安徽某铜铅锌多金属硫化矿选矿工艺研究.pdf

2 0 1 4 年第5 期有色金属 选矿部分 1 1 d o i 1 0 0 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 5 ．0 0 3 安徽某铜铅锌多金属硫化矿选矿工艺研究 罗仙平1 ，一，高莉1 ，马鹏飞1 ，韩统坤1 ，严群 1 ．江西理工大学，江西赣州3 4 1 0 0 0 ；2 ．江西省矿业工程重点实验室，江西赣州3 4 1 0 0 0 摘要安徽某低品位铜铅锌多金属硫化矿石中锌矿物大多以铁闪锌矿的形式存在，部分硫矿物以磁黄铁矿的形 式存在，铁闪锌矿和磁黄铁矿致密连生，嵌布特征复杂，对锌硫浮选分离造成不利影响。针对该矿的矿石特点，在“铜 铅锌优先浮选”工艺流程的基础上，结合锌硫磁选分离工艺，不仅回收了铜铅锌，而且实现了锌硫的有效分离。闭路流 程试验获得了含铜1 2 ．0 4 ％、铜回收率4 5 ．4 8 ％的铜精矿，含铅4 2 ．8 8 ％、铅回收率8 0 ．0 4 ％的铅精矿，含锌4 2 ．0 4 ％、锌回 收率8 4 ．11 ％的锌精矿。 关键词铜铅锌多金属硫化矿；浮选；优先浮选 中图分类号T D 9 2 3 ．7 ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 5 - 0 0 1 l 0 6 S t u d i e so nB e n e f i c i a t i o nP r o c e s sf o rC o p p e r - L e a d - Z i n cP o l y m e t a l l i cS u l p h i d eO r ei nA n h u l L U OX i a n p i n 9 1 一，G A OL i l ，M AP e n e i l ，H A NT o n g k u n l ，Y A NQ u n l 1 ．t 风唰U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，G a n z h o uJ i a n g x i3 4 10 0 0 ，C h i n a ； 8J i a n g x iP r o v i n c eK e yL a b o r a t o r yo fM i n i n gE n g i n e e r i n g ，G a n z h o u 垅a n g x i3 4 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t Z i n cm i n e r a l so fA n h u ic o p p e r l e a d z i n cp o l y m e t a l l i cs u l p h i d eo r em o s t l ye x i s ti nt h ef o r m o fm a r m a t i t e ，s o m es u l f u rm i n e r a l se x i s ta sp y r r h o t i t e 。t h ef l o t a t i o ns e p a r a t i o no fz i n ca n ds u l f u ri Sd i f f e r e n t d u et ot h ec o m p a c ti n t e r g r o w t hb e t w e e nm a r m a t i t ea n d p y r r h o t i t e a n dc o m p l e xe m b e d d e dc h a r a c t e r i s t i c ． A i m e da tt h eo r ec h a r a c t e r i s t i c s ，z i n c - s u l f u rm a g n e t i cs e p a r a t i o np r o c e s sw a sa d o p t e di nt h eb a s i so fc o p p e r - l e a d z i n cs e l e c t i v ef l o t a t i o np r o c e s s ，w h i c hn o to n l yh a sr e c o v e r e dc o p p e r ，l e a da n dz i n c ，b u ta l s oh a s a c h i e v e dz i n c s u l f u re f f e c t i v e s e p a r a t i o n ．C o p p e r c o n c e n t r a t ew i t hC ug r a d eo f12 ．0 4 ％a n dr e c o v e r yo f 4 5 ．4 8 ％．1 e a dc o n c e n t r a t ew i t hP bg r a d eo f4 2 ．8 8 ％a n dr e c o v e r yo f8 0 ．0 4 ％．a n dz i n cc o n c e n t r a t ew i t hZ n g r a d ea n dr e c o v e r yo f4 2 ．0 4 ％a n d8 4 ．1 1 ％r e s p e c t i v e l yW a so b t a i n e db yc l o s e d c i r c u i tt e s t ． K e yw o r d s c o p p e r - l e a d - z i n cp o l y m e t a l l i cs u l p h i d eo r e ；f l o t a t i o n ；p r e f e r e n t i a lf l o t a t i o n 安徽某铜铅锌多金属硫化矿含铜0 ．1 8 ％、铅 0 ．2 8 ％、锌1 ．4 5 ％、硫1 4 ．5 5 ％，其中铜、铅、锌品 位较低，而硫含量较高，属高硫低铜铅锌多金属硫 化矿石。为合理开发利用该矿产资源，采用“铜铅 锌优先浮选”工艺流程进行选矿试验研究。但矿石 中锌矿物大多以铁闪锌矿的形式存在，一部分硫矿 物以磁黄铁矿的形式存在，铁闪锌矿和磁黄铁矿致 密连生，嵌布特征复杂，同时二者可浮性相近，采 用浮选法难以实现有效分离。针对该矿矿石性质， 最终选定“铜铅锌优先浮选锌硫磁选分离”工艺 流程，并获得较好的选矿指标。 1 矿石性质 矿石中矿物种类繁多，其中金属矿物主要有黄 铜矿、方铅矿、铁闪锌矿、闪锌矿、磁黄铁矿、黄 铁矿、胶状黄铁矿、银砷黝铜矿、磁铁矿、褐铁矿 等，非金属矿物主要为石英、方解石、辉石，透闪 石、角闪石、绿泥石等。原矿化学多元素分析结果 见表1 。 矿石中矿物赋存形式多样，铜矿物主要为黄铜 矿，铅矿物主要为方铅矿，锌矿物主要为闪锌矿和 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 0 7 0 4 0 1 8 ；江西省科技支撑计划项目 2 0 1 1 I B B E 5 0 0 1 5 收稿日期2 0 1 3 - - 0 9 - 0 2修回日期2 0 1 4 - 0 7 1 9 作者简介罗仙平 1 9 7 3 一 ，男，湖北仙桃人，教授，博士生导师，主要从事有色与稀贵金属选冶理论与工艺等方面的研究。 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第5 期 表1原矿化学多元素分析结果见图2 。 T a b l e1M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so f1 1 l n o f - m i n eo r e／％ 元素c uP bZ n SF e S i 0 2M s ON a 2 0 舢籼C a OA S l ’A u l ’ 含量0 ．1 80 ．2 81 ．4 51 4 ．5 52 2 ．0 52 7 ．2 07 ．5 30 ．0 4 50 ．5 67 ．0 61 4 ．3 5O ．0 6 1 单位为卧。 铁闪锌矿，银矿物主要为银砷黝铜矿，而硫铁矿物 主要为黄铁矿和磁黄铁矿，磁铁矿含量极少。矿石 中有用矿物连生致密、嵌布特征复杂，其中黄铜矿 多以大小不等的细小颗粒充填于脉石矿物粒间，部 分还与方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿连生；方铅矿多 呈他形不规则状、网脉状分布，多与黄铜矿、黄铁 矿等组成致密的集合体，并呈网脉状穿插交代闪锌 矿和铁闪锌矿；锌矿物多呈团块状、浸染状等分布 于碳酸盐岩石中，且多与方铅矿、黄铁矿和磁黄铁 矿等矿物共生，尤其与磁黄铁矿连生密切。同时矿 石中有用矿物嵌布粒度不均匀，单体解离差，对该 铜铅锌多金属硫化矿的选矿不利。 2 试验方案的确定 目前，铜铅锌多金属硫化矿的选矿工艺流程主 要有优先浮选、全混合浮选、部分混合浮选和等可 浮[ i - 5 ] 。由于该矿石矿物嵌布特征复杂，磁黄铁矿 与锌矿物致密共生，单体解离较差，且磁黄铁矿与 铁闪锌矿可浮性相近，增大了锌矿物与硫矿物的浮 选分离难度，采用单一浮选工艺难以实现二者的有 效分离。本文在“铜铅锌优先浮选”主体工艺流程 的基础上，采用“锌硫磁选分离”工艺流程。“锌 硫磁选分离”又可分为“先磁后浮”和“先浮后 磁”两种工艺，其中“先磁后浮”是在锌浮选前预 先磁选脱除磁黄铁矿，但磁选尾矿浓度较低，选锌 时需增加浓缩作业，增加了选矿工序和场地，且不 利于锌回收率的提高。因此，本文采用“先浮后 磁”工艺进行锌硫分离。 3 试验结果与讨论 3 ．1 铜浮选试验及结果 3 ．1 ．1 捕收剂种类及用量对铜浮选的影响 本次试验分别探索了L P 一0 1 江西理工大学研 制 、Z 一2 0 0 、B K 一3 0 1 和丁基黄药等铜矿物捕收剂 对铜浮选的影响。结果表明，L P 一0 1 对铜矿物的选 择性捕收能力较好，对其它矿物的捕收能力较弱。 因此，确定L P 一0 1 为铜浮选捕收剂，并对其进行 了用量条件试验。试验流程如图l 所示，试验结果 ＆单位 } 选时 铜精矿尾矿 图i铜浮选条件试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fc o n d i t i o nt e s to fc o p p e rf l o t a t i o n 一．4 卜d ●寻／、 ／．一 ‘ 矿 ’ 、铜跳’ 一- - 铅品他 - ．卜锌品位 一 廿铜H 收率 ▲ ▲．车 ● 4 5 4 0 3 5 堡 瓣 3 0 著 2 5 2 0 2 i1 11 j4 0 L P - 0 1 用量／ g 。t 1 图2L P 一0 1 用量对铜浮选的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fL P - 0 1d o s a g eo nc o p p e rf l o t a t i o n 由图2 可知，随L P - 0 1 用量的增加，铜回收率 逐渐升高，铅锌在铜精矿的分布率逐渐增大。当 L P 一0 1 用量超过3 5 趴以后，铜回收率升高不明 显，而品位降幅较大，综合考虑确定I J P 一0 l 最佳 用量为3 5 趴。 3 ．1 ．2 组合抑制剂用量对铜浮选的影响 硫酸锌和亚硫酸钠两者组合可对锌矿物产生较 好的抑制效果，已在许多硫化矿选矿厂得到了广泛 的应用旧] ，因此本试验也采用硫酸锌和亚硫酸钠 作铅锌矿物的抑制剂，固定其配比为l l ，磨矿 细度一7 4 斗m 含量为7 0 ％、L P 0 1 用量为3 5 趴、 石灰用量为l0 0 0g ／t ，考察其总用量对铜浮选的 影响，试验流程同图1 ，试验结果见图3 。 由图3 可见，硫酸锌和亚硫酸钠总用量为6 0 0 鼽时，铜浮选指标最好，杂质锌的含量最低。因 此，选取组合抑制剂总用量为6 0 0g ／t 。并在此基 础上，进一步对其进行了配比条件试验。结果表 明，随硫酸锌用量的增加，铜粗精矿中锌含量逐渐 降低，当硫酸锌和亚硫酸钠配比为2 l 时，铜粗 精矿指标最好，杂质锌的含量最低。因此，选取组 万方数据 2 0 1 4 年第5 期罗仙平等安徽某铜铅锌多金属硫化矿选矿工艺研究 1 3 组台抑制用量／ g ‘t 。 图3 组合抑制剂用量对铜浮选的影响 铜 F i g ．3 I I l f l u e n c eo fc o m b i n e d d e p r e s s a n td o s a g e O i l c o p p e rf l o t a t i o n 合抑制剂配比为2 1 ，即硫酸锌用量4 0 0g ／t ，亚 硫酸钠用量2 0 0 朗。 3 ．1 ．3 磨矿细度试验 在上述最佳试验条件的基础上，本次试验考察 了磨矿细度对铜浮选的影响，试验流程同图1 ，试 验结果见图4 。 磨矿细度f 一7 4 m 等量 ／％ 图4 磨矿细度对铜浮选的影响 F i g ．4 I n f l u e n c eo fg r i n d i n gf i n e n e s so nc o p p e r f l o t a t i o n 由图4 可见，磨矿细度随着一7 4 斗m 含量的增 加，铜回收率逐渐升高。当一7 4 仙m 含量为7 5 ％ 时，铜粗精矿中铜回收率为4 5 ．6 1 ％，若继续增大 磨矿细度，铜回收率升高不明显，因此选取铜粗选 磨矿细度一7 4I ．L m 含量7 5 ％。 3 ．2 铅浮选条件试验及结果 3 ．2 ．1乙硫氮用量对铅浮选的影响 确定乙硫氮作铅浮选捕收剂，并在石灰用量 15 0 0s ／t 、硫酸锌 亚硫酸钠用量为3 0 0 1 5 0g ／t 的 条件下，进行乙硫氮用量试验，考察其对铅浮选的 影响，试验流程如图5 所示，试验结果见图6 。 由图6 可见，随着乙硫氮用量的增加，铅粗精 矿的回收率逐渐升高，乙硫氮用量为4 0 趴时，铅 粗精矿浮选指标最佳，此时铅品位为9 ．3 4 ％，铅回 收率为7 8 ．6 6 ％。 a 0 31 5 0 变 铅精矿尾矿 图5 铅浮选循环条件试验流程 F i g ．5 F l o w s h e e to fc o n d i t i o nt e s to fl e a df l o t a t i o n 乙硫氮用量／‘g I 。1 ’ 图6 乙硫氮用量对铅浮选的影响 F i g ．6 I n f l u e n c eo fd i e t h y ld i t h i o c a r b a m a t ed o s a g e O nl e a df l o t a t i o n 3 ．2 ．2 石灰用量对铅浮选的影响 铅粗选继续考虑硫酸锌 亚硫酸钠作锌矿物的 组合抑制剂，试验确定其配比为2 l ，总用量为 6 0 0g ／t 。在此基础上，考察石灰用量对铅粗选指标 的影响，试验流程同图5 ，试验结果见图7 。 由图7 可知，石灰用量为10 0 0s ／t 时，此时 矿浆p H 为1 0 ，铅的回收率最高，而后继续增加石 灰铅的回收率降幅较大，铅品位变化不大，因此后 续试验中铅祖选石灰用量为10 0 0g ／t 。 3 ．2 ．3 铅精选条件试验 对上述最佳药剂条件下获得的铅粗精矿进行三 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第5 期 8 0 7 5 蓬 7 0 茧 匿 6 5 6 0 Sr mf 螂11j n 01I } } 石灰用量／ g t 。 图7 石灰用量对铅浮选的影响 F i g ．7 I n f l u e n c eo fl i m ed o s a g eo nl e a df l o t a t i o n 次精选，并在精选时加入适量的石灰使矿浆p H 保 持在1 0 ，在精选1 至精选3 分别添加组合抑制剂 硫酸锌 亚硫酸钠用量为1 0 0 5 0 、1 0 0 5 0 、5 0 2 5 矾，可获得铅品位4 9 ．1 6 ％、铅回收率6 4 ．8 3 ％的铅 精矿。 3 ．3 锌浮选条件试验 3 ．3 ．1 石灰用量对锌浮选的影响 在锌浮选作业中，石灰不仅可以作为矿浆p H 调整剂，而且可作为磁黄铁矿、黄铁矿的抑制剂， 本次试验采用硫酸铜作锌矿物活化剂、丁基黄药作 捕收剂，用量分别为2 0 0g ／t 和4 0 加，考察了石 灰用量对锌浮选的影响，试验结果见图8 。 由图8 可见，随着石灰用量的增加，锌粗精矿 中锌的品位逐渐增加，当石灰用量为20 0 0g ／t 矿浆p H 为1 1 时，此时锌粗精矿中锌的品位和 回收率都相对较高，因此，锌粗选石灰用量为 20 0 0g ／t 较适宜。 “l k 川；遗／ l ‘1 图8 石灰用量对锌浮选的影响 F i g ．8 I n f l u e n c eo fl i m e d o s a g eo nz i n cf l o t a t i o n 3 ．3 ．2 硫酸铜用量对锌浮选的影响 硫酸铜是闪锌矿和黄铁矿的活化剂，其主要通 过在被活化矿物表面发生复分解反应形成活化膜或 先脱去抑制剂，后生成活化膜达到活化的作用。但 硫酸铜用量过高或过低都会影响锌浮选。过低时达 不到活化目的，造成锌在尾矿中损失；过高时会使 黄铁矿活化，恶化浮选过程，从而使锌浮选药剂过 量消耗，浮选指标变差。因此本次试验主要考察了 硫酸铜用量对锌浮选的影响，试验结果见图9 。 硫酸铜用量／ s t 。‘ 图9 硫酸铜用量对锌浮选的影响 F i g ．9 I n f l u e n c eo f c o p p e rs u l f a t ed o s a g eo n z i n c f l o t a t i o n 由图9 可知，随着硫酸铜用量增加，锌粗精矿 中锌的品位逐渐降低，回收率先逐渐升高然后趋于 稳定。尤其当硫酸铜用量大于2 0 0g ／t 时，锌品位 下降严重，而锌回收率并未明显升高，这主要是由 于硫酸铜不仅活化了被抑制的锌矿物，而且一部分 易浮的磁黄铁矿也被硫酸铜活化，同时过量的硫酸 铜消耗了一部分丁基黄药生成难溶的黄原酸铜[ 9 ] ， 降低了丁基黄药对闪锌矿的捕收能力。 3 ．3 ．3 锌精选条件对锌浮选的影响 由于矿石中含有大量的磁黄铁矿，一部分可浮 性较好的磁黄铁矿在锌浮选过程中也一起随之上 浮，影响锌的浮选指标。本次试验考察锌精选条件 对锌浮选指标的影响，对上述最佳药剂条件下获得 的锌粗精矿进行精选条件试验，精选条件分别为 1 三次空白精选； 2 精选三次，每次精选加入 适量的石灰使矿浆p H 保持在1 1 ； 3 精选三次， 每次加入适量的石灰使矿浆p H 保持在1 1 ，并每次 精选中添加组合抑制剂 氯化钙 腐殖酸钠 ，用量 分别为2 0 0 2 0 0 精选I 、1 0 0 1 0 0 精选Ⅱ 、 5 0 5 0s ／t 精选Ⅲ 。试验结果见图1 0 。 由图1 0 可见，在锌精选时，单加石灰作抑制 剂效果较差，锌精矿品位升高不明显，主要原因是 锌粗精矿中含有大量的磁黄铁矿，而石灰对磁黄铁 矿抑制效果较差，而适量的组合药剂 氯化钙 腐 殖酸钠 配合石灰作抑制剂时效果较好，黄铁矿 和磁黄铁矿都得到了一定的抑制。因此，确定采 用 氯化钙 腐殖酸钠 石灰 作抑制剂进行后续 试验。 4 2 O 8 6 4 ， 堡掣罐 万方数据 2 0 1 4 年第5 期罗仙平等安徽某铜铅锌多金属硫化矿选矿工艺研究 1 5 精选条” 图1 0 锌精选条件试验结果 F i g ．1 0 R e s u l t so fs e l e c t e dc o n d i t i o n st e s to fz i n c 3 ．4 锌硫磁选分离试验 锌粗精矿经三次精选后，可获得含锌2 1 ．6 1 ％、 锌回收率7 4 ．0 5 ％的锌精矿，锌品位偏低。即使增 加锌精选次数，锌品位也无明显提高。对锌精矿进 行工艺矿物学研究发现，锌精矿还含有大量的磁黄 铁矿，这部分磁黄铁矿与铁闪锌矿致密共生，必须 进行锌硫分离才能获得较高品位的锌精矿。磁黄铁 矿与铁闪锌矿的可浮性相近，采用常规浮选难以实 现二者的有效分离⋯] ，但锌矿物与磁黄铁矿比磁 化系数存在一定的差异，因此后续试验考虑采用磁 选法对锌精矿进行锌硫分离。 铁闪锌矿的磁性强弱与铁含量成正比，含铁愈 高，磁性愈强。一般当磁选的磁感应强度为0 ．2 0 ．3T 时，铁闪锌矿可进入到磁性产品中[ 1 1 | 。因 此，本次试验选择弱磁脱除磁黄铁矿，并考察了磁 感应强度对锌硫分离的影响，试验结果见图l1 。 磁感应强度，r 图1 1 锌硫磁选分离条件试验结果 F i g ．1 1 R e s u l t so fc o n d i t i o n st e s to fm a g n e t i c s e p a r a t i o no fz i n ca n ds u l f u r 由图1 1 可见，随磁感应强度的增大，锌回收 率逐渐降低，品位呈现先升后降趋势。当磁感应强 度为0 ．0 5T 时，锌精矿中含锌4 5 ．4 0 ％、锌回收率 7 0 ．1 7 ％，此时磁黄铁矿的脱除效果最好，锌指标最 佳。为了减少磁性产品中锌矿物夹带损失，对磁性 产品进行了两次弱磁精选，可获得含锌4 5 ．0 3 ％、 锌回收率7 3 ．6 5 ％的锌精矿，同时可获得含硫 3 2 ．5 4 ％、含铁5 8 ．4 8 ％的磁性产品，可以作为硫精 矿产品。 3 ．5 闭路流程试验 在上述条件试验的基础上进行了闭路试验，闭 路试验流程及药剂制度如图1 2 所示，试验结果见 表2 。 表2“铜铅锌优先浮选一锌硫磁选分离”闭路 试验结果 T a b l e2R e s u l t so fc l o s e d - c i r c u i tt e s to fc o p p e r - l e a d - z i n cp r e f e r e n t i a lf l o t a t i o n ，z i n c - s u l f u r m a g n e t i cseparation|％ 从表2 中可见，采用“铜铅锌优先浮选一锌硫 磁选分离”工艺对原矿进行分选，可获得含铜l2 ．0 4 ％、 铜回收率4 5 ．4 8 ％的铜精矿，含铅4 2 ．8 8 ％、铅回收 率8 0 ．0 4 ％的铅精矿，含锌4 2 ．0 4 ％、锌回收率 8 4 ．1 1 ％的锌精矿，含硫3 1 ．4 7 ％、硫回收率1 8 ．5 2 ％ 的硫铁精矿，实现了矿石中有用组分的回收利用。 4 结论 1 安徽某铜铅锌多金属硫化矿含铜0 ．1 8 ％、 铅0 ．2 8 ％、锌1 ．4 5 ％、硫1 4 ．5 5 ％，其中铜、铅、锌 品位较低，且硫含量较高，属高硫低铜铅锌多金属 硫化矿石。矿石中矿物包裹交代明显、嵌布特征复 杂，其中黄铜矿、方铅矿多被黄铁矿包裹交代，形 成连生致密的集合体；铁闪锌矿和磁黄铁矿连生致 密，相互分离困难。 2 采用“铜铅锌优先浮选”主体工艺流程虽 可获得合格的铜精矿和铅精矿，但由于铁闪锌矿与 磁黄铁矿的可浮性相近，选锌的同时大量磁黄铁矿 也一起上浮，多次锌精选都难以提高锌精矿的品 位，锌品位仅为2 1 ．6 1 ％。根据铁闪锌矿与磁黄铁 矿比磁化系数的差异，对浮选得到的锌精矿进行锌 硫磁选分离，可获得含锌4 2 ．0 4 ％的锌精矿，实现 万方数据 1 6 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第5 期 原矿 硫铁精矿锌精矿 图1 2“铜铅锌优先浮选一锌硫磁选分离”闭路试验流程 F i g ．1 2 F l o w s h e e to fc l o s e d - c i r c u i tt e s to fc o p p e r - l e a d z i n cs e l e c t i v ef l o t a t i o n - z i n c - s u l f u rm a g n e t i cs e p a r a t i o n 下转第3 4 页 万方数据 3 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第5 期 参考文献 [ 1 ] 李立清，杨丽钦．浅谈铜资源的综合利用问题[ J ] ．金属 矿山，2 0 1 0 7 1 6 9 1 7 2 ． [ 2 ] 谷志君，王越，苏凯，等．某大型铜钼矿铜钼可浮性 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 9 2 1 - 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