湖南三十六灣鉛精礦提質降砷組合藥劑浮選方法試驗研究

唐義勝，楊 森，趙環帥

(1.臨武縣南方礦業有限責任公司，湖南 郴州 423000；2.中關村綠色礦山產業聯盟，北京 100083；3.中國礦業大學(北京)，北京 100083)

1 概述

臨武縣南方礦業有限責任公司三十六灣玉嶺多金屬礦屬于低品位Pb、Sb、Ag、Zn、Sn多金屬共生礦，回收Pb、Sb、Ag、Zn、Sn和Fe等有價金屬[1]。2020年5月份來，由于原礦性質變化，原礦As含量急劇上升，最高可達3.0%，造成鉛精礦產品質量下滑、雜質As含量高達1.8%，嚴重超標，不能滿足銷售質量要求，導致鉛精礦產品滯銷，嚴重影響公司正常運營和經濟效益。為降低鉛精礦含As量，南方礦業創新團隊針對此難題開展了大量的檢測分析和試驗研究工作，取得了一定的成效。

以湖南三十六灣玉嶺高砷多金屬礦為研究對象，首先對高砷鉛精礦開展了MLA礦物檢測及物相分析以查明含As組分賦存狀態，而后分別考察了磨礦細度、浮選pH、組合捕收劑用量及抑制劑用量配比等因素對高砷鉛精礦提質降砷的影響，試驗取得了較好的技術經濟指標。方案應用后為公司減少了巨大的經濟損失，研究成果可為相關工作提供參考。

2 礦石性質分析

2.1 化學多元素分析

湖南三十六灣玉嶺高砷鉛精礦樣品的化學多元素組成分析結果見表1。精礦Pb品位38.78%，略低于正常生產指標(Pb品位約42%)，As品位為1.88%，含量嚴重超標。其它雜質含量均達到YS/T 319-2013五級品質量標準。

表1 礦樣MLA多元素組成 %

2.2 礦物組成及含量分析

采用MLA檢測手段測定高砷鉛精礦的礦物組成并進行定量分析，結果見表2。高砷鉛精礦中的鉛礦物主要為方鉛礦及脆硫銻鉛礦，其次為硫銻鉛礦，伴有少量車輪礦；有害元素砷主要以毒砂形式賦存。影響鉛精礦品位主要原因是鉛精礦中夾雜有大量的黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦及毒砂等金屬硫化礦。

表2 礦物組成及定量分析結果 %

2.3 主要礦物嵌布狀態

圖1為高砷鉛精礦掃描電鏡背散射電子圖像(SEM-BSE)。樣品中的主要鉛礦物包括方鉛礦、脆硫銻鉛礦、硫銻鉛礦和車輪礦。閃鋅礦與硫銻鉛礦常見毗鄰連生，連生邊界比較平直，閃鋅礦被硫銻鉛礦包裹(見圖1a)。毒砂與方鉛礦毗鄰連生為主，偶見部分毒砂被方鉛礦包覆(見圖1b)。毒砂與車輪礦以毗鄰連生為主，連生邊界不規則(見圖1c)。磁黃鐵礦與脆硫銻鉛礦常見毗鄰連生(見圖1d)，連生邊界較為平直，磁黃鐵礦常被脆硫銻鉛礦包裹，脆硫銻鉛礦有時也包裹磁黃鐵礦。含鉛礦物與閃鋅礦、磁黃鐵礦和毒砂等硫化礦共生關系緊密，可見存在一定分離難度。

圖1 高砷鉛精礦掃描電鏡背散射電子圖像(SEM-BSE)

2.4 高砷鉛精礦中主要礦物粒度分布

采用MLA對高砷鉛精礦樣品中主要礦物粒度分布進行測定，結果見表3。鉛精礦樣品中的金屬硫化礦物粒度均偏細。

表3 主要礦物粒度分布 %

3 磨礦細度試驗

由工藝礦物學結果可知，含鉛礦物與毒砂以及其它硫化礦共生關系較為緊密，對磨礦細度進行調整以提高單體解離度，有利于含鉛礦物與毒砂組分的分離。因此，首先在不同磨礦細度條件下進行鉛鋅硫化礦混合浮選試驗，試驗流程見圖2，試驗結果見圖3。試驗結果表明：磨礦細度為-0.074 mm粒級占68.00%時鉛精礦品位達最高值15.48%，鉛回收率為90.69%。若繼續增大磨礦細度，鉛回收率略有提升，但會導致鉛精礦品位下降。另外，此磨礦細度條件下，硫化礦混合精礦中錫回收率即損失率處于最低值16.03%。因此，原礦適宜的磨礦細度定為-0.074 mm粒級占68.00%。

圖2 硫化鉛鋅礦混合浮選磨礦細度試驗流程

圖3 硫化鉛鋅礦混合浮選磨礦細度試驗結果

4 優先浮鉛pH試驗

生產實踐同樣證明，原礦含As過高時，可在鉛精選過程中添加少量石灰，使精選礦漿pH值提高至12，有利于降抑制黃鐵礦及毒砂，提高鉛精礦質量。但礦漿pH過高亦會使伴生含Sb、Ag礦物受到抑制，導致鉛銻混合精礦中Sb、Ag金屬的回收率降低。而采用碳酸鈉調漿低堿性浮鉛可減緩或避免此類問題，甚至可提高其綜合回收率。

在確定了68%的磨礦細度及相應藥劑制度后，選用碳酸鈉為pH調整劑，進行了不同pH條件下優先浮鉛小型試驗，并直接移植到生產進行工業試驗，以便確定礦漿pH值對鉛精礦提質降砷效果的影響。試驗結果見圖4，隨礦漿pH值升高，精礦中As含量逐漸降低，而Pb回收率呈現先上升再下降的趨勢。pH值在8～12時，回收率波動不大，保持在81.50%～85.95%之間。綜合考慮pH值取10為宜，此時精礦Pb品位42.16%、回收率84.60%，As含量可降至1.03%。此外，Sb回收率提高約5%，Ag回收率提高1%左右。

圖4 pH條件試驗結果

5 組合捕收劑用量試驗

目前硫化鉛類礦石常用捕收劑主要包括黃藥類、黑藥類、黃藥酯類及部分螯合類捕收劑[4]。在處理共伴生復雜硫化鉛鋅類礦石中，組合捕收劑的浮選效果往往優于單一捕收劑，因組合捕收劑在礦物表面具有更強的特性吸附[5]。在優先浮鉛流程中，捕收劑選用丁銨黑藥，其對毒砂或黃鐵礦捕收較弱，而對方鉛礦捕收能力較強。

通過前期試驗研究表明，鉛砷分離作業中丁銨黑藥與乙硫氮按2︰1混合使用時效果最佳。在固定68.00%的磨礦細度和提質降砷藥劑制度條件下進行鉛浮選捕收劑混合用藥用量試驗。試驗結果見圖5，隨著混合捕收劑用量的增加，精礦Pb回收率亦隨之提高，同時As含量也逐漸升高。當用量在330～360 g/t時，精礦Pb回收率及As增量趨緩。故鉛優先浮選捕收劑混合用藥最佳用量為300 g/t(其中丁銨黑藥︰乙硫氮=2︰1)，此時可獲得精礦Pb品位可達42.06%，回收率83.63%，含As 1.05%的合格指標。

圖5 混合捕收劑用量試驗結果

6 組合抑制劑用量配比試驗

玉嶺礦屬多金屬共生礦，含有毒砂、黃鐵礦、閃鋅礦等與方鉛礦可浮性相近的礦物，在降砷的同時，鉛與其它組分的有效分離也是該礦回收利用過程中的關鍵一環。因此，選擇合適的抑制劑及用量至關重要。依據前期小型試驗和工業試驗數據，擬定選用“硫酸鋅+亞硫酸鈉+氯化銨”組合藥劑作為Pb優先浮選時As的抑制劑。固定硫酸鋅用量為1 300 g/t，而亞硫酸鈉+氯化銨用量在20～200 g/t之間調整，進行抑制劑混合用藥用量配比試驗，試驗結果見圖6。

圖6 混合抑制劑用量配比試驗結果

由圖6可知，隨著混合抑制劑用量增加，鉛精礦含As量下降，鉛回收率也隨之下降，亞硫酸鈉+氯化銨用量在400+100 g/t時，鉛回收率急劇下降，這是由于此用量下亞硫酸鈉和氯化銨也會對鉛礦物造成抑制。故確定工業生產中鉛優先浮選采用“硫酸鋅+亞硫酸鈉+氯化銨”的組合抑制劑，其適宜用量分別為1 300 g/t、400 g/t、100 g/t，此條件下可獲得Pb品位42.11%、Pb回收率83.85%、As含量1.03%的合格鉛精礦。

7 應用效益分析

1)鉛精礦提質降As研究取得成功，控制了鉛精礦As含量符合客戶要求，挽回了巨大的經濟損失。根據市場形勢，當鉛精礦含As≥1.5%時，產品滯銷；含1.0%≤As<1.5%時，扣款300元/t金屬量。公司每年生產鉛金屬量約5 000 t，所以降As研究成果首先保證了產品能暢銷，避免了每年大約5 000 t×300元/t=150萬元的銷售扣款。

2)Sb、Ag、Sn回收率分別提高5%、2%、1%。根據2021年處理原礦情況統計，同比2020年鉛精礦產品新增Sb金屬量約2100 t×5%=105 t、新增Ag金屬量24 500 kg×2%=490 kg，新增Sn金屬量3 000 t×1%=30 t，2021年Sb、Ag、Sn金屬新增效益960余萬元。

綜上所述，研究成果應用可為公司每年增加150+960=1 110萬元的經濟效益。