河南某铜铅锌多金属硫化矿浮选试验研究.pdf

5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第4 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 4 ．0 1 1 河南某铜铅锌多金属硫化矿浮选试验研究 徐t 飞 西北矿冶研究院，甘肃白银7 3 0 9 0 0 摘要河南某铜铅锌多金属矿属于典型的易选难分离矿石，次生硫化铜和结合氧化铜含量占总铜7 6 ．7 1 ％，且闪锌矿 与黄铜矿间形成极难解离的固溶体结构，欲得合格铜精矿难以实现。经过原则流程对比选择后，确定采用铅锌混合浮选一混 选尾矿选锌的流程，可产出铅锌混合精矿、锌精矿两种合格产品。实验室小型闭路试验取得了较好的选矿技术指标，铅锌精 矿含铅2 7 ．0 8 ％，铅回收率8 0 ．0 3 ％，含锌2 3 ．17 ％，锌回收率5 6 ．9 9 ％；锌精矿含锌4 0 ．1 3 ％．锌回收率3 6 ．6 7 ％。 关键词铅锌混合浮选；次生铜；固溶体结构 中图分类号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 9 0 40 0 5 2 0 6 S t u d yo nF l o t a t i o nT e s tf 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 f i d eO r eo fH e n a n X U F e i f e i N o r t h w e s tR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B a i y i nG a n s u7 3 0 9 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec 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 f i d eo r eo fH e n a nb e l o n g st ot h et y p i c a lo r ee a s yt o c o n c e n t r a t eb u td i f f i c u l tt os e p a r a t e ，a n dt h eq u a l i f i e dc o p p e rc o n c e n t r a t ei sd i f f i c u l tt oo b t a i nf o rt h i s r e a s o n s e c o n d a r yc o p p e rs u l f i d ea n dc o m b i n e dc o p p e ro x i d ea c c o u n tf o r7 6 ．7 1 ％o ft h et o t a lc o p p e r ，a n d t h es t r u c t u r eo fs o l i ds o l u t i o nb e t w e e ns p h a l e r i t ea n dc h a l c o p y r i t ei se x t r e m e l yd i f f i c u l tt od i s s o c i a t e ．T h e a c c e p t a b l ep r o d u c t sa n dg o o dt e c h n i c a li n d e xo fs m a l l s c a l et e s t sw e r eo b t a i n e db ya d o p t i n gt h ep r o c e s so f l e a d z i n cb u l kf l o t a t i o nf o l l o w e db yz i n cf l o t a t i o nf r o mb u l kt a i l i n g s ．T h el e a d z i n cc o n c e n t r a t ec o n t a i n sP b 2 7 ．0 8 ％a n dw i t hP br e c o v e r yo f8 0 ．0 3 ％，c o n t a i n sZ n2 3 ．1 7 ％w i t hZ nr e c o v e r yo f5 6 ．9 9 ％，a n dt h ez i n c c o n c e n t r a t ec o n t a i n sZ n4 0 ．13 ％w i t hZ nr e c o v e r yo f3 6 ．6 7 ％． K e yw o r d s l e a d z i n cb u l kf l o t a t i o n ；s e c o n d a r yc o p p e r ；s o l i ds o l u t i o ns t r u c t u r e 我国多金属硫化矿的分离仍是选矿领域的难剂制度，产出铅锌混合精矿、锌精矿两种合格产品， 题，这类矿石组成复杂，嵌布粒度细，矿物之间致密获得了较好的技术指标，为合理开发利用该矿石提 共生，造成各单矿物解离不完全，分离困难。故选择供了依据。 龛鼍篾．三兰羔凳’蚕娄詈嘉要蝥耋裂l 性- z ] 能竺篓竺髦 1 矿石性质 剂，是提高矿石品位和回收率的关键o。河南某铜 ⋯一⋯、 铅锌多金属硫化矿石含铜0 ．7 1 ％、铅5 ．8 ％、锌 1 ．1 原矿多元素分析及铜铅锌物相分析 6 ．7 4 ％，本研究通过方案比较，采用铅锌混合浮选一 原矿多元素化学分析结果见表1 ，铜、铅、锌化学 混选尾矿选锌的浮选工艺流程，并制定了合理的药物相分析结果见表2 、表3 。 表1矿石多元素化学分析结果 T a b l e lC h e m i c a la n a l y s i sr e s u l t so fm u l t i e l e m e n to fr u n o f m i n eo r e ／％ 从分析结果看，矿石中铅、锌主要以硫化物状态 存在，铜主要以次生铜为主，其余铜以原生铜和氧化 铜的形式存在。 1 ．2 原矿矿物组成及嵌布特征 该矿石属于多金属硫化矿，金属矿物主要为黄 铁矿、闪锌矿、方铅矿，少量及微量黄铜矿、斑铜矿、 收稿日期2 0 1 9 - 0 1 1 7修回日期2 0 1 9 - 0 2 0 2 作者简介徐飞飞 1 9 8 6 一 ，女，内蒙古赤峰市人，选矿工程师，从事选矿工艺技术及选矿药剂研发工作。 万方数据 2 0 1 9 年第4 期徐飞飞等河南某铜铅锌多金属硫化矿浮选试验研究工艺试验研究 5 3 蓝辉铜矿、铜蓝、菱锌矿，脉石矿物主要为石英、方解 石、长石、绢云母等。 表2原矿铜物相分析结果 T a b l e2A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e rp h a s eo f r u n o f - m i n eo r e ／％ 越 含量 5 2 7 稍 占有率 9 0 ．8 6 5 ．8 0 1 0 0 ．0 6 ．7 4 1 0 0 ．0 闪锌矿呈不均匀分布，粒径范围较宽，以中粒为 主，与黄铁矿、脉石间较易解离，但是部分闪锌矿中 充填有很多晶粒较细的方铅矿，或呈纤维状、发丝状 的方铅矿和黄铜矿，解离时，会与闪锌矿发生粘连被 带到锌精矿中影响精矿品级。 方铅矿分布很不均匀，粒径范围较宽，与铜矿物 表4 T a b l e4 相互交代呈破布状充填在黄铁矿、脉石中，被闪锌矿 包裹的方铅矿，其中颗粒非常细的方铅矿，较难 解离。 铜矿物分布很分散，粒度不均，部分黄铜矿、蓝 辉铜矿、铜蓝嵌布粒度较细，约4 1 ．3 ％的颗粒小于 0 ．0 3 7m m 。而且次生铜矿物占有率较高，沿着方铅 矿、闪锌矿的边缘交代形成环边结构，影响铜铅锌的 分离与回收。闪锌矿、方铅矿与铜矿物三者间的嵌 布关系比较复杂，相互交代包裹，使得边界参差不 齐，多见闪锌矿包裹着微细粒铜，少量包裹微细粒、 尖角状方铅矿，即使细磨很难解离。 2选矿试验 2 ．1 原则流程的确定 目前铜铅锌多金属硫化矿的选矿回收仍以浮选 为主，其主要工艺流程有优先浮选、全混合浮选、部 分混合浮选和等可浮流程[ 3 。6 ] 。本试验对该矿石进 行以下4 种原则流程的对比选择1 铜铅锌顺序优 先浮选流程；2 铜铅混选一混选尾矿选锌流程l3 铜 铅锌全混合浮选流程；4 铅锌混浮一混选尾矿选锌 流程，试验结果见表4 。 流程 产品名称产率_ 五- { 等L 丁夏- 里兰竽∑可 铜粗精矿 3 ．7 44 ．4 319 ．7 38 ．9 72 0 ．8 312 ．4 85 ．1 1 铅粗精矿 1 6 ．162 ．7 32 8 ．81 4 ．0 25 5 ．5 27 8 ．8 03 4 ．5 7 锌粗精矿 1 2 ．3 20 ．8 11 ．5 92 8 ．5 11 2 ．5 63 ．3 25 3 ．6 0 尾矿 6 7 ．7 80 ．1 30 ．4 70 ．6 51 1 ．0 95 ．3 96 ．7 2 原矿 1 0 0 ．o o0 ．7 95 ．9 l6 ．5 61 0 0 ．0 01 0 0 ．o o1 0 0 ．O O 顺序 优先 流程 物质组成研究和不同浮选流程对比试验研究结 果表明，该矿石为易选难分离矿石，由表4 试验结果 来看，原则流程1 、2 、3 均无法产出合格的精矿产品， 与流程4 比较，存在以下问题顺序优先浮选流程铜 粗精矿中铜回收率较低，铅粗精矿中含锌较高；铜铅 混浮流程铜铅粗精矿中铜、铅回收率均较低；全混浮 流程尾矿中锌损失较高。 该试验结果符合矿石性质特点，主要原因有1 闪锌矿与黄铜矿间形成极难解离的固溶体结构，相互 交代包裹，被包裹的黄铜矿和次生铜矿有的呈微细粒 分散在闪锌矿中，有的呈细脉状充填在闪锌矿中，这 部分铜矿物与闪锌矿采用机械方式 细磨 也很难解 ％ h ∞ 小躲‰ 验k 警一 流矿 则d原如 ；8R 万方数据 5 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第4 期 离，因此铜优先浮选、铜铅混合浮选，锌在铜精矿或铜 铅混合精矿中损失均较大；2 铜物相分析表明，次生 硫化铜和结合氧化铜含量占总铜7 6 ．7 1 ％，属于难选 铜矿物，铜铅分离时，当铅矿物受到有效抑制时，绝大 部分铜矿物也会受到抑制，易选原生硫化铜仅占 2 3 ．2 9 ％，经多种铜铅分离方案验证，即使铜精矿铜品 位达到2 7 ．8 8 ％时，铜精矿中铅锌含量仍较高 铅锌品 位均在2 0 ％以上 ，而此时铜回收率仅为2 0 ％左右；3 次生铜矿物在磨矿浮选过程中易产生铜离子，使部分 锌矿物受到活化而难以得到有效抑制，即使加入大量 锌抑制剂，铅精矿锌品位仍然较高。同时，选铅过程 中铜矿物会共同上浮，从而导致与铜矿物无法解离的 锌矿物进入到铅精矿中，从而无法产出单一的合格铅 精矿；4 闪锌矿中2 0 ％以上的铁闪锌矿及次生矿物菱 锌矿可浮性差，是导致全混浮中锌损失在尾矿中的主 要原因，需添加活化剂活化后进行捕收。综上所述， 最终确定铅锌混浮一混选尾矿选锌流程为处理该矿 石的原则流程。 2 ．2 磨矿细度试验 试验流程及工艺条件见图1 ，试验结果见图2 。 5 3 位舭 时问单位m i n ，下同 铅锌粗精矿尾矿 图1铅锌混合粗选试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fl e a d z i n cb u l kf l o t a t i o n 磨矿细度 一7 4 肛r e 1 ％ 图2 磨矿细度试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fg r i n d i n gf i n e n e s s 由图2 可知，当磨矿细度为一7 4 ”m 占8 0 ％时， 铅锌粗精矿的铅、锌品位和回收率均达到最佳值，铅 锌品位4 0 ．3 7 ％，铅锌回收率分别为7 5 ．7 9 ％、 5 0 ．9 7 ％。磨矿细度进一步增加，虽然铅锌回收率增 幅较大，但浮选时可见黄铁矿大量上浮，导致铅锌品 位较低，铅 锌品位仅为3 5 ．4 9 ％。因此，磨矿细度 确定为一7 4 ／．t m 占8 0 ％较适宜。 2 ．3 铅锌混合粗选石灰用量试验 固定磨矿细度为一7 4 “m 8 0 ％，试验流程见图 1 ，试验结果见图3 。 石灰用量／ g ’t q 图3铅锌混合粗选石灰用量试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fl i m ed o s a g eo fl e a d z i n c b u l kf l o t a t i o n 由图3 可知，随着石灰用量增加，铅锌混合粗精 矿中铅、锌品位和回收率逐渐提高，当石灰用量超过 30 0 0g ／t 时，混合粗精矿铅、锌品位继续升高，但回 收率有所下降，因此，铅锌混合浮选石灰用量确定为 30 0 0g ／t 。 2 ．4 铅锌混合粗选捕收剂选择试验 铅锌浮选常用捕收剂有黄药类、硫氮类和黑药 类。因此，本试验考察了乙基黄药、丁基黄药、乙硫 氮、2 58 黑药、丁基铵黑药五种捕收剂对浮选指标的 影响。固定磨矿细度为一7 4 肚m8 0 ％，石灰用量 30 0 0g ／t ，捕收剂选择试验流程见图1 ，试验结果见 表5 。 由表5 可知，选择乙基黄药和乙硫氮作为捕收 剂，二者对该矿石的捕收能力较弱，铅锌粗精矿中 铅、锌回收率均较低；选择2 58 黑药和丁基铵黑药作 为捕收剂，捕收能力较强，铅锌回收率较高，但铅锌 品位较低。综合考虑，丁基黄药选别指标较好，铅锌 粗精矿中铅 锌品位4 1 ．4 8 ％，铅锌回收率分别为 7 6 ．2 8 ％、5 1 ．2 7 ％，因此，确定铅锌混合粗选捕收剂 为丁基黄药。 万方数据 2 0 1 9 年第4 期徐飞飞等河南某铜铅锌多金属硫化矿浮选试验研究工艺试验研究 5 5 松醇油广泛用于有色金属浮选的起泡剂，价格 便宜且来源广泛，因此选用松醇油作起泡剂。 2 ．5 铅锌混合粗选丁基黄药用量试验 鉴于部分铅矿物上浮较慢，铅锌混合粗选采取 分段加药，两次粗选的流程。固定磨矿细度为 一7 4 “m 占8 0 ％，石灰用量30 0 0g ／t ，松醇油2 0 g ／t ，丁基黄药用量试验流程见图1 ，试验结果见 图4 。 】。基黄药用量／ g ’t - 1 图4 丁基黄药用量试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fs o d i u mb u t y lx a n t h a t ed o s a g e 由图4 可知，当丁基黄药两段粗选用量分别为 1 2 0 、6 0g ／t 时，铅锌粗精矿的铅锌品位和回收率达到最 佳值。因此，确定丁基黄药粗选用量为1 2 0 6 0g ／t 。 经条件优化，确定铅锌混合粗选松醇油用量为3 0 g ／t ，铅锌混合粗精矿精选工丁基黄药用量为2 0g ／t 。 2 ．6 锌粗选石灰用量试验 固定磨矿细度为- - 7 4 肚m 8 0 ％，石灰用量30 0 0g ／t ， 丁基黄药1 2 0 6 0g ／t ，松醇油2 0g ／t ，铅锌混合粗选 浮选时间5 3r a i n ，按图1 所示流程试验，所得尾矿 即为锌粗选给矿。锌粗选试验流程见图5 ，试验结果 见图6 。 给矿 3 j 硫酸铜2 0 0 、 丁基黄药8 0 松醇油2 0 锌粗选 锌粗精矿 尾矿 图5 锌粗选试验流程 F i g ．5 F l o w s h e e to fz i n cc o n c e n t r a t eo fr o u g h i n g 图6 锌粗选石灰用量试验结果 F i g ．6 R e s u l t so ft h ed o s a g et e s to fl i m e 冰 瓣 擎 回 C N ， _ o 山 蠢 蜒 靼 撒 由图6 可知，由于原矿中黄铁矿含量较高，当锌 粗选石灰用量较低时，粗精矿产率较大，粗精矿中锌 万方数据 5 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第4 期 品位和回收率都较低，随着石灰用量的增加，黄铁矿 受到抑制，粗精矿产率降低，锌品位和回收率升高， 当石灰用量为30 0 0g ／t 时，锌粗选指标达到最优。 继续增加石灰用量，黄铜矿、方铅矿和闪锌矿也受到 不同程度的抑制，锌粗精矿中铜、铅、锌回收率略有 降低，因此，锌粗选的适宜石灰用量为30 0 0g ／t 。 2 ．7 锌粗选硫酸铜用量试验 固定石灰用量30 0 0g ／t ，丁基黄药用量8 0g ／t ， 松醇油用量2 0g ／t ，硫酸铜用量试验流程见图5 ，试 验结果见图7 。 硫酸铜用量， g t - I 图7 硫酸铜用量试验结果 当硫酸铜用量为2 0 0g ／t 时，锌粗选指标达到最 佳，粗精矿中锌品位1 6 ．7 1 ％，锌回收率8 7 ．8 3 ％；继 续增加硫酸铜用量，锌回收率保持不变。因此，锌粗 选硫酸铜的适宜用量为2 0 0g ／t 。 2 ．8 锌粗选捕收剂选择及用量试验 矿石性质研究结果表明，该矿石属于高硫多金 属矿，大量黄铁矿会对锌粗选造成一定的影响。因 此，选择一种适合该矿石的捕收剂对于获得优质的 锌精矿有着至关重要的作用。固定石灰用量30 0 0 g ／t ，试验流程见图5 ，试验结果见表6 。 由表6 可知，对于该矿石，乙基黄药捕收力较 弱，锌粗精矿产率小，回收率偏低；戊基黄药和异戊 基黄药捕收力较强，但选择性较差，锌粗精矿产率较 大，杂质含量高，锌回收率较低；丁基黄药相比较于 其他捕收剂，锌浮选指标最好。因此，选择丁基黄药 为锌粗选捕收剂。经条件优化，确定锌粗选丁基黄药 用量为8 0g ／t 。 2 ．9 闭路试验 在全开路试验条件的基础上，进行全流程闭路 试验。由于闭路试验有中矿循环，试验时对一部分 药剂用量进行了调整。闭路试验流程见图8 ，试验结 果见表7 。 F i g ．7 R e s u l t so ft h ed o s a g et e s to fc o p p e rs u l f a t e 表6锌粗选捕收剂选择试验结果 T a b l e6R e s u l to ft h ek i n d sa n dd o s a g et e s t so fc o l l e c t o r s7 ％ 由表7 可知，该工艺闭路试验可产出铅锌精矿 和锌精矿两种产品。铅锌精矿含铅2 7 ．0 8 ％，铅回收 率8 0 ．0 3 ％，含锌2 3 ．1 7 ％，锌回收率5 6 ．9 9 ％；锌精 矿含锌4 0 ．1 3 ％，锌回收率3 6 ．6 7 ％，锌总回收 率9 3 ．6 6 ％。 铅锌混合精矿可采用烧结一鼓风炉炼铅锌的 I S P 工艺进行冶炼，目前在国内有4 家，五条生产线 在生产，其中韶关冶炼厂两条、白银第三冶炼厂、葫 芦岛锌厂、青海煌中县各有一条。I S P 工艺对原料 适应性强，可以处理多种铅锌的原生和次生原料、低 品位复杂精矿以及各种含锌、铅的二次氧化物料，尤 其适合难分选的铅锌混合矿[ 7 ] 。铅锌混合精矿经冶 炼后，铜等有价金属进人冶炼渣中，可在渣资源综合 利用中回收。 万方数据 2 0 1 9 年第4 期徐飞飞等河南某铜铅锌多金属硫化矿浮选试验研究工艺试验研究 5 7 ＆裟川m 。。％ 2 丁基黄药1 2 0 6 0 松醇油2 0 铅锌 粗选 一lⅢ 2 I 丁基黄药2 02 l 丁基黄药3 0 铅锌J 精选I铅锌J 扫选 h 、 6 3 铅锌精选l I 3j 石灰30 0 0 3 3j 硫酸铜2 0 0 ，一、 1 ＼丁基黄药8 0 一松醇油2 0 锌粗选 3 石灰2 0 0 0 一 铅钳精矿 锌精选I锌扫选I r、 6 L 一 3 2 ≥‘ 石灰20 0 0锌扫l 选Ⅱ 锌精选Ⅱ3 厂卜 厂L s 尾矿 锌精矿 图8 闭路试验流程 F i g ．8 F l o w s h e e to fc l o s e d c i r c u i tt e s t 表7闭路试验结果 T a b l e7R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t ／％ 产品 产蜜 品位 回收率 名称 C uP bz nA u l ’ A 9 1 ’ c uP bz nA u A g 铅锌精矿 1 6 ．5 0 3 ．6 82 7 ．0 82 3 ．17 1 ．5 6 7 7 5 ．0 08 4 ．3 98 0 ．0 35 6 ．9 94 5 ．9 46 5 ．5 6 锌精矿 6 ．1 31 ．0 59 ．8 64 0 ．1 30 ．6 54 0 0 ．4 08 ．9 51 0 ．8 3 3 6 ．6 7 7 ．1 11 2 ．5 8 尾矿 7 7 ．3 70 ．0 6 20 ．6 60 ．5 50 ．3 45 5 ．1 06 ．6 79 ．1 56 ．3 44 6 ．9 5 2 1 ．8 6 原矿 1 0 0 ．0 00 ．7 25 ．5 86 ．7 10 ．5 619 5 ．0 51 0 0 ．0 01 0 0 ．0 01 0 0 ．0 01 0 0 ．0 01 0 0 ．0 0 注1 A u 、A g 单位为g ／t 。 3结论 1 河南某铜铅锌多金属硫化矿矿石中主要回收 金属为铅、锌及伴生金银，矿石中硫化物以黄铁矿、 闪锌矿、方铅矿为主，其次为黄铜矿、菱锌矿、白铅 矿，脉石矿物以铁染方解石、石英为主，闪锌矿、方铅 矿与铜矿物三者间的嵌布关系比较复杂，相互交代 包裹，属较难处理的多金属硫化矿。 2 根据矿石的性质特点，通过大量的探索试验 研究，最终确定采用铅锌混合浮选一混选尾矿选锌 的原则流程，并制订出合理的药剂制度。 3 物质组成研究表明，闪锌矿中2 0 ％以上为铁 闪锌矿物，表现为可浮性差，活化困难，对石灰及其 他抑制剂或调整剂很敏感，浮选过程受外界条件影 响较大，是导致锌精矿品位 锌精矿含锌4 0 ．1 3 ％ 低 的主要原因。 4 采用所确定的工艺技术方案，闭路试验取得 了良好的选矿技术指标铅锌精矿含铅2 7 ．0 8 ％，铅 回收率8 0 ．0 3 ％，含锌2 3 ．1 7 ％，锌回收率5 6 ．9 9 ％； 锌精矿含锌4 0 ．1 3 ％，锌回收率3 6 ．6 7 ％，锌总回收 率9 3 ．6 6 ％。由产品的试金分析结果可知，铅锌精 下转第7 4 页 万方数据 7 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第4 期 参考文献 [ 1 ] 唐耀庚．模糊逻辑控制在磨机负荷控制中的应用[ J ] ．电 气传动，2 0 0 2 ，7 5 3 1 3 3 ． [ 2 ] 周平，柴天佑．磨矿过程磨机负荷的智能监测与控制[ J ] ． 控制理论与应用，2 0 0 8 ，2 5 6 1 0 9 5 1 0 9 8 ． [ 3 ] 张杰，王建民，杨志刚．模糊神经网络在磨机负荷控制中 的应用[ J ] ．仪表技术与传感器，2 0 1 4 5 6 6 6 8 ． [ 4 ] 杨志刚，赵莉娅，薄敬东．基于磨音信号的磨机负荷模型[ J ] ． 河北理工大学学报 自然科学版 ，2 0 1 1 5 6 5 - 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