青海某復雜銅鉛鋅礦選礦試驗研究

劉志國,張 宇,康金星,王亞運,王 鑫

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司,北京 100038;2.青海鴻鑫礦業(yè)有限公司,青海 格爾木 816099)

銅鉛鋅多金屬硫化礦作為重要的有色金屬礦產(chǎn)資源在國民經(jīng)濟中具有重要作用,廣泛應用于冶金工業(yè)、機械工業(yè)、電氣工業(yè)、軍事工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、輕工業(yè)和醫藥業(yè)等領(lǐng)域。該類(lèi)礦石一般組分復雜,除硫化銅、鋅、鋅礦物之外,還會(huì )含有黃鐵礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等多種礦物,成為典型的難選多金屬硫化礦[1-4]。由于礦石性質(zhì)復雜,該類(lèi)型礦石選別工藝多種多樣,需針對礦石性質(zhì)制定適宜的選礦工藝[5-8],比如銅鉛混選再分離-鋅浮選-硫浮選工藝、銅鉛鋅依次優(yōu)先浮選工藝、銅鉛混選-鋅硫混選工藝等多種流程。另外,當礦石中含有較多的磁黃鐵礦時(shí)會(huì )有磁浮聯(lián)合工藝,且磁選在流程中的位置復雜多樣。

青海某鉛鋅礦含有黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦、磁鐵礦以及磁黃鐵礦等多種礦物,礦物種類(lèi)較為復雜。經(jīng)過(guò)系統的礦石性質(zhì)分析,本文針對性的提出了銅鉛混合浮選-磁選-磁選精礦脫硫-磁選尾礦選鋅的選礦原則流程,并通過(guò)系統的條件試驗研究,定制出適宜的藥劑制度,達到了該類(lèi)礦石各組分綜合回收的目的,可為該類(lèi)型礦石開(kāi)發(fā)利用提供工藝借鑒。

試驗樣品為中國青海省某地鉛鋅多金屬礦,以下簡(jiǎn)稱(chēng)試樣。試樣的化學(xué)多元素分析,結果見(jiàn)表1。

表1 試樣的化學(xué)多元素分析結果 單位:%

由表1可知,礦石中有價(jià)元素種類(lèi)多,以鉛、鋅、鐵為主,伴生有價(jià)元素為銀、銅,可綜合回收。造巖組分以CaO 為主,其次為SiO2、Al2O3及少量MgO。

將試樣加工成粒度均小于0.074 mm 的綜合樣,進(jìn)行鉛、鋅、鐵的化學(xué)物相分析,結果見(jiàn)表2～表4。試樣主要礦物組成及成分分析結果見(jiàn)表5。

表2 試樣鉛的化學(xué)物相分析

表3 礦石中鋅的化學(xué)物相分析

表4 礦石中鐵的化學(xué)物相分析

由表5可知,試樣中所含礦物種類(lèi)較多,其中具有較高回收價(jià)值的礦物為方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦,少量的黃銅礦以及含銀礦物可隨方鉛礦綜合回收。

表5 試樣的礦物組成及相對含量

對于選礦原則流程的制定主要考慮到以下幾點(diǎn):(1)由于礦石中的銅含量較低,考慮將硫化銅和硫化鉛進(jìn)行混合浮選,混合浮選所得精礦后續可進(jìn)行銅鉛分離相關(guān)研究。(2)磁黃鐵礦對鐵閃鋅礦的浮選有一定的不利影響,因此在鋅浮選之前進(jìn)行磁選,降低磁黃鐵礦對鋅浮選的影響。(3)礦石中的磁性礦物除磁鐵礦之外還含有磁黃鐵礦,磁鐵礦的回收位置需要慎重考慮,為保證磁鐵礦精礦的質(zhì)量,可能需進(jìn)行磁鐵礦的脫硫作業(yè)。

出于以上考慮,本次研究對比了銅鉛混合浮選-磁選-磁選精礦脫硫-磁選尾礦選鋅和銅鉛混合浮選-鋅浮選-硫浮選-浮選尾礦回收磁鐵礦兩種工藝,發(fā)現第二種工藝所得磁精礦含硫量依然較高,仍需要磁選脫硫作業(yè),且該工藝獲得鋅精礦品位相對較低。綜合對比兩種工藝,最終選擇銅鉛混合浮選-磁選-磁選精礦脫硫-磁選尾礦選鋅的選礦原則流程。

4.1 磨礦細度試驗

試驗流程如圖1所示,試驗結果見(jiàn)表6。

表6 磨礦細度探索試驗結果

圖1 磨礦細度探索試驗流程(單位:g/t)

從鋅礦物的角度來(lái)看,隨著(zhù)磨礦細度的增加,銅鉛混合精礦中的鋅含量逐漸緩慢降低,增加磨礦細度有利于降低銅鉛混合精礦中的礦物互含,減少鋅礦物在銅鉛混合精礦中的損失,但整體影響不大。隨著(zhù)磨礦細度增加,尾礦中的鋅含量逐漸降低,鋅回收率逐漸增加,在細度由60%增加到70%時(shí)鋅回收率增加比較明顯,繼續增加磨礦細度,尾礦中的鋅含量下降趨勢減弱,鋅回收率增加并不明顯。

從鉛礦物角度考慮,在磨礦細度由60%增加到70%時(shí)尾礦中的鉛含量明顯降低,混合精礦中的鉛回收率增加,繼續增加磨礦細度尾礦中的鉛含量降低幅度減弱。但當磨礦細度由80%增加到90%時(shí),鋅礦物中的鉛含量降低明顯,銅鉛混合精礦中的鉛回收率增加幅度較大。

由于本礦石鉛含量低、鋅含量,且-0.074 mm占90%的磨礦細度太細,成本較高,且容易造成脈石礦物泥化,從多角度考慮,本次試驗的磨礦細度以-0.074 mm 占70%為宜。

4.2 鉛粗選條件試驗

1) 氧化鈣用量試驗

為考查礦漿pH 值對硫化鉛浮選的影響進(jìn)行氧化鈣用量試驗,試驗磨礦細度為- 0.074 mm 占70%,以硫酸鋅為硫化鋅抑制劑、用量為400 g/t,以25 號黑藥為捕收劑、用量為40 g/t,以2 號油為起泡劑、用量為12 g/t,試驗結果如圖2所示。

圖2結果顯示,略微提高礦漿pH 值有利于提高銅鉛混合精礦鉛品位和鉛回收率,但過(guò)高的堿度會(huì )使鉛回收率降低。堿度過(guò)高會(huì )使硫化鉛礦物表面生產(chǎn)Pb(OH)2等親水性礦物,造成硫化鉛礦物可浮性降低。本次試驗研究粗選氧化鈣用量以500 g/t為宜。

圖2 氧化鈣用量試驗結果

2) 鋅抑制劑種類(lèi)試驗

為提高鉛精礦品位,降低鉛精礦中的鋅含量,減少硫化鋅在鉛精礦中的損失,需在鉛浮選過(guò)程中添加硫化鋅抑制劑。抑制劑種類(lèi)試驗的磨礦細度為-0.074 mm 占70%,以氧化鈣為調整劑、添加量為500 g/t,以25 號黑藥為捕收劑、用量為40 g/t,以2 號油為起泡劑、用量為12 g/t,試驗結果如圖3所示。

圖3結果顯示,添加各類(lèi)鋅抑制劑對鋅礦物均有一定的抑制作用,但是硫酸鋅和亞硫酸鈉組合以及EF1313 選擇性相對較差,均對鉛有一定的抑制作用,導致鉛回收率都有一定程度的損失。硫酸鋅對鋅礦物抑制效果較好,且對鉛的回收影響較小,試驗選取硫酸鋅作為鋅抑制劑。

圖3 鋅抑制劑種類(lèi)試驗結果

3) 捕收劑種類(lèi)試驗

捕收劑種類(lèi)試驗的磨礦細度為-0.074 mm 占70%,以氧化鈣為調整劑、添加量為500 g/t,以硫酸鋅為鋅礦物抑制劑、添加量為400 g/t,以2 號油為起泡劑、用量為12 g/t,試驗結果如圖4所示。

圖4結果顯示,25 號黑藥作為銅鉛混選捕收劑較為適宜,該藥劑鉛回收率較高,且對鋅有較好的選擇性。使用丁銨黑藥獲得鉛精礦雖然回收率較高,但是精礦中鋅含量高,選擇性較差,造成鋅在鉛精礦中互含損失。因此,本次試驗采用25 號黑藥作為銅鉛混選捕收劑。

圖4 捕收劑種類(lèi)試驗結果

4.3 磁精礦脫硫條件試驗

試樣經(jīng)兩段浮選后得到銅鉛混選尾礦,其中第一段浮選添加氧化鈣500 g/t、硫酸鋅400 g/t、25 號黑藥40 g/t、2 號油12 g/t,浮選時(shí)間為4 min,第二段浮選添加25 號黑藥20 g/t。銅鉛混選尾礦在磁場(chǎng)強度為80 kA/m 的條件下進(jìn)行磁選,可以獲得鐵品位為60.56%的磁精礦,但磁精礦含硫量為6.82%,需要進(jìn)行磁鐵礦和磁黃鐵礦的浮選分離,磁精礦的脫硫試驗如下。

硫酸是硫鐵礦常見(jiàn)的活化劑,本文采用硫酸作為活化劑,旨在提高磁精礦中的磁黃鐵礦脫除率。試驗先添加硫酸活化,隨后添加硫酸銅50 g/t,最后添加丁基黃藥60 g/t、2 號油8 g/t,進(jìn)行磁鐵礦浮選脫硫硫酸用量試驗,試驗結果如圖5所示。

圖5 硫酸用量試驗結果

圖5結果顯示,添加硫酸對磁黃鐵礦的浮選有明顯的促進(jìn)作用,但硫酸對設備具有一定的腐蝕作用,且試驗中發(fā)現隨著(zhù)硫酸用量的增加,礦石中的鐵有一定的溶出現象,同時(shí)浮選硫精礦的產(chǎn)率大大增加,磁鐵礦有一定損失。因此,硫酸用量不宜過(guò)高,綜合考慮其用量以900 g/t 為宜。

2) 硫酸銅用量試驗

硫酸銅也是硫鐵礦常見(jiàn)的活化劑,本文同樣考查了添加硫酸銅對磁精礦脫硫效果的影響。試驗先添加硫酸900 g/t,隨后添加硫酸銅,最后添加丁基黃藥60 g/t、2 號油8 g/t,進(jìn)行硫酸銅用量試驗,試驗結果如圖6所示。

圖6 硫酸銅用量試驗結果

圖6結果顯示,添加少量的硫酸銅能夠促進(jìn)磁黃鐵礦的上浮,但過(guò)多的硫酸銅會(huì )惡化磁黃鐵礦的浮選,試驗中發(fā)現硫酸銅添加量過(guò)高后浮選泡沫明顯減少,存在較為明顯的消泡現象,導致磁黃鐵礦上浮量大大減少。因此,對于磁精礦脫硫而言,硫酸銅可以適量添加,但不能過(guò)量,本次試驗硫酸銅用量以50 g/t 為宜。

3) 捕收劑種類(lèi)試驗

我國電梯制造企業(yè)在引進(jìn)精益生產(chǎn)時(shí)，往往只關(guān)注精益工具和方法的應用，對于精益思想沒(méi)有深層次上的理解與思考。大多數企業(yè)在引入初期只局限于5S現場(chǎng)管理和JIT物流，沒(méi)有考慮產(chǎn)品設計、生產(chǎn)線(xiàn)設計與布局、組織、人員、質(zhì)量、管理等多方面的精益。精益生產(chǎn)以準時(shí)化和自動(dòng)化為兩大支柱，以人員與團隊進(jìn)行持續改進(jìn)徹底消除浪費為內涵，以豐田模式理念、目視管理、標準作業(yè)和生產(chǎn)均衡化等為基礎。其中每一個(gè)要素都不可或缺，只有這些要素的相互強化，才能真正掌握精益生產(chǎn)的思想，并正確應用到企業(yè)的生產(chǎn)、管理中，消除各種浪費，降低成本，實(shí)現利益最大化的愿景。

捕收劑種類(lèi)試驗添加硫酸900 g/t、硫酸銅50 g/t作為磁黃鐵礦活化劑,捕收劑用量為60 g/t,2 號油用量為8 g/t,試驗結果如圖7所示。

圖7 捕收劑種類(lèi)試驗結果

圖7結果顯示,丁黃藥1∶1丁銨黑藥作為捕收劑時(shí)效果較好,本次試驗采用該組合藥劑作為磁精礦脫硫捕收劑。

4.4 鋅粗選條件試驗

1) 氧化鈣用量試驗

由于礦石中含有較多的硫鐵礦,在鋅浮選的過(guò)程中需要添加氧化鈣對其進(jìn)行抑制,否則鋅精礦品位將會(huì )受到影響。鋅粗選的給礦為銅鉛混選尾礦經(jīng)過(guò)一段磁選后所得磁選尾礦,磁選強度為80 kA/m,磁選設備為磁滾筒,設備型號為L(cháng)-8(ERIEZ)。氧化鈣用量試驗添加硫酸銅900 g/t 作為硫化鋅活化劑、添加乙黃藥60 g/t 作為捕收劑、2 號油20 g/t 作為起泡劑,試驗結果如圖8所示。

圖8 氧化鈣用量試驗結果

圖8結果顯示,隨著(zhù)氧化鈣用量增加,鋅精礦的品位呈現先略微降低后逐漸升高的趨勢,但鋅精礦的回收率呈現先略微升高后緩慢降低的相反現象,添加氧化鈣能夠抑制硫鐵礦,提高鋅精礦品位,但用量過(guò)高也會(huì )對硫化鋅礦物產(chǎn)生一定的抑制作用,綜合考慮鋅精礦品位和回收率,氧化鈣用量以2 000 g/t為宜。

2) 硫酸銅用量試驗

硫酸銅最為硫化鋅礦物常見(jiàn)的活化劑,對硫化鋅的浮選回收率具有重要作用。硫酸銅用量試驗添加氧化鈣2 000 g/t 作為硫鐵礦抑制劑、添加乙黃藥60 g/t 作為捕收劑、2 號油20 g/t 作為起泡劑,試驗結果如圖9所示。

圖9 硫酸銅用量試驗結果

圖9結果顯示,添加硫酸銅能夠明顯提高鋅的回收率,當硫酸銅用量超過(guò)600 g/t 后鋅回收率增加趨于平緩,所以本次試驗硫酸銅用量以600 g/t為宜。

3) 捕收劑種類(lèi)試驗

捕收劑種類(lèi)試驗添加硫酸銅600 g/t 作為鋅礦物活化劑、氧化鈣2 000 g/t 作為硫鐵礦抑制劑、添加捕收劑60 g/t、2 號油20 g/t,試驗結果如圖10所示。

圖10 捕收劑種類(lèi)試驗結果

圖10結果顯示,采用丁黃藥作為鋅捕收劑能夠獲得較高的鋅回收率,但鋅精礦品位相對較低,選擇性較差。乙硫氮作為鋅捕收劑能夠兼顧精礦鋅品位和回收率,本次試驗選擇乙硫氮作為鋅捕收劑。

閉路試驗流程如圖11所示,試驗結果見(jiàn)表7,各產(chǎn)品化學(xué)元素分析結果見(jiàn)表8。通過(guò)閉路試驗可知,針對該多金屬礦石,在磨礦細度為-0.074 mm占70%的條件下,采用銅鉛混選-磁選及磁精礦脫硫-磁選尾礦選鋅的原則流程,可以獲得銅品位為2.19%、回收率為46.16%,鉛品位為60.72%、回收率為90.98% 的銅鉛混合精礦;獲得鋅品位為45.16%、回收率為88.94% 的鋅精礦;鐵品位為66.35%、回收率為18.73% 的鐵精礦以及含硫26.92%、含鐵61.29%的高硫鐵精礦,達到了各組分綜合回收利用的目的。

圖11 實(shí)驗室閉路試驗流程

表7 實(shí)驗室閉路試驗結果

表8 閉路試驗各產(chǎn)品化學(xué)元素含量分析 單位:%

(1)研究對象為含銅、鉛、鋅、鐵、硫的多金屬礦石,在綜合考慮目的礦物間的相互影響后,本次試驗研究采用銅鉛混合浮選-磁選-磁選精礦脫硫-磁選尾礦選鋅的選礦原則流程,較好的達到了銅、鉛、鋅、鐵等主要有價(jià)組分綜合回收的目的。

(2)試驗采用弱堿性浮選環(huán)境,在pH 值為9.3的條件下,以硫酸鋅為鋅礦物抑制劑,以25 號黑藥為銅鉛混合浮選捕收劑,起到了較好的銅鉛混選效果。對于閃鋅礦的回收,以氧化鈣作為硫化鐵礦物抑制劑,硫酸銅作為閃鋅礦活化劑,乙硫氮作為閃鋅礦捕收劑能夠起到較好的鋅浮選效果。

(3)由于礦石中的磁黃鐵礦為單斜晶體結構,磁性較強,導致磁選獲得的磁精礦中硫含量達到了6.82%,給磁鐵礦的回收帶來(lái)較大負面影響。試驗采用硫酸作為磁黃鐵礦活化劑,以丁黃藥和丁銨黑藥為磁黃鐵礦捕收劑進(jìn)行磁鐵礦磁選精礦的浮選脫硫,最終獲得了鐵品位為66.35%、含硫量為0.10%的鐵精礦,大大降低了鐵精礦中的硫含量。