高砷铅硫精矿铅砷分离试验研究①

吕昊子，刘 超，陈志强，罗传胜，李 波

（1.广东省科学院资源综合利用研究所，广东 广州510650；2.稀有金属分离与综合利用国家重点实验室，广东 广州510650；3.广东省矿产资源开发和综合利用重点实验室，广东 广州510650）

砷是有色金属矿产中常见的杂质元素［1－2］，每年约有5万吨砷随各种有色金属精矿带入金属冶炼系统［3］。砷通常以氧化物或盐的形式作为含砷污染物进入冶炼的“三废”［4－6］中。“三废”中的砷化合物会严重污染生态环境，并危及人类的健康［6－8］。

铅精矿易出现砷含量超标的问题，理想的处理方案是在冶炼前，通过针对性的分选工艺进行铅砷分离［9－11］。本文以河北某高砷铅硫粗精矿为研究对象，开展了铅砷浮选分离研究工作，研究了再磨细度、调整剂种类和用量等因素对铅砷分离的影响，研究成果可为相关工作提供参考。

1 原矿性质

高砷铅硫精矿通过闭路浮选试验制备，其多元素分析结果见表1。样品铅含量为48.87%，是主要的有价元素；砷含量为5.12%，是主要的有害元素。

表1 铅硫精矿多元素分析结果（质量分数）／%

通过MLA分析了铅硫精矿的主要矿物组成及相对含量，结果如表2所示。样品中含铅矿物主要为方铅矿，含砷矿物主要为毒砂；此外，样品中还含有少量砷铅铁矿和砷铅矿等同时含铅、砷的矿物。

表2 矿物组成及相对含量（质量分数）／%

样品中铅、砷矿物组成较为复杂，使用SEM测试分析了铅矿物与砷矿物的连生状况，发现毒砂与方铅矿常交代连生，部分毒砂被方铅矿完全包含；样品中还有一定量的砷铅矿和砷铅铁矿，与毒砂沿裂隙填充交代。可见铅砷嵌布关系紧密，铅砷分离难度较大。

2 结果与讨论

2.1 再磨细度对铅砷分离的影响

图1 铅硫精矿再磨试验流程

图2 再磨细度对铅砷分离的影响

铅硫精矿再磨可以提升砷矿物解离度，有利于铅砷分离。因此，进行了铅硫精矿再磨细度条件试验，试验流程见图1，结果见图2。试验过程中石灰等调整剂直接随矿加入磨机中，故流程图中未给出相关的作用时间。由图2可知，随着再磨细度增加，铅粗精矿中毒砂解离度不断增加；当再磨细度达到－0.038 mm粒级占94.08%时，毒砂解离度基本不再增加。随着毒砂解离度增加，铅粗精矿铅品位不断上升，铅回收率则不断降低；粗精矿砷品位和砷回收率同步降低，表明细磨可有效改善铅精矿含砷问题。当再磨细度达到－0.038 mm粒级占94.08%时，继续增加再磨细度，粗精矿铅回收率出现加速下滑，表明铅矿物开始出现过磨问题。综合考虑再磨对矿物解离以及铅砷分离指标的影响，铅硫精矿适宜的再磨细度为－0.038 mm粒级占94.08%。

2.2 调整剂种类对铅砷分离的影响

以石灰为基础，在再磨细度－0.038 mm粒级占94.08%条件下，研究了不同调整剂体系对铅砷分离指标的影响，结果见表3。由表3可知，不同调整剂体系下，砷铅分离指标整体差异不大。相较单一石灰，腐殖酸钠配合石灰作用下，铅粗精矿砷含量显著降低，虽然铅回收率会小幅降低，但整体浮选指标依然有一定提升。石灰、水玻璃和次氯酸钙组合脱砷效果最好，但铅损失量较大；由于毒砂和方铅矿等均属于易氧化矿物，次氯酸钙在氧化抑制毒砂的同时，也会氧化部分铅矿物，导致粗精矿铅回收率大幅下降。石灰、硫代硫酸钠和亚硫酸钠组合的砷硫分离指标不甚理想，亚硫酸钠作用下铅矿物受到了一定抑制。石灰、硫代硫酸钠和硫酸铵组合的分选指标与单一石灰相近，脱砷效果略好，浮铅指标则出现了整体性劣化。综合考虑铅砷分离指标，石灰和腐殖酸钠的抑制剂体系更适宜于该矿。

表3 铅砷分离调整剂试验结果

2.3 调整剂用量对铅砷分离的影响

2.3.1 石灰用量

在再磨细度－0.038 mm粒级占94.08%、腐殖酸钠用量200 g／t条件下，进行了铅砷分离粗选石灰用量试验，结果见图3。由图3可知，随着石灰用量增加，铅粗精矿铅品位稍有增加，铅回收率表现出先增加后减小的趋势，砷品位和回收率则不断降低；当石灰用量达到4 500 g／t时，继续增加石灰用量，粗精矿铅回收率出现了大幅度下滑，而砷回收率则基本不变，表明铅砷分离指标出现劣化。综合考虑铅砷分离整体指标，铅砷分离粗选适宜的石灰用量为4 500 g／t。

图3 石灰用量对铅砷分离的影响

2.3.2 腐殖酸钠用量对铅砷分离的影响

在再磨细度－0.038 mm粒级占94.08%、石灰用量4 500 g／t条件下，进行了铅砷分离粗选腐殖酸钠用量试验，结果见图4。由图4可知，随着腐殖酸钠用量增加，铅粗精矿铅品位不断增加，铅回收率不断降低，砷品位和回收率则不断降低；当腐殖酸钠用量达到250 g／t时，继续增加药剂用量，粗精矿铅回收率出现了大幅度下滑，而砷回收率则基本不变，表明铅砷分离出现劣化。综合考虑铅砷分离整体指标，铅砷分离粗选适宜的腐殖酸钠用量为250 g／t。

图4 腐殖酸钠用量对铅砷分离的影响

2.4 铅砷分离闭路试验

通过条件试验和开路试验，最终确定了如图5所示的铅砷分离闭路试验流程，闭路试验结果见表4。由表4可知，铅硫粗精矿通过“一粗两扫三精”闭路试验，可获得铅品位和铅回收率分别为79.12%和94.89%的铅精矿，铅精矿中砷含量可降至0.81%；此外，砷硫精矿砷品位和砷回收率分别为11.89%和90.35%。

图5 铅硫精矿铅砷分离闭路试验流程

表4 铅硫精矿铅砷分离闭路试验结果

3 结 论

1）铅硫粗精矿中铅、砷含量分别为48.87%和5.12%，含铅矿物主要为方铅矿，含砷矿物主要为毒砂，铅、砷矿物共伴生关系较为复杂，相互交代连生较多。

2）再磨可以提升毒砂解离度，显著改善铅砷分离分选指标。铅硫粗精矿适宜的再磨细度为－0.038 mm粒级占94.08%。

3）石灰与腐殖酸钠组合作抑制剂可有效抑制砷矿物，铅砷分离粗选适宜的石灰和腐殖酸钠用量分别为4 500 g／t和250 g／t。

4）通过“一粗两扫三精”闭路试验，可获得铅品位和铅回收率分别为76.12%和94.89%的铅精矿以及砷品位和砷回收率分别为11.89%和90.35%的砷硫精矿，铅硫粗精矿中的铅砷得到了较好地分离。