高硫铅锌矿选矿新工艺研究及应用

安久长

【摘要】面对世界工业发展对铅锌金属更加巨大的需求以及日益萎缩的锌矿产量，对当前我国的铅锌矿采选技术提出了更高的要求。只有进一步的提升采矿效率，提升铅锌矿物产量和质量，才能够进一步应对工业发展的需求。本文介绍了高硫铅锌矿矿床中主要的矿物质，并对这些矿物质的浮选行为影响因素进行了研究，提出了相关的工艺改进设计。

【关键词】高硫铅锌矿；浮选；抑制剂；精矿

铅锌金属是当前工业发展过程中不可替代的重金属，随着工业生产的高速发展，我国对于铅锌矿物的需求不断在增加。中国作为世界上锌矿资源最为丰富的国家之一，同时也是铅锌精矿生产国，其铅锌工业的发展直接关系到世界的铅锌工业发展。但日益萎缩的锌矿产量面对世界工业发展更加巨大的需求，对当前我国的铅锌矿采选技术提出了更高的要求。只有进一步的提升采矿效率，提升铅锌矿物产量和质量，才能够进一步应对工业发展的需求。

一、硫化铅锌矿床的主要矿物

铅锌金属因其类似的外电子结构和强烈的亲硫性，单一铅或单一锌矿床极少，常见于综合性矿床之中，特别是大型、特大型矿床。我国铅锌矿物资源分布广泛，经过近半个世纪的发展，采矿技术、采矿规模以及矿物生产都取得了很大的进步，生产产能具有相对集中的特点，全国范围内现已经形成了五个较大的铅锌生产基地。我国硫化矿矿床类型相对齐全，但由于成矿环境十分复杂，继而使得矿床普遍存在较多的伴生成分，矿床所含的铅锌矿物含量也具有铅低锌高的特点。硫化矿床是我国铅锌矿物采选的主要矿床，主要铅锌矿物包括有原生方铅矿和闪锌矿以及铁闪锌矿。

方铅矿具有较强的金属光泽，常与闪锌矿、黄铜矿、黄铁矿等共伴生，其可浮性良好，许多研究表明，方铅矿表面元素六点含量是决定方铅矿无捕收剂情况下的浮选情况。如果利用捕收剂诱导浮选，则会根据捕收剂的不同选择产生不同的化学产物，在方铅矿的浮选过程中，往往会选择重铬酸钾为抑制剂，用以在铜铅混合精矿分离时让铜先被浮选，在对铜铅混合精矿的分离生产中具有良好的分离效果。

含铁量大于10%称为铁闪锌矿，其可浮性往往取决于矿物中铁的含量，研究表明含铁量与闪锌矿的可浮性有一定的关系，一般含铁量越高，可浮性越低，但即便是纯闪锌矿，其可浮性也不高，因此定义闪锌矿为难浮选的矿物。而在闪锌矿水溶液中加入硫酸铜后，其表面经过一系列的氧化行为，形成表面的硫酸铜，具有进一步活化闪锌矿的效用，并且有效的提升了闪锌矿的可浮性。硫酸锌是最常用的闪锌矿抑制剂。

二、硫化矿物浮选行为研究

对于硫化矿物浮选行为研究主要包含了对浮选药剂、矿浆PH值以及矿浆电位三个指标的研究，主要的研究对象为福建金东矿业股份有限公司丁家山铅锌矿的方铅矿和闪锌矿，并采取了单矿物浮选试验。

1. 浮选药剂对铅锌硫矿物的基本浮选行为影响

不同的浮选药剂会产生不同的浮选现象，本文主要对不同的捕收剂和抑制剂进行了实验和研究。

捕收剂选用了丁黄药和乙硫氮两种，按照不同的组分进行了考察。矿浆PH值为7.0的情况下，捕收剂按照一定的速度进行增加。单独使用乙硫氮作为捕收剂，方铅矿和闪锌矿的浮选回收率都随着捕收剂的用量增多出现增加的趋势，当药量达到饱和的时候，趋于平稳。单独使用丁黄药时，方铅矿和闪锌矿的矿物浮选回收率趋势与单独使用乙硫氮一样，但二者的饱和计量有所不同。当使用丁黄药和乙硫氮1：1组分含量的捕收剂时，浮选回收率趋势相同。相比较而言，在方铅矿和闪锌矿的浮选过程中，采用乙硫氮单独捕收剂，在同样的药剂浓度和用量的时候，方铅矿和闪锌矿的最高浮选回收率最大。也就是说，乙硫氮捕收剂的选择性较好，可用于铅锌硫硫化矿优先浮选。

本节研究因实际生产和课题研究的需求，分别选取了巯基乙酸钠、二甲基二硫代氨基甲酸钠、腐植酸钠三种有机抑制剂，在矿浆PH值7.0，捕收剂为单独乙硫氮的情况下，对比三种抑制剂对方铅矿和闪锌矿的浮选影响。

研究表明，单独使用三种抑制剂，两种矿物都随着抑制剂用量而出现了回收率降低的现象，也就是说，三种抑制剂在一定的条件下都可以被应用之铅锌分离，但分量的使用不同，会产生抑制主要产物的可浮性。实际上，三种抑制剂的能力最高的为腐植酸钠，虽低微二甲基二硫代氨基甲酸钠。

2. 矿浆pH对铅锌硫矿物的浮选行为的影响

研究选用了石灰作为浮选矿浆pH调整剂，在固定捕收剂为乙硫氮的条件下，考察了不同矿浆PH值对方铅矿、闪锌矿可浮性的影响。研究表明，当矿浆PH=8的碱性矿浆中，对于方铅矿和闪锌矿的浮选都存在一定的抑制作用，但闪锌矿的抑制作用要明显的高于对方铅矿的抑制，随着矿浆PH值的不断升高，抑制作用越来越强，但对于方铅矿而言，PH=12.5作为一个临界点，临界点之前其抑制作用虽然有加强的趋势，但趋于平稳，临界点之后，抑制作用急剧加强，回收率到达最低点。而对于闪锌矿而言，其抑制作用相对均匀。当PH=13时，此时的矿浆对方铅矿以及闪锌矿都有极强的抑制回收作用，即在高碱条件下，梓硫基本没有可浮性。

三、高硫铅锌矿选矿工艺以及应用

1. 高硫铅锌矿特性

福建金东矿业股份有限公司丁家山铅锌矿为多金属硫化铅锌矿，对其矿石的回收的主要元素為铅锌，以及共伴生的金属银。通过对丁家山铅锌矿的原石取样分析，其矿石中锌的赋存状态十分简单，大部分集中在闪锌矿产中，并以硫化锌的相型存在。矿石中的铅赋存状态与锌相似，大多数都以硫化铅的形式产出。

丁家山铅锌矿铅锌浮选过程相对复杂，原石铅锌矿难选的原因来自以下几个方面：

首先是矿石中的硫含量过高，原矿中硫元素的赋存状态为十分容易浮选的黄铁矿，采用常规的浮选方法，很难获得锌精矿和铅精矿。

其次，原矿中黄铁矿与闪锌矿、方铅矿的关系甚为密切，大多方铅矿、闪锌矿上包含有细小颗粒的黄铁矿，硫化矿物间与脉石矿物关系特别密切，嵌布关系复杂，溶蚀交代现象严重。传统球磨细磨后仍然含有部分方铅矿连生体尚未单体解离，再加上黄铁矿含量大，细粒的黄铁矿与细粒方铅矿、细粒铅锌铁矿物连生体的浮游性相近，致使铅回收率很难达到从物相分析得出的理论回收率。

2. 高硫化矿铅锌分离一般工艺流程

对于高硫化矿床上硫化铅锌矿的铅锌分离处理流程原则有三种最为主流的方式，其一就是优先浮选原则流程，其二则是混合浮选原则，其三则是等可浮选原则。相对而言，第一种浮选原则优于其他两种浮选原则，符合选矿实践中“浮易抑难”以及“浮少抑多”原则，因此被广泛用于我国大多数的硫化铅锌矿选矿生产中。其一般性流程为：矿石——磨矿——加入浮选药剂——浮选硫化铅矿物——浮铅尾矿活选——硫化锌矿物。

3. 对浮选工艺流程的改造设计

基于丁家山铅锌矿难浮选的原因，结合对硫化矿物浮选行为研究，根据丁家山铅锌矿浮选生产需求，现提出了对浮选工藝流程的改造设计。设计的主要原则和理念是利用矿石中矿物的可浮性关系，尽可能的让大部分的“易选快浮”的单体方铅矿和闪锌矿产出大部分精矿，而“难选满浮”的则进行强化处理，浮选尾矿后产生黄铁矿精矿和尾矿。针对该矿难选的原因结合丁家山铅锌矿现场生产实际情况本次工艺设计着重于以下两点：一方面是为了进一步寻找新型抑制剂，部分替代石灰以减少石灰用量，在不影响前选矿指标的前提下力求由“高碱细磨”工艺向“低碱细磨工艺”转变，另一方面则是在试验过程中采用优先浮选流程，通过详细的工艺矿物学研究查明铅浮选中方铅矿解离度，引进先进的磨矿设备改进和完善浮选工艺流程。其工艺选矿步骤如下所示：

原矿进行铅粗选（可选用阶段磨矿方式对原矿进行磨矿，采用乙硫氮作为捕捉剂，铅粗选石灰用量条件调整矿浆PH值，利用留基乙酸钠作为抑制剂）————铅精选——粗浮选锌（锌浮选给矿为浮铅尾矿，在抑制剂的作用下，锌的品味和活性有所降低，因此需要加入的硫酸铜进行活化，采用优先浮选的流程，得到锌粗精矿）——选硫（硫浮选给矿为选锌尾矿）——铅锌矿高精选——尾矿精选。

该工艺流程对比丁家山铅锌矿传统高碱优先浮选工艺流程不同点主要在于以下几点：

首先是在浮选工艺结构和流程是进一步优化，改进优化后的浮选工艺将选锌和选铅形成两个独立的回炉，增加了扫选次数，继而提升了铅锌精矿形成的浮选回收率。同时，当形成了粗精锌矿和粗精铅矿的浮选后，剩下的尾矿将再次进入到各自循环中再次浮选。

其次是在设备精细度上的提升，传统的浮选再磨设备对于原石的再磨处理精度没有改进后的高，改进工艺引用了抄袭搅拌磨处理，提升了方铅矿的解离度。

最后是在相关药剂的选择上的优化，对于抑制剂、捕捉剂的选用也更加科学，用量也更符合对最高浮选回收率的要求。

结语

作为我国重要的铅锌金属生产基地，丁家山铅锌矿具有矿石储量大，品位高等优点，但原矿因其特有的高硫难选细粒浸染的特性，而使得选矿困难。本文则通过对硫化铅锌矿的浮选行为的研究，对其浮选工艺做出了相关的改进设计，以期进一步提升选矿精度和选矿效率。

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