赞比亚某多金属矿综合回收试验研究

龚恩民，周晓文，叶昌平

(1.江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000；2.江西理工大学工程研究院，江西 赣州 341000；3.江西永兴矿业有限责任公司，江西 南昌 330015)

赞比亚是世界上主要的铅和铜金属矿成矿区之一，矿带中诸矿床的规模巨大，再加上铅和铜品位高，因此，在世界上这类矿床是独—无二的。本研究试样是典型的赞比亚多金属矿，原矿含铜0.54%、含铅6.50%、含锌0.37%、含银50.00g/t，铜、铅、银品位较高，是难得的有色金属富矿床，有很高的回收利用价值。为了合理开发利用该资源，确定选矿工艺流程和药剂制度，本研究对该多金属矿石进行了矿石性质研究和选矿工艺流程试验研究。

1 矿石性质

1.1 矿物组成

矿石矿物较为复杂，矿物种类繁多，金属矿物铅矿物有方铅矿、铅矾、白铅矿、铅黄、黄铜矿、砷黝铜矿、斑铜矿、自然铜、孔雀石、铜蓝、辉铜矿、闪锌矿等。其他金属矿物有黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等。

非金属矿物有石英、方解石、重晶石、白云母、黑云母、绢云母、绿泥石等。

根据光谱分析结果，对矿石进行了化学多元素分析，结果见表1。

表1 原矿化学多元素分析结果/%

注： *号单位为g/t。

1.2 矿物嵌布特征

1.2.1 方铅矿

1)呈不规则团块状、浸染状、星点状，沿片理充填，包裹脉石(图1)。

2)方铅矿与黄铜矿、黝铜矿呈微细浸染状分布于脉石中(图2、图3)。

3)方铅矿与闪锌矿、黄铜矿、黝铜矿呈互边结构，呈不规则或规则毗邻连生。

4)方铅矿被黄铜矿环绕，黄铜矿又被斑铜矿环绕。

5)方铅矿呈网状交叉黄铁矿。

1.2.2 斑铜矿

斑铜矿常于黄铜矿连生，有的分布在黄铜矿边缘呈镶边。有的斑铜矿被方铅矿包裹。

1.2.3 黄铜矿

1)黄铜矿呈网状、线状，不规则微脉状，浸染状充填于脉石裂纹、粒间、片理中，分布不均匀。呈条带状或局部呈稠密浸染状于砷黝铜矿、斑铜矿连生；见有的黄铜矿、黝铜矿、方铅矿三者呈复杂连生(图4)。

2)黄铜矿与方铅矿呈不规则细粒浸染状、薄膜状分布于脉石粒间和粒中。有的黄铜矿大小0.06mm被石英包裹(图2、图1)。

图1 方铅矿包裹菱铁矿菱形自形晶，另黄铜矿方铅矿微粒分布于脉石裂纹中。反光×40

图2 黄铜矿、黝铜矿、方铅矿分布于脉石粒间，呈浸染状。反光×40

图3 方铅矿呈微细不规则浸染状；尘埃石粒石状分布于脉石中。反光×40

图4 黄铜矿、砷黝铜矿和方铅矿复杂连生互相包裹。反光×40

1.2.4 闪锌矿

1)分布不均匀在局部呈不规则状、沿脉石粒间、片理充填；呈不规则浸染状、薄膜状分布于脉石中，它与黄铜矿、方铅矿、黝铜矿呈不规则、规则毗邻连生，呈互边结构(图5、图6)。

2)少数呈互相包裹；闪锌矿中包裹有细粒黄铜矿和方铅矿，含量不多(图7)。

1.2.5 黄铁矿

黄铁矿含量少，局部分布。被方铅矿交代呈显微文象状。有的包裹微细黄铜矿。有的还被方铅矿交叉呈网状(图8)。

图5 黄铜矿、闪锌矿、方铅矿呈互边结构，规则毗邻镶嵌。反光×40

图6 方铅矿包裹圆形闪锌矿、黄铜矿。反光×40

图7 方铅矿、闪锌矿连生，闪锌矿包裹方铅矿、斑铜矿、黄铜矿。反光×80

图8 方铅矿交代黄铁矿呈显微文象状分布于黄铁矿中。反光×80

1.2.6 脉石矿物

脉石矿物多呈集合体产出呈脉状、带状分布。

1)重晶石呈它形-半自形板状粒径0.2～0.8mm呈脉状沿片理充填。

2)石英呈粒状(0.2～0.60mm)镶嵌，少数呈硅质(0.01～0.03mm)。

3)黑云母、白云母片状定向排列，片径0.07～0.35mm。

2 选矿工艺试验研究

考虑矿石性质的复杂性，矿石物质组成较复杂，矿物种类繁多，尤其是铜矿物就有七种之多，但主要以黄铜矿和砷黝铜矿为主；铅金属矿物有方铅矿、铅矾、白铅矿、铅黄等；锌矿物为闪锌矿；其它金属矿物有黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿。从矿物嵌布特征看，主要金属矿物嵌布较复杂，嵌布粒度属细-中粒范围，黄铜矿嵌布特征更为复杂，嵌布粒度更微细，有的被包裹连生，解离较困难，尤其是铜矿物的单体解理度较差，全样只有53.18%，+0.076mm粒级也只有81.66%，而-0.045mm只达94.28%。未达到完全解离，对选矿十分不利。

目前，铜铅锌多金属矿的选矿主要有优先浮选流程、混合浮选流程、混合-优先浮选流程等，采用何种流程一般根据矿石性质确定[1-3]。综合本研究试样矿石性质特点，提出铜、铅、锌依次优先浮选选矿工艺流程方案进行本次研究的主要内容。

2.1 选铜试验及结果

铜和铅的回收常采用优先浮选，由于铜、铅矿物可浮性相近，优先浮选可预先将铜矿物分离出来，为回收铅矿物提供有利条件。在浮选铜的捕收剂尤为重要，为此，采用丁黄药、LP-01、Z-200等多种捕收剂进行了试验，依据试验结果分析，各种捕收剂对本研究试样铜矿物都有一定的捕收能力，其中丁黄药捕收能力最强，但选择性较差，获得的铜粗精矿中铅锌含量较高，而Z-200选择性较好，但捕收能力太弱，获得的铜粗精矿中铜的品位较高，但回收率不足，而江西理工大学研制的铜捕收剂LP-01，选矿指标为铜品位4.87%，铜回收率69.54%，表现出较强的捕收能力和选择性，因此，确定铜优先浮选捕收剂为LP-01进行选矿试验。采用LP-01做铜捕收剂，发挥了该药剂选择性好的特性，所获得的铜精矿中铅、锌含量较低。但从试验结果看，采用一次粗选统一加药获得的铜精矿回收率较低。

在铜捕收剂种类条件试验的基础上，对铜捕收剂LP-01用量进行了试验，并根据捕收剂用量条件试验结果，对捕收剂LP-01的加药方式进行了改进，铜粗选采取二次粗选分批加药的方式，粗选Ⅱ药剂用量为粗选Ⅰ药剂用量一半，试验流程见图9，试验结果见图10。从图10可以看出，随捕收剂用量的增加，铜的回收率也随之增加，但超过30g/t以后，回收率增加幅度已很小，且铜粗精矿铅、锌含量增大，因此，LP-01用量不宜太大，选择30g/t为宜。从浮选现象看需采用分部给药方法能够发挥捕收剂LP-01的作用，同时将铜粗选浮选时间定为3分钟，进行后续试验。后续试验对铜精选条件进行了探索，采用Na2SO3和ZnSO4组合抑制剂，铜粗精矿中的铅和锌可得到有效抑制，在其用量为各400g/t时，可得到铅锌含量较低的铜精矿，并且铜精矿中铜品位可到达19.45%，回收率达到50.07%。

图9 条件试验原则流程

2.2 选铅试验及结果

在确定浮选选铜条件后，对铅的浮选条件进行了条件试验。目前，铅矿物的浮选回收一般采用乙硫氮做捕收剂，其难点在于铅、锌分离时锌矿物的抑制剂，本研究对锌抑制剂种类进行了条件试验，从试验结果看，本研究试样中锌矿物由于含量较低，在铅锌分离时比较容易抑制，单一采用ZnSO4即可达到较好的抑制效果，在此基础上对其用量进行了试验，试验流程见图9，试验结果见图11。从图11中试验结果可以看出，随着ZnSO4用量的增大，获得铅粗精矿中锌的含量逐渐降低，但当其用量达到400g/t后，获得的铅精矿中铅的品位和回收率开始下降，说明此时ZnSO4用量已过量，因此选取ZnSO4用量400g/t做为后续试验条件。

图10 铜捕收剂LP-01用量条件试验结果

图11 选铅抑制剂ZnSO4用量条件试验结果

在铅粗选获得较好的试验指标后，对其精选进行了条件试验，从试验结果看，在精选过程中加入适量的ZnSO4可以很好的控制铅精矿中的锌含量，采用两次精选即可或的铅品位65.05%、铅回收率71.24%的铅精矿。

2.3 选锌试验及结果

在浮选选铅条件确定后，对浮选回收锌矿物条件进行了试验，由于本研究试样原矿中锌含量较低，仅有0.37%，因此，本研究拟将试样中的锌矿物伴生回收，不做为主回收元素。根据研究及实践经验，对于锌矿物的回收率，本试验直接采用丁黄药做捕收剂，硫酸铜做活化剂[4-5]，并对其用量进行了试验，从试验结果看，本研究试样中的锌矿物得到了较好的综合回收，在丁黄药用量为50g/t、硫酸铜用量500g/t时，经一粗一精流程选别，获得锌精矿中锌品位为17.41%，锌回收率为59.57%。

2.4 闭路试验研究

在铜铅锌依次优先浮选方案条件试验的基础上，进行了该方案的闭路流程试验，其试验条件和流程如图12所示，试验结果见表2。从试验结果可见，选铅的主要问题是铜精矿中铅品位难以降低，其原因是在闭路循环过程中铜粗精矿量增加，需要加大抑制剂才能有效抑制方铅矿，在实际生产过程中在选铜环节要注意铅抑制剂的动态调整。

表2 闭路试验结果/%

注： 铜精矿含银1010g/t，铅精矿含银300g/t，银总回收率82.34%。

图12 闭路试验流程图

3 结论

1)赞比亚某多金属矿石富含Cu、Pb、Ag等多种有价金属，尤其是铜、铅、银品位较高，具有很高的回收利用价值。

2)矿石中矿物组成较为复杂，矿石中主要金属矿物有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、银砷黝铜矿，非金属矿物有石英、重晶石、方解石、白云母、黑云母等。有用矿物嵌布关系复杂，尤其是铜矿物和铅矿物的嵌布粒度粗细不均匀，细粒含量较大，选矿分离难度大。

3)本研究采用铜铅锌依次优先浮选工艺流程，在原矿含铜0.54%、含铅6.50%、含锌0.37%的情况下，获得了含铜19.50%、含银1010.00g/t、铜回收率60.49%的铜精矿；含铅62.75%、含银300.00g/t、铅回收率87.99%的铅精矿；含锌15.72%、锌回收率66.54%的锌精矿，银在铜、铅精矿中的总回收率达到82.34%。试验获得了较好的指标，可为实际生产提供依据。

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