纤锌矿的工艺矿物信息与浮选特性

许阳芳 杨磊

（新疆有色金属研究所 乌鲁木齐 830000）

1 前言

自然界中有近百种锌矿物，锌以独立矿物存在并以硫化物为主的只有两种闪锌矿与纤锌矿,化学成分均为ZnS。闪锌矿属等轴晶系的硫化物矿物，纤锌矿属于六方晶系。纤锌矿在自然界中分布和发现不如闪锌矿,通常在低温条件下从酸性溶液中结晶,偶尔见于某些低温热液矿床中,通常认为将闪锌矿加热后快速冷却就可变成纤锌矿。

新疆有色金属研究所针对新疆某含铅纤锌矿进行的选矿工艺研究发现，纤锌矿虽然与闪锌矿的化学成分一致均为ZnS，采用化学物相方法时硫化物溶出相与闪锌矿相比却极不稳定，难以直接定性，后来采用X-ray衍射分析来证实了其为纤锌矿的存在形式。同时在工艺试验研究中发现，其有效的浮选工艺制度更适合于氧化锌的工艺特点。在选矿工艺研究和生产实践中，如果从业技术人员仅凭借元素分析和物相分析，将闪锌矿与纤锌矿简单的都归为硫化锌矿物来进行选别，就会导致选矿效率的低下。

本文就新疆有色金属研究所针对试验矿样开展的工艺研究进行详细的描述和分析，可为从业人员从工艺矿物信息和浮选特性上做以指引，为该类矿产资源提供技术指导。

2 试验矿样的工艺矿物学简述

2.1 矿物组成及定量

通过光学显微镜、扫描电镜、能谱仪分析，该样品中主要的金属硫化物为纤锌矿、方铅矿、黄铁矿，金属氧化物为赤铁矿、少量氧化锌、异极矿，脉石矿物主要为方解石、少量石膏、长石、石英，微量重晶石和放射性矿物，其矿物成分明细见表1，粉末状综合原矿中组成矿物的相对含量见表2。

表1 原矿组成矿物明细

表2 综合原矿的矿物定量结果 wt%

样品中主要的有价矿物为方铅矿和纤锌矿，占14.48%，铁硫化物含量较高，占了11.15%，含锌氧化物占0.32%，脉石矿物主要为方解石，占69.63%，还含有微量的石膏、长石、石英、帘石和放射性矿物。

2.2 铅、锌的元素分配与物相分析结果

试验样品中有价金属元素主要为Pb、Zn，赋存这两种元素的矿物较简单，经检测分析后认为：

Pb元素主要赋存于方铅矿（100%）中。

Zn元素主要赋存于纤锌矿（98.09%）、氧化锌（1.56%）和异极矿（0.35%）中。

Pb、Zn元素在矿石中的平衡分配计算见表3。

破碎原矿中Pb、Zn元素的化学物相分析结果见表4、表5。

表3 综合原矿中Pb、Zn元素在矿石中的平衡分配 wt%

表4 矿石中Pb元素的化学物相分析结果 Wt%

表5 矿石中Zn元素的化学物相分析结果 Wt%

样品中主要的可回收有价元素为Zn、Pb，其中Zn元素主要以硫化物形态存在占84.21%，其它化合物占12.89%；Pb元素中硫化物占66.67%，易溶类占10%左右，氧化物占20%左右。

2.3 纤锌矿的赋存状态

纤锌矿是矿石中的主要富Zn矿物，多呈不规则的它形颗粒或集合体沿矿石的裂隙和孔隙充填浸染，其结晶粒度分布极不均匀，大的可达0.1mm，细小的仅有0.003mm。纤锌矿多与黄铁矿相伴而生。锌硫化物结晶相对细小的大多都聚集为集合体分布，其内部孔隙和裂隙发育，边界溶蚀明显，结晶较大的颗粒周边总伴生有细小的锌硫化物颗粒或黄铁矿颗粒，似为多期成矿。总而言之，矿石中的锌硫化物结晶粒度分布极不均匀，大小悬殊，且局部集中，整体分布也不均匀。

样品中元素Zn的主要赋存矿物为纤锌矿，平均含Zn 61.98%，Fe 0.89%。其元素能谱分析结果见图1。

图1 元素能谱分析结果

其化学式与闪锌矿一样为ZnS，但晶体结构不同。表现出的化学性质也不完全相同。从化学物相分析结果看，锌元素在化学分析的过程中，发现硫化物溶出相极不稳定，直至四天后才达到一个相对稳定的值（4.8%），但其元素组成却为硫化物无疑，怀疑为纤锌矿，其元素组成、相对含量与闪锌矿相同，但结构不同，由于在自然界中纤锌矿极为少见，采用化学方法难以直接定性，采用X-ray衍射分析来证实了这点。

2.4 破碎原矿中主要组成矿物的粒度分布

破碎原矿中硫化物包括纤锌矿、黄铁矿的粒度相对较粗，约75%在0.1mm以上，方铅矿粒度相对较细小，0.1mm以上的仅有47%左右。主要的脉石矿物方解石80%都在0.1mm以上。总而言之，此样品中主要的组成矿物，包括纤锌矿、黄铁矿和方解石，其原生粒度较粗，属于中粗粒结构。

表6 破碎原矿中主要组成矿物的粒度分布 Wt%

随着细度的增加，主要的金属矿物，纤锌矿、方铅矿和黄铁矿的单体含量急剧增大，细磨有助于金属硫化矿物的单体解离。

3 浮选试验研究简述

3.1 原矿的化学多元素分析

表7 原矿化学多元素分析

3.3 工艺流程的确定

本试验矿石中的有价金属矿物主要为方铅矿和纤锌矿，铅氧化程度较低，采用常规药剂黄药或硫氮浮选即可回收。锌以纤锌矿为主，其化学成分与闪锌矿一样，但晶体结构不同，采用常规浮选闪锌矿的方法回收纤锌矿,锌几乎不上浮，而采用硫化后胺选锌的方法则锌明显上浮。

试验流程如图2所示，试验结果见表8。

图2 原则流程试验工艺流程图

表8 原则流程试验结果

由原则流程试验结果可知：

（1）在铅粗选段不加任何调整抑制剂,只添加硫氮捕收剂,铅的粗选回收率即达到85.18%,而锌回收率仅为2.72%,说明该矿石中的锌矿物可浮性较差，利用此矿石中铅锌矿物的可浮性差异特点可实现优先选铅再选锌的工艺流程。

（2）选铅的尾矿添加碳酸钠和硫化钠,采用氧化矿浮选药剂十二胺浮选,锌上浮效果很明显，说明该矿石中锌矿物适宜采用氧化锌的浮选方式进行回收。

（3）碳酸钠和硫化钠添加地点和用量是实现铅锌分离效果的主要研究因素。

3.4 粗选调整剂组合条件试验

虽然原矿中铅品位较低，但这部分铅以硫化铅为主，性质易浮。在铅粗选段首先进行碳酸钠与硫化钠的组合试验。为保证药剂充分溶解，将其直接加入磨矿中。

试验流程见图3，试验结果见表9。

由试验结果可知，在铅粗选时只需适当添加硫化钠可更好的提升铅锌分离效果。后期的条件试验显示，需采用碳酸钠、硫化钠与CMC的组合添加方能克服该矿样泥化严重的浮选环境。

3.5 捕收剂种类试验

试验流程见图4，试验结果见表10。

图3 粗选调整剂试验流程图

表9 粗选调整剂试验结果

图4 捕收剂种类试验流程图

表10 捕收剂种类试验结果

由试验结果可知，同样采用氧化矿捕收剂选锌，十二胺做捕收剂在较小的用量下就可以获得理想的选锌指标，而羟肟酸效果很差。

3.6 闭路试验

本次试验采用优先选铅尾矿硫化胺选锌的试验方案，开路试验获得了较高的锌回收率指标。从开路试验结果可知，锌中矿回收率为10%左右，经多次试验验证，由于本试验矿石性质有其特殊性，在闭路时需控制泥化导致的中矿恶性循环现象，必须采用中矿单独处理的方式进行闭路试验，才能够较好的解决中矿累积现象，实现闭路平衡。

闭路试验进行了五组试验，从第三组开始得到平衡，试验结果见表11，闭路试验工艺流程图见图5。

图5 闭路工艺流程图

表11 闭路试验结果

4 结语

（1）本次试验样以方铅矿和纤锌矿为主，方铅矿采用常规浮选方法，即可选别，由于铅原矿品位较低，需采用四段精选才能至42.10%的精矿品位。而纤锌矿在自然界中存在较为少见，虽然它的分子结构与闪锌矿一样，但其浮游性质截然不同，其更接近氧化锌矿的浮选特性。经试验采用胺类捕收剂浮选效果理想，其最终精矿锌品位46.15%，回收率89.21%，取得较好的选矿工艺指标。

（2）由于矿石疏松易碎，因而在磨矿过程中易泥化现象，而加入适当的调整剂分散矿泥以及控制泥化现象始终是此类矿石能否获得好的指标的关键。试验采用碳酸钠、水玻璃和CMC等调整剂分散矿泥消除矿泥的影响，从而改善胺类捕收剂在目的矿物表明的吸附，是提升选锌指标的主要因素。

（3）经多次试验验证，采用顺序返回的标准闭路流程，不能解决该矿石中矿累积问题，会造成最终产品品位不达标。必须在闭路工艺中采用锌中矿合并再选的方式才能获得合格稳定的锌精矿产品。