàn)流程為一粗一掃,得到的銅粗精礦試驗(yàn)結(jié)果見圖4。
表2 原工藝流程的浮選驗(yàn)證試驗(yàn)指標(biāo)Tab.2 Flotation verification test indexes of original production process
圖4 磨礦細(xì)度影響的試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Effects of ore grinding fineness
在磨礦細(xì)度達(dá)到-0.074 mm占65%時,銅在銅粗精礦中的回收率基本穩(wěn)定在70%左右,鉛的占有率也基本穩(wěn)點(diǎn)在10%左右,這證明了原生產(chǎn)工藝確定的磨礦細(xì)度合理性。然而,對于銀礦物,隨著磨礦細(xì)度的進(jìn)一步增加,銀在銅粗精礦中的回收率由不足20%進(jìn)一步提高至20%以上,表明增加磨礦細(xì)度可使部分嵌布粒度大于10 μm銀礦物進(jìn)一步解離。綜合考慮到銀的強(qiáng)化回收,后續(xù)試驗(yàn)的磨礦細(xì)度均調(diào)整為-0.074 mm占75%。
2.2.2 獨(dú)立銀礦物浮選強(qiáng)化回收 銅優(yōu)先浮選是本流程的第一道選別作業(yè),由于輝銀礦等獨(dú)立銀礦物的可浮性要明顯優(yōu)于銅、鉛礦物,因此獨(dú)立銀礦物的浮選強(qiáng)化回收也主要集中在此作業(yè)。對于輝銀礦為主的獨(dú)立銀礦物,在浮選過程中是可以顯示自身的浮選行為特征的。已有研究表明,輝銀礦在pH為9~10的弱堿性介質(zhì)下可浮性較好,而在pH大于11的強(qiáng)堿介質(zhì)下可浮性明顯降低[12]。與此同時,在多種硫化礦常用的浮選藥劑中,丁銨黑藥更易吸附在輝銀礦表面,對銀礦物具有更好的捕收性能[13]?;诖耍阢~優(yōu)先浮選作業(yè),重點(diǎn)考查了礦漿pH值和捕收劑種類對銀回收率的影響,浮選流程為一粗一掃,試驗(yàn)結(jié)果見圖5和圖6。
圖5 礦漿pH值影響的試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Effects of pH values of ore pulp
圖6 捕收劑種類影響的試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Effects of different collectors
原工藝流程礦漿pH值為10,此時雖然銅粗精礦中銅回收率和鉛占有率已經(jīng)達(dá)到了最佳值,但銀回收率卻明顯低于礦漿pH為8左右的弱堿性介質(zhì)。綜合考慮,建議銅優(yōu)先浮選作業(yè)的礦漿pH值調(diào)整為8。
在礦漿pH值調(diào)整為8的弱堿性介質(zhì)以后,與原工藝流程只使用Z200做捕收劑相比,適當(dāng)加入丁銨黑藥做捕收劑,有助于銀回收率的進(jìn)一步提高,基于此,確定在原有藥劑體系基礎(chǔ)上,新增丁銨黑藥做捕收劑,并確定Z200和丁銨黑藥用量為120 g/t和40 g/t。
2.2.3 載體銀礦物浮選強(qiáng)化回收 本礦石除獨(dú)立銀礦物以外,仍有大量以方鉛礦為載體的載體銀礦物,將隨方鉛礦在鉛浮選作業(yè)一并富集。基于此,載體銀礦物的強(qiáng)化回收也將集中在鉛浮選作業(yè)進(jìn)行,并重點(diǎn)考查了礦漿pH值和捕收劑種類對銀回收率的影響,試驗(yàn)結(jié)果見圖7和圖8。
與獨(dú)立銀礦物不同,在鉛浮選作業(yè),銀作業(yè)回收率隨礦漿pH值的變化趨勢與鉛一致。這主要是由于載體銀礦物主要以方鉛礦為載體,呈現(xiàn)的也主要是主金屬鉛礦物的浮選特征??紤]到對硫礦物最大限度的抑制,從而使鉛粗精礦中鉛、銀品位最大化,建議鉛浮選作業(yè)的礦漿pH值為12。
圖7 礦漿pH值影響的試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Effects of pH values of ore pulp
圖8 捕收劑種類影響的試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Effects of different collectors
礦漿pH值為12的強(qiáng)堿性介質(zhì)下,丁銨黑藥的捕收性能較弱堿性介質(zhì)時明顯降低。在同等用量條件下,鉛銀無論品位還是回收率,均明顯低于乙硫氮。綜合考慮,建議仍采用乙硫氮做鉛捕收劑,并確定用量為80 g/t。
2.2.4 全流程綜合試驗(yàn)指標(biāo) 根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果,最終確定的銀強(qiáng)化回收工藝流程如圖9,綜合試驗(yàn)指標(biāo)見表3。與原工藝流程的浮選驗(yàn)證試驗(yàn)指標(biāo)相比,含銀銅精礦的銀回收率由17.22%提高至22.85%,含銀鉛精礦的銀回收率仍可穩(wěn)定在59%左右,銀總回收率由原來的76.57%提高至81.18%,與表1工藝礦物學(xué)推測的銀理論回收率81.06%基本一致,表明銀礦物經(jīng)浮選強(qiáng)化回收后,已基本回收完全。
本文以某含銀銅鉛多金屬硫化礦為研究對象,工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)銀分別以輝銀礦等獨(dú)立銀礦物形式和以硫化鉛礦物為載體的載體銀礦物形式存在。選礦小型試驗(yàn)首先在原有“銅優(yōu)先浮選-鉛浮選”的生產(chǎn)流程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,調(diào)整磨礦細(xì)度為-0.074 mm占75%,使部分嵌布粒度大于10 μm銀礦物進(jìn)一步解離。在銅優(yōu)先浮選時,對以輝銀礦為主的獨(dú)立銀礦物進(jìn)行了強(qiáng)化回收,將礦漿由原來的pH值為10左右的強(qiáng)堿性調(diào)整至pH值為8左右的弱堿性,同時加入丁銨黑藥,使銀在含銀銅精礦中的回收率明顯提高。在鉛浮選時,由于載體銀礦物的回收率主要取決于鉛礦物,確定礦漿pH值為12,并選擇在強(qiáng)堿條件下對鉛礦物選擇性好的乙硫氮做捕收劑,繼續(xù)保證了鉛銀的同步富集。試驗(yàn)結(jié)果表明,銀在銅銀精礦中的總回收率提高了5個百分點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了共生銀礦物的強(qiáng)化回收。
圖9 銀強(qiáng)化回收全工藝流程Fig.9 Technological process for enhanced silver recovery
表3 銀強(qiáng)化浮選后的浮選閉路試驗(yàn)指標(biāo)Tab.3 Closed-circuit flotation test indexes after enhanced silver floating