某铅锌矿选铅尾矿絮凝沉降及溢流水回用于浮选评价试验研究①

缪亚兵， 薛 珂， 赵文坡， 李文风， 方 程

（长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012）

絮凝沉降技术广泛用于水处理及尾矿处理。 矿浆体系中添加絮凝剂有利于细粒聚集成较大聚团从而促进沉降[1-8］。 目前有机高分子絮凝剂应用广泛，根据其官能团类型以及官能团在水中离解后所带电荷的性质，可将其分成阴离子型、阳离子型、非离子型和两性有机高分子絮凝剂[1］。

湖南某铅锌选矿厂采用优先浮选工艺流程，根据生产实际需要，现场选铅尾矿需浓缩至矿浆浓度45%进入后续选锌系统，溢流水进入生产回水系统。 在选厂改扩建工程中，受场地限制，拟采用直径36 m 浓密机对选铅尾矿进行浓缩。 根据该浓密机浓缩效率测算后发现，溢流水浊度超标，无法满足生产需求。 本文对该选铅尾矿开展絮凝沉降试验研究，提高矿浆沉降速率以满足目前的沉降需求，同时进行浮选评价试验，考察添加絮凝剂后的溢流水回用于浮选体系对浮选指标的影响。

1 试验矿样

试验矿样包括用于沉降试验的选铅尾矿样和用于浮选评价试验的浮选给矿样。 选铅尾矿样取自选矿厂生产系统铅浮选尾矿矿浆，矿浆浓度约36%。 浮选给矿样取自选矿厂二段磨矿分级溢流，其主要有价元素分析结果为：Pb 3.27%，Zn 3.69%，Au 2.44 g／t，Ag 92.73 g／t，S 6.91%，主要金属矿物为方铅矿、闪锌矿、硫铁矿等，脉石矿物主要为石英、玉髓、方解石等。

2 试验仪器及试剂

2.1 试验仪器

试验仪器包括量筒、沉降瓶、移液管、玻璃棒、滤纸、虹吸管、加药管、电子天平、秒表、XFD-1.0L 挂槽浮选机、DL-5C 型盘式真空过滤机、电热恒温鼓风干燥箱等。

2.2 试验试剂

试验用絮凝剂615s、665s、63026、FLZ1、6000S、6000V、6003S 均为市售有机高分子絮凝剂产品；AX868、CSP-12 为自主研发的絮凝剂，其中CSP-12 为阳离子型絮凝剂，AX868 为阴离子型PAM 絮凝剂。

浮选药剂HQ77、D52、D82、硫酸铜、Z200 和丁基黄药为生产现场提供的浮选药剂，均为工业品。

3 结果与讨论

3.1 沉降试验

将絮凝剂配成1‰浓度溶液。 准确量取250 mL选铅尾矿矿浆置于250 mL 沉降瓶中，记录矿浆质量，然后加入一定量的絮凝剂，塞紧瓶塞，上下颠倒10 次摇匀。 将沉降瓶静置于桌面，观测并记录不同时间沉降界面的高度，沉降120 min 后，抽取上层30 mL 澄清水进行浊度测试。

3.1.1 絮凝剂种类对比试验

试验选用阴离子絮凝剂615s、665s、 AX868、63026，阳离子絮凝剂CSP-12 和非离子类絮凝剂FLZ1、6000S、6000V、6003S 等进行对比试验，用量均为20 g／t，结果如图1～2 所示。

图1 絮凝剂种类对沉降高度的影响

由图1 和图2 可知，相较于自然沉降，添加絮凝剂后矿浆沉降速率显著提升，其中阴离子絮凝剂AX868和非离子絮凝剂6000V 沉降速度较其他药剂更快，阳离子絮凝剂CSP-12 沉降速度略差；添加絮凝剂后沉降上层澄清液浊度均有不同程度下降。

图2 絮凝剂种类对沉降上层澄清液浊度的影响

3.1.2 药剂用量对比试验

沉降试验初步筛选出絮凝剂6000V、AX868 和CSP-12，分别进行了药剂用量沉降试验，结果分别见图3、图4 和图5。

图3 絮凝剂6000V 用量对沉降高度的影响

图4 絮凝剂AX868 用量对沉降高度的影响

图5 絮凝剂CSP-12 用量对沉降高度的影响

由图3～5 可知，随着絮凝剂6000V 用量增加，矿浆沉降速度逐渐增加；随着絮凝剂AX868 用量增加，矿浆沉降速度先增加后趋于稳定；随着絮凝剂CSP-12用量增加，矿浆沉降速度基本不变。

3.1.3 给料浓度对比试验

给料浓度对比试验在1000 mL 沉降瓶中进行，选用絮凝剂AX868 和CSP-12，用量均为20 g／t，考察沉降速度与底流浓度变化情况，结果如图6～7 所示。

图6 静态沉降试验H-T 关系曲线

图7 静态沉降试验H-C 关系曲线

试验结果表明，降低给料浓度可以显著提升矿浆沉降速率，同时底流浓度提升速度更快，因此稀释浓密机给料矿浆浓度是提升矿浆沉降速率的有效手段之一。 同时对比了絮凝剂AX868 和絮凝剂CSP-12 絮凝沉降效果，前者沉降速度显著优于后者。

3.2 浮选影响评价试验

为进一步考察絮凝剂对浮选系统的影响，将絮凝剂以药剂添加的方式给入浮选系统进行浮选评价试验，以自来水作为对比水样，浮选试验流程及药剂制度参照生产现场，试验流程见图8。 因所取浮选给矿矿浆已添加铅捕收剂HQ77，铅粗选不再添加捕收剂。

图8 浮选评价试验流程

3.2.1 絮凝剂对比试验

在铅粗选段分别添加絮凝剂AX868、6000V 和CSP-12，用量均为20 g／t，考察Pb、Zn、S 浮选精矿指标，结果见图9。 从图9 可以看出，在浮选体系中添加絮凝剂AX868 和CSP-12，获得的浮选指标与清水基本相当；添加絮凝剂6000V，选铅段和选硫段指标与清水基本相当，但选锌段获得的精矿品位下降了2.36 个百分点、回收率下降了2.05 个百分点。 结合絮凝沉降试验情况，确定采用絮凝剂AX868 进行后续的浮选评价。

图9 絮凝剂对浮选指标的影响

3.2.2 絮凝剂AX868 用量试验

采用AX868 进行絮凝剂用量浮选评价试验，考察Pb、Zn、S 浮选精矿指标情况，结果见图10。 结果表明，添加AX868 后获得的浮选指标与清水基本相当，表明絮凝剂AX868 用量不超过60 g／t 时，对铅、锌、硫浮选指标几乎不产生影响。

图10 AX868 用量对浮选指标的影响

3.2.3 全开路对比试验

为进一步考察絮凝剂对铅、锌、硫浮选指标的影响情况，在铅粗选段添加10 g／t 絮凝剂AX868，锌粗选段分别添加20 g／t 和40 g／t 絮凝剂AX868，进行全开路浮选试验，试验流程见图11，结果见图12。

图11 全开路浮选评价试验流程

图12 全开路试验AX868 对浮选指标的影响

由图12 可以看出，在选铅段添加10 g／t、选锌段添加20 g／t 或40 g／t 絮凝剂AX868 条件下，获得的铅、锌、硫浮选精矿品位和回收率指标与清水基本相当，表明采用AX868 为絮凝剂，在综合用量不超过50 g／t 条件下，对铅、锌、硫浮选指标几乎不产生影响。

3.3 浓密机选型计算

该选厂改扩建后浓密机处理量以干矿量计约为98 t／h，给料浓度36%，要求底流浓度45%。 以絮凝剂AX868 用量20 g／t、沉降40 min 后尾矿颗粒开始进入压缩区，此时底流浓度已达到42.5%，考虑工业应用浓密机底流压缩效果明显优于量筒试验，可以判断此条件下沉降40 min 底流浓度可达45%，据此计算静态沉降试验尾矿固体通量为0.117 t／（m2·h），选型浓密机直径为35.8 m；浓密机给料井内发生絮凝沉降，给料井外清水层可稀释给料，稀释浓度至20%，絮凝剂AX868 用量20 g／t、沉降25 min 后尾矿底流浓度已达到42.1%，此条件下计算静态沉降试验尾矿固体通量为0.121 t／（m2·h），选型浓密机直径为35.2 m。 两种方式均可满足现场直径36 m 浓密机沉降要求。

4 结论

1） 通过沉降试验和浮选评价试验，筛选出絮凝剂AX868 作为该选铅尾矿的絮凝剂，可显著提升矿浆沉降速率、降低溢流水浊度，对浮选指标影响较小。

2） 在AX868 用量20 g／t 情况下，矿浆的沉降效果可满足现场36 m 浓密机的选型要求，该用量条件下所得溢流水回用于铅锌硫浮选系统，所得浮选指标与使用清水时指标相当。