杜立斌

(云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，昆明 650200)

銅鉛鋅多金屬硫化礦在我國(guó)的儲(chǔ)量豐富，是重要的金屬礦產(chǎn)資源，廣泛用于諸多領(lǐng)域。但單一易處理的銅鉛鋅礦石資源較少，多為嵌布粒度較細(xì)、共伴生關(guān)系及組成復(fù)雜的礦石，這類礦石中對(duì)銅、鉛、鋅的回收率往往偏低，大大增加了資源的開(kāi)發(fā)利用難度[1-3]。本文針對(duì)某復(fù)雜的銅鉛鋅多金屬硫化礦，為有效回收其中的銅、鉛、鋅金屬及伴生的金、銀，開(kāi)展了礦石工藝礦物學(xué)研究和選礦試驗(yàn)研究，通過(guò)采用“銅鉛混浮再分離—鋅浮選”的工藝流程[4-6]，并強(qiáng)化解決銅鉛混合精礦的有效分離問(wèn)題，最終獲得了理想的工藝指標(biāo)。通過(guò)此次試驗(yàn)研究，以期對(duì)提高復(fù)雜多金屬硫化礦資源的綜合利用有所幫助。

1 原礦性質(zhì)

該礦石中銅礦物主要為黃銅礦，鉛礦物主要為方鉛礦，鋅礦物主要為鐵閃鋅礦，金礦物有含銀自然金和極少量銀金礦；脈石礦物主要為石英、鐵白云石-白云石、方解石、高嶺土等。有價(jià)元素主要為Cu、Pb、Zn及伴生的貴金屬Au、Ag，有害元素主要為As，其含量相對(duì)較低，原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果

礦石中黃銅礦與方鉛礦嵌布粒度較微細(xì)，共生關(guān)系密切，礦石性質(zhì)復(fù)雜，而閃鋅礦的嵌布粒度相對(duì)較粗且易解離。主要的連生體為黃銅礦與脈石連生，部分為黃銅礦與方鉛礦連生。其中金主要以自然金礦物形式存在，嵌布粒度極微細(xì)，而銀的賦存狀態(tài)較復(fù)雜和分散，部分金銀以微細(xì)包裹體賦存于銅礦物、鉛礦物和閃鋅礦中。礦石中銅的物相、鉛的物相、鋅的物相分別見(jiàn)表2、3和表4。

表2 銅物相分析結(jié)果

表3 鉛物相分析結(jié)果

表4 鋅物相分析結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 銅鉛混浮試驗(yàn)

2.1.1 磨礦細(xì)度對(duì)浮選的影響

為使主要金屬礦物盡可能的單體解離，從而提高對(duì)有用礦物的回收，開(kāi)展了礦石磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)。為強(qiáng)化對(duì)銅鉛的回收，用石灰抑制黃鐵礦，亞硫酸鈉+硫酸鋅組合作鋅的抑制劑，Z-200+乙硫氮組合作銅鉛捕收劑來(lái)開(kāi)展磨礦細(xì)度試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.1 Grinding fineness test results

從圖1可以看出，當(dāng)磨礦細(xì)度在-0.074 mm的含量高于80%時(shí)，銅、鉛的回收率均下降，表明進(jìn)一步提高磨礦細(xì)度后，由于細(xì)泥含量的增加對(duì)浮選的環(huán)境造成了一定影響，綜合考慮磨礦成本、銅鉛的回收指標(biāo)等因素，銅鉛混浮時(shí)磨礦細(xì)度選擇-0.074 mm的含量占80%較適宜。

2.1.2 石灰用量對(duì)浮選的影響

添加石灰主要進(jìn)行黃鐵礦的抑制和調(diào)節(jié)礦漿的pH值，為考查不同pH值條件下對(duì)銅、鉛浮選指標(biāo)的影響情況，開(kāi)展了石灰用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 石灰用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Lime dosage test results

從圖2可以看出，添加一定量的石灰，可以有效提高銅、鉛的富集，但當(dāng)石灰的用量大于2 kg/t后，銅、鉛的回收率降低幅度增加，且不利于浮選過(guò)程中對(duì)鋅的抑制，綜合考慮，銅鉛混浮時(shí)石灰的用量選擇2 kg/t較適宜。

根據(jù)式(1)～式(11)可定量計(jì)算水泥-礦渣二元體系的水化產(chǎn)物，為便于計(jì)算，這里假定活性氧化鋁的與石膏反應(yīng)形成的鋁酸鹽相均轉(zhuǎn)化為單硫型硫鋁酸該所以式(3)、式(5)和式(11)的反應(yīng)不會(huì)發(fā)生。根據(jù)上述反應(yīng)的近似化學(xué)計(jì)量式和表3給出的各物質(zhì)的摩爾質(zhì)量和摩爾體積，可定量計(jì)算水化產(chǎn)物的質(zhì)量以及體積，其中質(zhì)量表達(dá)式為

2.1.3 鋅抑制劑用量對(duì)浮選的影響

為加強(qiáng)對(duì)鋅的抑制，利用組合藥劑間的協(xié)同作用，采用亞硫酸鈉+硫酸鋅組合作鋅的抑制劑(亞硫酸鈉∶硫酸鋅=1∶1)來(lái)開(kāi)展條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 抑制劑組合用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Test results of combined dosage of inhibitors

從圖3可以看出，隨著亞硫酸鈉+硫酸鋅組合用量的增加，精礦中銅、鉛的品位也有所提升，當(dāng)亞硫酸鈉+硫酸鋅組合用量大于2 kg/t時(shí)，精礦中銅、鉛的品位變化較小，且回收率降低的幅度增加，綜合考慮，銅鉛混浮時(shí)亞硫酸鈉+硫酸鋅組合用量選擇(1+1)kg/t較適宜。

2.1.4 銅鉛捕收劑試驗(yàn)

為有效提高對(duì)銅鉛的回收，考查捕收劑組合使用時(shí)對(duì)銅鉛指標(biāo)的影響情況，分別開(kāi)展了丁基銨黑藥、乙硫氮、丁基黃藥、Z-200相互組合的條件試驗(yàn)，組合捕收劑對(duì)銅鉛指標(biāo)的影響情況見(jiàn)圖4。

圖4 捕收劑種類組合試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Test results of collector type combination

從圖4可以看出，使用的組合捕收劑中對(duì)鉛的回收影響較小，但采用Z-200+乙硫氮組合作銅鉛捕收劑時(shí)對(duì)銅的回收指標(biāo)相對(duì)較好，綜合考慮，銅鉛混浮時(shí)選擇Z-200+乙硫氮組合作銅鉛的捕收劑。

為考查組合藥劑用量對(duì)銅鉛回收的影響情況，開(kāi)展了Z-200+乙硫氮組合用量分別為(40+10)、(40+20)、(40+30)、(40+40)g/t的條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨乙硫氮用量的增加，可進(jìn)一步提高對(duì)銅鉛的回收率，綜合考慮，Z-200+乙硫氮的組合用量選擇(40+40)g/t較適宜。

2.2 銅鉛分離試驗(yàn)

銅鉛混合精礦分離是銅鉛多金屬分選的重點(diǎn)和難點(diǎn)，往往因其互含問(wèn)題而影響精礦的質(zhì)量[7，8]。根據(jù)此次銅鉛混合精礦的性質(zhì)分析，其精礦基本是銅鉛硫化礦，多數(shù)呈細(xì)粒嵌布，但黃銅礦和方鉛礦的解離度均很高，分別達(dá)到84.23%和90.59%，因此，銅鉛混合精礦不需再進(jìn)行磨礦處理。試驗(yàn)對(duì)銅鉛混合精礦進(jìn)行活性炭脫藥預(yù)處理后，采用抑銅浮鉛的方法來(lái)進(jìn)行銅鉛的分離。

2.2.1 脫藥試驗(yàn)

由于受混合精礦中殘留藥劑的影響，很大程度影響了銅鉛的有效分離，為提高銅鉛分選的指標(biāo)，以氰化鈉作銅的抑制劑，乙硫氮作鉛的捕收劑開(kāi)展了活性炭脫藥用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 活性炭用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Test results of activated carbon consumption

從圖5可以看出，通過(guò)采用活性炭脫藥后，銅鉛分離的效果得到明顯改善。當(dāng)活性炭的用量高于8 kg/t后，鉛的回收率降低幅度增大，綜合考慮，活性炭的用量選擇8 kg/t較適宜。

2.2.2 銅抑制劑試驗(yàn)

為改善銅鉛分離的效果，考查不同抑制劑條件下對(duì)銅鉛指標(biāo)的影響情況，分別開(kāi)展了硫化鈉、次氯酸鈉和氰化鈉對(duì)銅抑制的條件浮選試驗(yàn)，不同抑制劑條件下銅鉛指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 銅抑制劑試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Copper inhibitor test results

從圖6可以看出，采用氰化鈉作銅的抑制劑時(shí)銅鉛分離的指標(biāo)較好。為考查不同氰化鈉用量對(duì)銅鉛分離指標(biāo)的影響情況，分別開(kāi)展了氰化鈉用量為6、8、10、12 kg/t的條件試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著氰化鈉用量的增加，鉛精礦中銅的含量逐漸降低，但當(dāng)氰化鈉用量高于10 kg/t后，鉛精礦中銅的含量變化較小，且鉛的回收率有所降低，綜合考慮，氰化鈉的用量選擇10 kg/t較適宜。

2.2.3 鉛捕收劑用量對(duì)浮選的影響

試驗(yàn)采用乙硫氮作為鉛的捕收劑，為考查乙硫氮用量對(duì)鉛指標(biāo)的影響情況，開(kāi)展了乙硫氮用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 乙硫氮用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Test results of ethyl sulphur and nitrogen consumption

從圖7可以看出，當(dāng)抑制劑乙硫氮的用量高于300 g/t后，繼續(xù)增加用量對(duì)鉛的回收影響較小，綜合考慮，抑制劑乙硫氮的用量選擇300 g/t較適宜。

2.3 鋅浮選試驗(yàn)

2.3.1 硫酸銅用量對(duì)浮選的影響

試驗(yàn)采用硫酸銅作為鋅的活化劑，為考查硫酸銅用量對(duì)鋅的指標(biāo)影響情況，開(kāi)展了硫酸銅用量條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 硫酸銅用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.8 Test results of copper sulfate consumption

從圖8可以看出，當(dāng)硫酸銅的用量高于80 g/t后，繼續(xù)增加用量對(duì)鋅的回收影響較小，綜合考慮，硫酸銅的用量選擇80 g/t較適宜。

2.3.2 鋅捕收劑試驗(yàn)

為考查不同捕收劑條件下對(duì)鋅指標(biāo)的影響情況，分別開(kāi)展了丁基黃藥、Z-200對(duì)鋅的浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9。

圖9 捕收劑種類及用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.9 Type and dosage test results of collector

從圖9可以看出，使用丁基黃藥和Z-200最終對(duì)鋅的回收率基本一致，但使用Z-200時(shí)精礦的品位更高，表明Z-200對(duì)鋅的選擇性相對(duì)更好，綜合考慮，選擇Z-200作為鋅的捕收劑，其用量選擇30 g/t較適宜。

2.4 全流程閉路試驗(yàn)

結(jié)合銅鉛混浮、銅鉛分離、鋅浮選所選擇的較佳試驗(yàn)指標(biāo)，開(kāi)展了全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖10，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖10 全流程閉路試驗(yàn)工藝流程Fig.10 Full process closed-circuit test process

表5 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

1)該礦石中有價(jià)元素主要為Cu、Pb、Zn及伴生的貴金屬Au、Ag，有害元素主要為As。其含銅、鉛、鋅的主要礦物分別為黃銅礦、方鉛礦和鐵閃鋅礦。礦石中黃銅礦與方鉛礦嵌布粒度較微細(xì)，共生關(guān)系較復(fù)雜，而閃鋅礦的嵌布粒度相對(duì)較粗且易解離。金主要以自然金礦物形式存在，嵌布粒度極微細(xì)，而銀的賦存狀態(tài)較復(fù)雜和分散，部分金銀以微細(xì)包裹體賦存于銅礦物、鉛礦物、閃鋅礦中。

2)試驗(yàn)研究結(jié)果表明，該礦石采用“銅鉛混浮再分離—鋅浮選”的工藝流程，可獲得銅品位為19.05%、銅回收率為74.99%的銅精礦；鉛品位為69.03%、鉛回收率為75.03%的鉛精礦；鋅品位為47.87%及鋅回收率為72.94%的鋅精礦，以及獲得金、銀總回收率分別為75.45%和76.85%的指標(biāo)。

3)銅鉛混合精礦的有效分離是選別礦石的重點(diǎn)和難點(diǎn)。根據(jù)銅鉛混合精礦的性質(zhì)分析，混合精礦中銅、鉛礦物的解離度均較高，不需進(jìn)一步的磨礦處理。另試驗(yàn)結(jié)果表明，采用粉末狀活性炭對(duì)脫藥的效果較好，是提高銅鉛分離指標(biāo)的關(guān)鍵因素之一。