新疆某低品位硫化鉛鋅礦石選礦試驗研究

李少平 王錦柯 張偉光 李 杰 董 法

(新疆工程學(xué)院礦業(yè)工程與地質(zhì)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830000)

鉛鋅礦石是工業(yè)發(fā)展的重要原料[1-2]。我國鉛鋅礦資源儲量豐富,但分布不均,主要集中在云南、內(nèi)蒙古、甘肅和廣東等地[3]。隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展,鉛鋅金屬需求量增加,鉛鋅礦資源短缺問題突出。提高鉛鋅礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用技術(shù),對保障我國鉛鋅資源的穩(wěn)定供應(yīng)具有重要的戰(zhàn)略意義[4-5]。

根據(jù)鉛鋅礦石的氧化程度,可將礦石分為鉛鋅硫化礦石、鉛鋅混合礦石和鉛鋅氧化礦石。其中鉛鋅硫化礦石可浮性好、泥化率低,選礦成本低,是主要的開發(fā)利用對象[6-9]。針對鉛鋅硫化礦石,常采用浮選工藝進行分離提純[10-12],包括優(yōu)先浮選[13]、混合浮選[14]、等可浮選[15]、異步浮選[16]和電位調(diào)控浮選[17]等。其中,鉛鋅礦石優(yōu)先浮選工藝流程富集比高、浮選指標(biāo)穩(wěn)定,礦石適應(yīng)性好。

新疆某低品位鉛鋅硫化礦石礦物共伴生關(guān)系復(fù)雜、嵌布粒度不均勻,本研究擬采用鉛鋅依次優(yōu)先浮選工藝開展選礦試驗,以確定該礦石適宜的選別工藝流程及藥劑制度,為同類型礦石的開發(fā)利用提供參考。

1 礦石性質(zhì)

1.1 化學(xué)組成及鉛鋅物相分析

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 Analysis results of chemical multi-element for the ores %

表2 礦石鉛物相分析結(jié)果Table 2 Analysis results of lead phase for the ores %

表3 礦石鋅物相分析結(jié)果Table 3 Analysis results of zinc phase for the ores %

由表1可知:礦石中主要有價金屬Pb、Zn的品位分別為1.04%、1.66%,屬于低品位硫化鉛鋅礦石;礦石中Ag的品位為13.8 g/t,具有一定的綜合回收價值。

由表2及表3可知:礦石中鉛、鋅主要以硫化物的形式存在,分布率分別為89.42%和95.78%;礦石中鉛和鋅的氧化程度較低,氧化鉛、鋅的分布率分別為5.77%和2.41%。浮選法主要回收礦石中的硫化礦物相,礦石中的氧化相和結(jié)合相則較難回收。

1.2 主要礦物的嵌布特征

通過鏡下觀察發(fā)現(xiàn),礦石礦物組成較簡單,金屬硫化物以黃鐵礦為主,其次為閃鋅礦和方鉛礦等;脈石礦物主要為長石、石英、方解石、云母、斜簾石和綠泥石等。

利用礦物解離分析儀(MLA)對礦石中方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦進行嵌布特征分析,結(jié)果表明:

(1)方鉛礦多為他形晶體,常呈不規(guī)則集合體分布,部分為單礦物分布,部分與黃銅礦、閃鋅礦共生形成硫化物集合體,具有共生邊結(jié)構(gòu),少量呈不規(guī)則粒狀包裹于閃鋅礦集合體中,少量呈微粒包裹于黃鐵礦晶體中。方鉛礦粒度相對較細(xì),平均粒度為0.084mm。

(2)閃鋅礦多為他形晶體,常呈不規(guī)則集合體分布,部分為單礦物分布,部分與方鉛礦、黃鐵礦、黃銅礦共生,呈硫化物集合體分布,具有共生邊結(jié)構(gòu)。少量閃鋅礦集合體中可見不規(guī)則粒狀黃銅礦或方鉛礦粒狀包裹體。閃鋅礦平均粒度為0.116 mm。

(3)黃鐵礦多為半自形—自形晶體,常呈不規(guī)則集合體分布,部分呈單礦物分布,部分與黃銅礦、閃鋅礦伴生,呈硫化物集合體分布,少量集合體內(nèi)可見方鉛礦微粒包裹體。黃鐵礦平均粒度為0.153 mm,80%以上黃鐵礦粒度大于0.049 mm。

2 試驗結(jié)果與討論

根據(jù)礦石性質(zhì),擬采用鉛鋅依次優(yōu)先浮選工藝實現(xiàn)該礦石中鉛、鋅的有效回收。

2.1 鉛浮選條件試驗

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗

為實現(xiàn)目的礦物充分單體解離,按圖1所示流程進行磨礦細(xì)度試驗,結(jié)果見圖2。

圖1 鉛粗選磨礦細(xì)度試驗流程Fig.1 Flowsheet of grinding fineness test in lead roughing

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

由圖2可知:隨著磨礦細(xì)度的增加,鉛粗精礦中鉛品位逐漸降低,而鉛回收率先升高后幾乎不變;磨礦細(xì)度的提高有利于礦物的單體解離,但過細(xì)的磨礦細(xì)度會造成鉛粗精礦含鋅過高。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm占70%時,鉛粗精礦中鉛與鋅回收率的差值達(dá)到最大75.12%,鉛鋅分離的效果最佳。因此,確定鉛粗選適宜的磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%。

2.1.2 Na2S用量試驗

按圖1所示流程,固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%,其他藥劑用量參見圖1,考察Na2S用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖3。

圖3 Na2S用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of sodium sulfide dosage on lead roughing concentrate indexes

由圖3可知:磨礦過程中加入Na2S后,鉛粗精礦中鉛和鋅的回收率增加,說明Na2S將礦石中氧化相的鉛鋅硫化,提高了組合捕收劑對鉛、鋅的捕收能力;隨著Na2S用量的增加,鉛粗精礦中鉛品位逐漸降低,而鉛回收率先增加后略微降低,鋅品位和回收率則均升高,說明過量的Na2S使組合捕收劑對鉛、鋅的選擇性變差。因此,確定鉛粗選適宜的Na2S用量為1 000 g/t。

2.1.3 CaO用量試驗

磨礦過程中加入CaO可以提高礦漿pH值,使礦漿體系呈堿性,抑制脈石礦物黃鐵礦。按圖1所示流程,固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%,Na2S用量為1 000 g/t,其他藥劑用量參見圖1,考察CaO用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖4。

圖4 CaO用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig.4 Effect of lime dosage on lead roughing concentrate indexes

由圖4可知:隨著CaO用量的增加,鉛粗精礦中鉛和鋅的品位提高,鉛的回收率先升高后幾乎不變。當(dāng)CaO用量為1 000g/t時,鉛粗精礦中鉛與鋅回收率的差值達(dá)到最大,繼續(xù)增大CaO用量,鉛粗精礦中鉛的回收率增加不明顯,而鋅的回收率繼續(xù)增加,過量的CaO使組合捕收劑對鉛、鋅的選擇性變差。因此,確定鉛粗選適宜的CaO用量為1 000 g/t。

2.1.4 ZnSO4+Na2SO3用量試驗

按圖1所示流程,固定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占70%,Na2S用量為1 000 g/t,CaO用量為1 000 g/t,其他藥劑用量參見圖1,考察ZnSO4+Na2SO3用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖5。

圖5 硫酸鋅+亞硫酸鈉用量對鉛粗精礦指標(biāo)的影響Fig.5 Effect of ZnSO4+Na2SO3dosage on lead roughing concentrate indexes

由圖5可知:隨著ZnSO4+Na2SO3總用量的增加,鉛粗精礦中鋅品位和回收率均逐漸下降,表明鉛粗選作業(yè)中閃鋅礦被組合抑制劑強烈抑制;而鉛粗精礦中鉛品位逐漸升高,鉛回收率降低。綜合考慮,確定鉛粗選適宜的ZnSO4+Na2SO3用量為(1 000+500)g/t。

2.1.5 精選方案對比試驗

鉛粗選作業(yè)所得鉛粗精礦中鉛的回收率較高,而鉛的品位較低。為進一步提高鉛精礦中的鉛品位,鉛精選作業(yè)采用CaO為調(diào)整劑、ZnSO4+Na2SO3為組合抑制劑、Z-200為捕收劑的藥劑制度,進行3次精選作業(yè)。同時,鉛精選作業(yè)需要考慮脈石礦物黃鐵礦與硫化鉛鋅礦物的嵌布粒度和共生情況,因此對鉛粗精礦進行精選方案1和方案2對比試驗。方案1為鉛粗精礦直接精選;方案2為鉛粗精礦再磨精選,磨礦細(xì)度為-0.038 mm占100%。鉛粗精礦精選方案見圖6,精選方案對比結(jié)果見表4。

圖6 鉛精選方案對比Fig.6 Comparison of lead selection schemes

表4 鉛精選方案對比試驗結(jié)果Table 4 Comparative test results of lead selection schemes %

由表4可知:方案2中鉛精礦的鉛品位和作業(yè)回收率分別為45.16%和90.17%,均大于方案1中鉛精礦的鉛品位和作業(yè)回收率,同時方案2鉛精礦中鋅品位和作業(yè)回收率分別為1.21%和10.52%,均小于方案1中鉛精礦的鋅品位和作業(yè)回收率。說明鉛粗精礦再磨至-0.038 mm占100%時,可以使鉛鋅硫充分單體解離,有助于提高浮選指標(biāo)。因此,鉛精選采用方案2,即鉛粗精礦再磨精選。

2.2 鋅浮選條件試驗

以CaO為抑制劑、CuSO4為閃鋅礦活化劑、丁基黃藥為捕收劑,采用2次粗選,開展鋅浮選條件試驗,具體流程見圖7。

圖7 鋅浮選條件試驗流程Fig.7 Flowsheet of zinc flotation condition test

2.2.1 CuSO4用量試驗

固定鋅粗選1中CaO用量為1 000 g/t、丁基黃藥用量為40 g/t,鋅粗選2中丁基黃藥用量為20 g/t,CuSO4用量為粗選1的1/2,考察CuSO4用量對鋅粗精礦浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖8。

圖8 CuSO4用量對鋅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.8 Effect of copper sulfate dosage on zinc roughing concentrate indexes

由圖8可知:隨著CuSO4用量的增加,鋅粗精礦中鋅的品位逐漸降低,而鋅的作業(yè)回收率先迅速增加后基本不變。當(dāng)CuSO4用量為(300+150)g/t時,鋅粗精礦中鋅的品位和作業(yè)回收率分別為22.80%和78.17%,繼續(xù)增加CuSO4的用量,鋅粗精礦中鋅的作業(yè)回收率增加不明顯。綜合考慮,確定鋅浮選中CuSO4的適宜用量為(300+150)g/t。

2.2.2 CaO用量試驗

固定鋅粗選1中CuSO4用量為300 g/t、丁基黃藥用量為40 g/t,鋅粗選2中CuSO4用量為150 g/t、丁基黃藥用量為20 g/t,考察粗選1中CaO用量對鋅粗精礦浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見圖9。

圖9 CaO用量對鋅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.9 Effect of lime dosage on zinc roughing concentrate indexes

由圖9可知:隨著CaO用量的增加,鋅粗精礦中鋅的品位逐漸升高,說明CaO能很好地抑制黃鐵礦,提高鋅硫的分離效果;但CaO過量時,鋅粗精礦中鋅的作業(yè)回收率逐漸下降。綜合考慮,確定鋅浮選中適宜的石灰用量為1 000 g/t。

2.3 閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上,對礦石進行閉路試驗,具體流程見圖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:經(jīng)過“2粗3精”選鉛,選鉛尾礦“2粗3精”選鋅,最終全流程閉路試驗可獲得鉛品位44.16%、鉛回收率 85.04%的鉛精礦,及鋅品位43.31%、鋅回收率92.45%的鋅精礦,較好地實現(xiàn)了鉛鋅分離回收。

3 結(jié) 論

(1)本研究礦石屬于低品位鉛鋅多金屬硫化型礦石,礦石中有價金屬鉛、鋅的品位分別為1.04%、1.66%,主要以硫化物的形式存在,氧化程度較低。

(2)礦石礦物組成較簡單,主要金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦,主要脈石礦物為長石、石英、方解石、云母、斜簾石和綠泥石等;方鉛礦粒度相對較細(xì),平均粒度0.084 mm,閃鋅礦平均粒度0.116mm,脈石礦物黃鐵礦平均粒度0.153 mm,80%以上黃鐵礦粒度大于0.049 mm。

(3)針對礦石性質(zhì),采用鉛鋅依次優(yōu)先浮選工藝,原礦經(jīng)“2粗3精”選鉛,選鉛尾礦經(jīng)“2粗3精”選鋅,全流程閉路試驗最終可獲得鉛品位44.16%、鉛回收率85.04%的鉛精礦,及鋅品位43.31%、鋅回收率92.45%的鋅精礦,較好地實現(xiàn)了鉛鋅分離回收。