黑龙江某矽卡岩型铅锌伴生银矿石选矿试验

许洪峰 牛艳萍

(1.黑龙江省矿业集团有限责任公司矿业科技研究院,黑龙江 哈尔滨 150036;2.黑龙江省地质矿产实验测试研究中心,黑龙江 哈尔滨 150036)

铅锌是重要的有色金属,在国民经济建设中有着不可替代的作用,广泛应用于电汽、化工、机械、军事、冶金等领域。我国铅锌矿产资源丰富,其特点是大型矿山数量较少,贫矿多、富矿少,矿石结构和矿物组成复杂,共伴生元素较多,其中银是最主要的伴生组分。

近年来,随着经济的持续发展带动铅锌需求量的不断增加,富矿、易选铅锌矿产资源日益减少,矿产资源日渐枯竭,如何最大限度地开发和利用铅锌资源,提高矿山经济效益,已成为目前铅锌矿山发展的主要趋势[1-4]。

传统的铅锌矿石处理流程主要有铅锌优先浮选流程、铅锌混合—优先浮选流程、铅锌等可浮选流程。铅锌优先浮选流程适用于铅锌含量较高、铅锌矿物间嵌布不很密切,磨矿时较易单体解离的矿石;铅锌混合—优先浮选流程适用于铅锌含量较低,铅锌矿物共生关系密切,磨矿时从脉石矿物中解离出来的硫化矿物易成连生体的矿石;铅锌等可浮选流程充分利用矿物间可浮性的差异,避免了优先浮选的强行抑制和混合浮选的强化活化,因此该流程能适应矿石性质的变化[5]。

本次研究的矿石类型属接触交代矽卡岩型,矿体主要赋存于大理岩与花岗闪长岩接触交代形成矽卡岩的外带。矿石含铅1.64%、含锌3.53%、含银101.10 g/t,铅锌嵌布粒度较粗、综合氧化程度相对较高,因此,根据矿石性质,采用铅锌优先浮选流程对该矿石开展选矿试验研究。

黑龙江某铅锌矿石主要金属矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿,其次为白铅矿、磷氯铅矿、铅钒、铁铅钒、硫酸锌、赤铁矿、褐铁矿、斑铜矿等。主要脉石矿物有石英、透辉石、透闪石、绿帘石、石榴石、电气石、方柱石,其次为绿泥石、方解石、白云母、绢云母等。

矿石结构主要为他形粒状结构,次为交代结构和包含结构。矿石构造主要为浸染状、块状和细脉状。通过镜下观察,方铅矿为灰白色,他形粒状,分布在岩石裂隙或磁黄铁矿晶隙之间,粒度0.02～1.2 mm,含量约3%。闪锌矿为灰色,不规则粒状,分布在岩石裂隙或磁黄铁矿晶隙之间,均质性,粒度0.02～1.5 mm,含量约8%;黄铁矿为浅黄色,半自形粒状,均质,粒度0.01～1.0 mm,含量约1%。磁黄铁矿为乳黄色,他形粒状,具强非均质性和强磁性,呈条带状或浸染状分布,粒度0.02～1.0 mm,含量在40%左右;黄铜矿为铜黄色,他形粒状,分布在岩石裂隙或呈乳滴状分布在闪锌矿中,粒度0.02～0.5 mm,含量约1%。矿石化学多元素分析结果见表1,铅锌物相分析结果见表2、表3。

表1 矿石化学多元素分析结果Table 1 Chemical multi-elements analysis results of the ore %

表2 矿石铅物相分析结果Table 2 Lead phase analysis results of the ore %

表3 矿石锌物相分析结果Table 3 Zinc phase analysis results of the ore %

由表1 可知,矿石中具有回收价值的金属元素是铅和锌,品位分别为1.54%和3.364%,其中伴生银品位为101.10g/t,可在铅锌浮选时综合回收,有害元素砷含量为0.01%,对浮选精矿品质影响较小。

由表2 和表3 可知,铅主要以方铅矿的形式存在,分布率为66.23%,锌主要以闪锌矿的形式存在,分布率为81.45%,其中非硫化态铅复杂组分偏多,锌氧化物分布率为12.78%,矿石综合氧化程度较高,将会给铅锌的回收带来一定难度。

2.1 试验方案的制定

根据矿石性质确定采用铅锌优先浮选流程。在铅浮选中,使用硫酸锌抑制闪锌矿,生石灰抑制黄铁矿,乙硫氮作为捕收剂浮选方铅矿;铅粗选尾矿进入锌浮选,闪锌矿经硫酸铜活化后,采用丁胺黑药作为捕收剂浮选锌[6]。浮选试验原则流程如图1所示。

图1 浮选试验原则流程Fig.1 Principle flowchart of flotation test

2.2 铅粗选条件试验

2.2.1 磨矿细度试验

适宜的磨矿细度是保证选别指标的重要因素,目的是使有用矿物充分单体解离[7]。在生石灰用量1 000 g/t(加球磨机,下同)、硫酸锌用量1 000 g/t(加球磨机中,下同)、乙硫氮用量90 g/t、2 号油用量44 g/t 的条件下,考察磨矿细度对铅粗精矿指标的影响,结果见图2。

图2 磨矿细度对铅粗精矿指标的影响Fig.2 Results of grinding fineness on lead rough concentrate index

由图2 可知,随着磨矿细度的增加,铅粗精矿锌品位和回收率逐渐降低,铅品位小幅下降,铅回收率小幅上升。当磨矿细度达到-0.074 mm占81%时,选别指标较好,此时,铅粗精矿中铅品位和铅回收率分别为53.33%和75.45%,锌品位和锌回收率分别为7.72%和4.92%。因此,确定磨矿细度为-0.074 mm占81%。

2.2.2 硫酸锌用量试验

硫酸锌是闪锌矿良好的抑制剂,可用来抑制未被Cu2+离子活化的闪锌矿,但只在碱性介质中才能起作用,且矿浆pH 值越高,抑制作用越明显[8-9]。在磨矿细度-0.074 mm占81%,生石灰用量1 000 g/t、乙硫氮用量90 g/t、2 号油用量33 g/t 的条件下,考察铅粗选硫酸锌用量对铅粗精矿指标的影响,结果见图3。

图3 硫酸锌用量对铅粗精矿指标的影响Fig.3 Results of zinc sulfate dosage on lead rough concentrate index

由图3 可知,随着硫酸锌用量的增加,铅粗精矿锌品位和回收率小幅下降,铅品位略有升高,铅回收率小幅下降。当硫酸锌用量超过2 400 g/t 后,铅粗精矿铅品位开始下降,但铅回收率没有明显变化。综合考虑,确定硫酸锌用量为2 400 g/t。

2.2.3 生石灰用量试验

生石灰不仅能抑制黄铁矿,而且还对铅锌矿物有一定的抑制作用,尤其对伴生银矿物的抑制效果显著,容易造成铅锌分离困难等问题,因此生石灰用量需要严格控制[10-11]。在磨矿细度-0.074 mm占81%、硫酸锌用量2 400 g/t、乙硫氮用量90 g/t、2 号油用量33 g/t 的条件下,考察铅粗选生石灰用量对铅粗精矿指标的影响,结果见图4。

图4 生石灰用量对铅粗精矿指标的影响Fig.4 Results of lime dosage on lead rough concentrate index

由图4 可知,随着生石灰用量的增加,铅粗精矿锌品位和回收率均小幅下降,铅品位逐渐下降,铅回收率逐渐上升。当生石灰用量在1 600 g/t 和2 400 g/t 之间时综合指标较好。综合考虑,确定生石灰用量为2 000 g/t。

2.2.4 乙硫氮用量试验

乙硫氮作为方铅矿捕收剂时,具有良好的选择性和捕收能力,能改善铅和锌之间的分选效果。乙硫氮对黄铁矿捕收能力较弱,可减少黄铁矿对方铅矿浮选的影响[12]。在磨矿细度-0.074 mm占81%、硫酸锌用量2 400 g/t、生石灰用量2 000 g/t、2 号油用量33 g/t 的条件下,考察乙硫氮用量对铅粗精矿指标的影响,结果见图5。

图5 乙硫氮用量对铅粗精矿指标的影响Fig.5 Results of sodium diethyldithiocarbamate dosage on lead rough concentrate index

由图5 可知,随着乙硫氮用量的增加,铅粗精矿锌品位和回收率均略有升高,铅品位下降,铅回收率升高。综合考虑,确定乙硫氮用量为50 g/t。

2.2.5 2 号油用量试验

2 号油起泡能力强,能生成大小均匀、黏度中等和稳定性合适的气泡,是我国应用最广泛的一种起泡剂。在磨矿细度-0.074 mm占81%、硫酸锌用量2 400 g/t、生石灰用量2 000 g/t、乙硫氮用量50 g/t的条件下,考察2 号油用量对铅粗精矿指标的影响,结果见图6。

图6 2 号油用量对铅粗精矿指标的影响Fig.6 Results of No.2 oil dosage on lead rough concentrate index

由图6 可知,随着2 号油用量的增加,铅粗精矿锌品位和回收率逐渐上升,铅品位逐渐下降,铅回收率逐渐上升。综合考虑,确定2 号油用量为44 g/t。

2.3 锌粗选条件试验

2.3.1 硫酸铜用量试验

铅粗选尾矿浮锌需要加入金属离子活化,使其浮选行为与活化剂相对应金属的硫化物相似,实践中硫酸铜是硫化锌矿物的活化剂,在硫化锌表面形成CuS薄膜与丁胺黑药反应生成难溶磷酸盐并使其上浮[13]。在丁胺黑药用量90 g/t、2 号油用量为33 g/t条件下,考察硫酸铜用量对锌粗精矿指标的影响,结果见图7。

图7 硫酸铜用量对锌粗精矿指标的影响Fig.7 Results of copper sulfate dosage o on zinc rough concentrate index

由图7 可知,随着硫酸铜用量的增加,锌粗精矿锌品位逐渐升高,作业回收率先升高后降低,当硫酸铜用量在210 g/t 时,作业回收率最高,此时锌粗精矿锌品位和锌作业回收率分别为22.66%和89.51%,铅品位和铅作业回收率分别为1.54%和35.74%。

2.3.2 丁胺黑药用量试验

丁胺黑药的捕收性能与黄药相似,但捕收能力弱于黄药,而选择性比黄药强,特别对黄铁矿的捕收能力很弱[14]。在硫酸铜用量210 g/t、2 号油用量22 g/t的条件下,考察丁胺黑药对锌粗精矿指标的影响,结果见图8。

图8 丁胺黑药用量对锌粗精矿指标的影响Fig.8 Results of ammonium butyrate black dosage on zinc rough concentrate index

由图8 可知,随着丁胺黑药用量的增加,锌粗精矿中锌作业回收率逐渐上升,锌品位大幅下降,铅品位略有下降,铅作业回收率小幅上升。综合考虑,确定丁胺黑药用量为70 g/t,此时锌粗精矿锌品位和锌作业回收率分别为32.96%和83.67%,铅品位和铅作业回收率分别为1.60%和35.86%。

2.4 开路试验流程

在条件试验的基础上进行开路试验,在开路试验流程中铅浮选采用1 粗2 精,铅浮选尾矿采用1 粗3精2 扫流程选锌,试验流程和药剂制度见图9,试验结果见表4。

表4 开路流程试验结果Table 4 Results of the open-circuit test %

图9 开路试验流程Fig.9 Flowsheet of the open-circuit test

由表4 可知,铅在1 次精选后,品位可达到58.50%,因此在后续闭路试验中铅浮选调整为1 次粗选,1 次精选。另外,在之前的铅浮选试验中发现铅粗精矿中含锌略高,需要在精选作业中使用少量锌抑制剂;锌在2 次精选后,品位可达到55.58%,因此确定后续闭路试验中锌浮选调整为1 次粗选、2 次精选、1 次扫选。为了减少矿泥对浮选的影响,拟增加使用硅酸钠加强对矿泥的分散[15]。

2.5 全流程闭路试验

在开路试验的基础上,对铅锌浮选工艺流程进行优化并开展闭路试验,闭路试验流程见图10,试验结果见表5。

图10 闭路试验流程Fig.10 Flowsheet of the closed-circuit test

表5 闭路试验结果Table 5 Results of the closed-circuit test %

由表5 可知,采用优先浮选法,最终可获得铅品位65.32%、铅回收率73.14%、银品位1 120.00 g/t、银回收率18.17%的铅精矿及锌品位51.36%、锌回收率86.03%、银品位262.00 g/t、银回收率14.85%的锌精矿。

(1)黑龙江某铅锌矿石铅品位1.64%、锌品位3.53%、伴生银品位101.10 g/t。金属矿物主要为方铅矿、闪锌矿,少量黄铜矿、黄铁矿和磁铁矿。铅、锌物相分析结果表明,硫化铅占总铅66.23%,非硫化态的铅复杂组分偏多;硫化锌占总锌81.45%,矿石综合氧化程度较高。矿石结构主要为他形粒状结构,其次为交代结构和包含结构,矿石构造主要为浸染状、块状和细脉状。

(2) 采用铅优先浮选流程,在磨矿细度为-0.074 mm占81%的条件下,以硫酸锌和生石灰为抑制剂、乙硫氮为捕收剂,经1 粗1 精选铅,得到铅品位65.32%、银品位1 120.00 g/t、铅回收率73.14%、银回收率18.17%、含锌4.30%、锌回收率2.06%的铅精矿,选铅尾矿以硫酸铜为活化剂、丁胺黑药为捕收剂经1 粗2 精1 扫选锌,获得了锌品位51.36%、银品位262.00 g/t、锌回收率86.03%、银回收率14.85%、含铅2.52%、铅回收率9.78%的锌精矿。试验结果可为该矿地质评价和同类型矿石开发利用提供参考。

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