新疆和田某含銀鉛復雜礦石選礦可選性試驗研究

竇源東 吳基正 張建華

(1.煙臺黃金職業學院，山東 招遠 265400；2.云南農業大學 資源與環境學院，昆明 650000；3.青島平度市舊店金礦，山東 平度 266700)

鉛鋅礦作為重要的有色金屬礦產資源，是國民經濟發展的重要基礎原料[1]。我國的鉛鋅資源豐富，以硫化礦資源為主。但不同鉛鋅硫化礦床礦石性質差異顯著，由于礦石嵌布關系復雜、共伴生有價組分種類多、脈石礦物性質差異大等特點，難以進行有效分選[2,3]。同時，易選的硫化礦資源已日趨變少，氧化礦的資源開發越發顯得緊迫和重要[4]。

本次研究的對象為新疆和田某含銀鉛混合礦，礦石中銀礦物包括自然銀和硫化銀，以及部分被鐵礦包裹的銀礦物；其他金屬礦物主要是褐鐵礦、白鉛礦、鉛礬及鉛硬錳礦等，含少量方鉛礦；脈石礦物以石英、長石和云母居多。礦石鉛氧化程度高，鉛礦物和銀礦物與褐鐵礦之間的嵌布關系甚為復雜、部分鉛和銀呈吸附態賦存在褐鐵礦中。針對該礦的礦石性質，通過試驗對比，確定采用硫化礦優先浮選—氧化礦硫化浮選工藝流程回收礦石中的銀和鉛，取得了較好的試驗結果，可為該類型的資源高效綜合利用提供借鑒。

1 礦石性質

1.1 礦物化學成分及組成分析

礦石的主要化學成分分析結果見表1，礦石中鉛的化學物相分析結果見表2，礦石中銀的化學物相分析結果見表3。

表1 礦石的主要化學成分Table 1 Main chemical composition of ore /%

由表1可知，礦石中可供選礦回收的主要元素是鐵、鉛和銀；而銅、鋅等其他有價金屬元素因含量太低綜合利用的意義不大。

表2 礦石中鉛的化學物相分析結果Table 2 Chemical phase analysis results of lead in ore /%

表3 礦石中銀的化學物相分析結果Table 3 Chemical phase analysis results of silver in ore /%

結合表2、表3可知，礦石中鉛礦物以白鉛礦、鉛礬和鉛硬錳礦為主，少量方鉛礦；銀礦物主要以自然銀和硫化銀為主，還有部分被包裹于鐵礦物中；鐵礦物主要為褐鐵礦；脈石礦物則以石英、長石和云母為主。

1.2 主要礦物嵌布粒度及嵌生關系

鉛礦物包括方鉛礦、白鉛礦和鉛礬。其中方鉛礦含量較低，其粒度一般在0.02～0.1 mm，一般呈不規則粒狀交代殘余分布在鉛礬中；白鉛礦和鉛礬分布廣泛，是選礦富集回收鉛的主要目的礦物，粒度一般在0.02～0.5 mm，其形態變化大、粒度不均勻、與褐鐵礦的嵌連極為密切，即使通過細磨也不可能使這些氧化鉛礦物與褐鐵礦得到充分的解離，因此導致鉛礬和白鉛礦的分選性能降低，造成鉛精礦中鐵的含量偏高。

銀礦物各種銀礦物的粒度均較為細小，粒度在0.002～0.015 mm。銀礦物與氧化鉛礦物的交互關系均較為密切，理論上大部分銀礦物將隨同載體礦物一起進入浮選鉛精礦中，因此銀礦物的回收效果一定程度上與氧化鉛礦物的回收率密切相關。

2 選礦試驗研究

2.1 方案的選擇

根據原礦的礦石性質，對原礦進行了直接強磁和還原焙燒—弱磁試驗，考察預先回收鐵的可行性，通過試驗發現磁選難以使鉛鐵有效分離，鐵精礦不合格，還造成大量鉛的損失；進行了搖床重選試驗，試驗表明重選也難以使鉛得到有效富集。在浮選試驗中分別對先浮硫化礦后浮氧化礦(先硫后氧)、直接硫化浮選、脂肪酸直接浮選三種方案進行對比，通過試驗表明，“先硫后氧”方案精礦銀、鉛品位富集比高，回收率也較高，回收效果明顯優于直接硫化浮選。因此，遵循“能收早收，先易后難”的原則，選擇先硫后氧的優先浮選流程。

2.2 磨礦細度浮選試驗

根據工藝礦物學結果，進行了磨礦細度條件試驗，以確定最合適的浮選細度。試驗流程如圖1所示，試驗結果如圖2所示。結果表明，隨著磨礦細度的增加，浮選精礦中銀回收率逐漸提高，至-0.074 mm含量占85%時最高，同時，鉛中銀的品位也較好，為3 830.77 g/t，之后隨著細度增加逐漸降低。鉛的回收率隨著細度增加也逐漸升高，當-0.074 mm含量超過85%時，回收率已沒有明顯升高的趨勢，可能原因為產生的礦泥對銀和鉛的浮選回收造成影響。綜合考慮適合浮選細度為-0.074 mm含量占85%較適宜。

圖1 磨礦細度浮選試驗流程圖Fig.1 Flowsheet of grinding fineness flotation test

圖2 磨礦細度浮選試驗Fig.2 Grinding fineness flotation test

2.3 硫化礦浮選試驗

為了盡可能地回收硫化鉛和硫化銀以及可浮性相對較好的自然銀，在磨礦細度試驗基礎上，進行了硫化礦優先浮選的藥劑條件試驗及開路、閉路試驗。通過試驗發現，礦漿pH值是影響硫化礦浮選鉛回收率的重要因素之一，本試驗粗選采用石灰和硫化鈉對礦漿體系pH值進行調節，其適宜用量為石灰500 g/t+硫化鈉300 g/t，石灰用量過大會影響銀的回收率。由于原礦氧化程度高，易產生泥質，影響浮選效果，因此硫化礦浮選時以水玻璃作為分散劑，其粗選用量為2 000 g/t，以乙硫氮作為捕收劑其粗選用量為40 g/t，以松醇油作為起泡劑其用量20 g/t。確定硫化礦浮選粗選藥劑條件后，進行了硫化礦浮選開路和閉路試驗，閉路試驗結果見表4。硫化礦閉路試驗通過一次粗選兩次精選可以獲得鉛銀混合精礦A，含鉛60.45%、鉛回收率16.85%，含銀16 331.21g/t、銀回收率62.61%。以硫化礦浮選尾礦作為后續氧化礦浮選試驗的給礦。

表4 硫化礦閉路浮選試驗結果Table 4 Closed-circuit flotation test results of sulfide ore /%

2.4 氧化礦浮選

原礦鉛礦物中碳酸鉛和硫酸鉛的分布率分別達到了37.93%和22.74%，氧化鉛礦物的可浮性一般較差，通常采用硫化劑硫化浮選、脂肪酸浮選、螯合劑浮選等方法進行回收，試驗中對比了硫化—黃藥浮選、硫化—胺法浮選、陰離子脂肪酸浮選及羥肟酸浮選等方案，探索試驗表明硫化—黃藥法浮選回收該礦石中氧化鉛礦物較為適宜。

2.4.1 硫化劑的選擇及用量試驗

在硫化浮選氧化鉛過程中，硫化劑的選擇及用量是實現良好選礦指標的關鍵，用量過低硫化效果不夠，導致鉛回收率降低；用量過高則會引起抑制作用。硫化浮選中硫化劑一般采用硫化鈉或硫氫化鈉，單獨使用硫化鈉做硫化劑時，其用量增加會使礦漿的pH值迅速升高，而過高的pH值對硫化后的氧化鉛礦物浮選不利，而硫氫化鈉提高礦漿pH值的速度相對較慢，二者聯合使用則既能充分發揮硫化作用，又能保證合適的浮選pH值。通過前期試驗確定單獨使用硫化鈉不理想，在此重點討論硫化鈉和硫氫化鈉組合使用效果，試驗流程和試驗結果分別如圖3、4所示。

圖3 硫化劑試驗流程Fig.3 Vulcanizing agent test flowsheet

由圖4可知，單獨使用硫化鈉或硫氫化鈉作硫化劑時，氧化鉛精礦回收率相當，但前者精礦品位較高?；旌鲜褂脮r，隨著硫化鈉含量的減少、硫氫化鈉比例的增加，鉛精礦品位逐漸降低，回收率先升后降隨后又有少許提高。綜合考慮精礦品位與回收率，確定以硫化鈉+硫氫化鈉的組合藥劑為硫化劑，二者比例為2∶1，用量為(2 000+1 000) g/t。

圖4 硫化劑(硫化鈉+硫氫化鈉)用量試驗Fig.4 Dosage test of vulcanizing agent (sodium sulfide+sodium hydrosulfide)

2.4.2 六偏磷酸鈉用量試驗

氧化鉛浮選過程中，礦泥的影響較為顯著。礦石中含大量褐鐵礦和鉛釩，極易泥化，泥化了的鉛礬、白鉛礦等目的礦物質量小，比表面積大、表面未飽和鍵力大、電荷多，形成的表面水化膜厚，親水性強，難以回收；同時，礦泥中細粒脈石常常污染氧化礦表面，罩蓋于粗粒礦物表面，阻礙目標礦物礦化過程，從而使精礦品位及回收率都受到較大的影響[5]。因此，氧化鉛浮選時需要添加分散劑，對礦漿進行分散，本試驗選擇六偏磷酸鈉作為分散劑。為了考察六偏磷酸鈉的用量對浮選指標的影響，進行了六偏磷酸鈉用量試驗，試驗流程及結果分別如圖5、6所示。

圖5 六偏磷酸鈉用量試驗流程Fig.5 Flowsheet of sodium hexametaphosphate dosage

圖6 六偏磷酸鈉用量試驗Fig.6 Dosage test of sodium hexametaphosphate

由圖6可知，加入六偏磷酸鈉時，鉛精礦的品位和回收率都有所提高，當其用量超過100 g/t時，精礦品位還繼續有所升高，但回收率下降趨勢明顯，說明在一定用量的六偏磷酸鈉具有比較好的分散作用，能夠顯著提高鉛精礦浮選指標，但用量過大則對鉛礦有一定的抑制作用，主要是由于過量的六偏磷酸鈉對與褐鐵礦密切共生的鉛礦物產生了抑制作用。因此，合適的六偏磷酸鈉用量為100 g/t。

2.4.3 捕收劑組合與用量對浮選的影響

捕收劑種類試驗主要考察了乙硫氮、丁基銨黑藥、苯胺黑藥、丁基黃藥、戊基黃藥等對氧化鉛的捕收情況，通過試驗發現它們單獨使用的效果較差，因此將它們組合后使用，試驗結果表明戊基黃藥+丁基銨黑藥組合使用的效果較好，所以在此重點討論戊基黃藥+丁基銨黑藥的用量選擇對結果的影響。試驗固定條件為六偏磷酸鈉100 g/t，抑制劑硫化鈉+硫氫化鈉(2 000+1 000) g/t，起泡劑松醇油20 g/t。結果如圖7所示，隨著組合捕收劑用量的增加，氧化鉛精礦回收率逐漸提高，當其用量超過(200+50)g/t時，精礦回收率基本不變，品位卻隨之降低，因此確定戊基黃藥+丁基銨黑藥的適宜用量為(200+50)g/t。

圖7 戊基黃藥+丁基銨黑藥用量試驗 Fig.7 Dosage test of amyl xanthate+ammonium butyrate black

2.5 全流程閉路試驗

在磨礦細度條件試驗、藥劑條件試驗以及開路試驗的基礎上，進行了閉路試驗。閉路試驗過程中發現，氧化礦浮選段的中礦循環次數增加，氧化鉛精礦品位不斷下降，尾礦品位不斷上升，中礦出現累積，中礦中-0.019 mm粒級含量較高，確定對氧化礦段浮選的中礦集中浮選后拋尾，精礦返回到氧化礦浮選主流程精選一中再選循環的閉路流程。由表5可知，原礦經硫化礦優先浮選，獲得硫化礦鉛銀混合精礦A，含鉛62.13%、鉛回收率18.04%，含銀16 863.68 g/t、銀回收率65.99%；氧化礦硫化浮選后獲得氧化鉛精礦B，鉛品位57.14%、鉛回收率36.39%，其中含銀2 679.69 g/t、銀回收率23.00%?？偩V鉛品位為58.70%、鉛回收率54.42%，銀品位7 121.33 g/t、銀回收率88.99%。

表5 閉路浮選試驗結果Table 5 Closed-circuit flotation test results /%

3 結論

1)礦石為氧化程度較高的含銀鐵鉛礦石，礦石中金屬礦物主要是褐鐵礦、白鉛礦、鉛礬和鉛硬錳礦，以及少量的方鉛礦；銀礦物包括自然銀、硫化銀以及部分被鐵礦包裹的銀礦物；脈石礦物以石英、長石和云母為主。礦石中各種金屬礦物的形態變化大、粒度不均勻且褐鐵礦、鉛礦物、銀礦物及鉛硬錳礦相互之間的交生關系極為復雜，很難通過磨礦使它們解離，給下一步選礦帶來困難。

2)通過方案探索試驗，確定采用硫化礦優先浮選—氧化礦硫化浮選工藝流程回收礦石中鉛和銀，并進行了實驗室磨礦細度、浮選工藝及藥劑制度條件試驗。試驗可知，原礦在磨礦細度-0.074 mm含量占85%的條件下，硫化礦浮選閉路浮選，獲得硫化礦鉛銀混合精礦A，含鉛62.13%、鉛回收率18.04%，含銀16 863.68 g/t、銀回收率65.99%；氧化礦硫化浮選后獲得氧化鉛精礦B，鉛品位57.14%、鉛回收率36.39%，其中含銀2 679.69 g/t、銀回收率23.00%?？偩V鉛品位為58.70%、鉛回收率54.42%，銀品位7 121.33 g/t、銀回收率88.99%。