铜铅锌多金属混合精矿浮选分离试验研究.pdf
铜铅锌多金属混合精矿浮选分离试验研究 ① 高 钦, 葛英勇, 刘顺兵, 杜橙幻 (武汉理工大学 资源与环境工程学院,湖北 武汉 430070) 摘 要 针对徐州某矿业公司经混合浮选-优先浮选流程得到的硫化铜铅锌混合精矿表面附着大量药剂、现场生产无法实现三者分 离的问题,进行了浮选分离试验研究。 采用脱药-铜铅混合浮选工艺,以硫化钠为脱药剂,然后以硫酸锌+亚硫酸钠作为组合抑制 剂、Z-200+乙硫氮作为组合捕收剂,最终获得铜品位 14.32%、铜回收率 84.12%,铅品位 25.36%、铅回收率 69.55%,且锌含量 7.86% 的铜铅混合精矿以及锌品位 52.29%、锌回收率 95.85%的锌精矿。 关键词 铜铅锌硫化矿; 硫化钠; 混合浮选; 组合抑制剂; 锌精矿; 铜铅精矿 中图分类号 TD923文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2020.03.019 文章编号 0253-6099(2020)03-0072-03 Flotation Separation of Copper-Lead-Zinc Polymetallic Bulk Concentrate GAO Qin, GE Ying-yong, LIU Shun-bing, DU Cheng-huan (School of Resources and Environmental Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, Hubei, China) Abstract The Cu-Pb-Zn sulfide concentrate, obtained from the bulk flotation-preferential flotation processes in the concentrator of a mining company in Xuzhou, could hardly be separated by the follow-up processes as it was coated by a thick layer of reagent. In this study, a reagent removal process was introduced before the Cu-Pb bulk flotation, in which sodium sulfide was firstly taken as a reagent removal agent, and then ZnSO4+ Na2SO3was taken as a combined depressant and Z-200 + sodium diethyl dithiocarbamate as a combined collector, resulting in a bulk copper-lead concentrate grading 14.32% Cu and 25.36% Pb, containing 7.86% of Zn with Cu recovery of 84.12% and Pb recovery of 69.55%, as well as a zinc concentrate grading 52.29% Zn at 95.85% recovery. Key words Cu-Pb-Zn sulfide ore; sodium sulfide; bulk flotation; combined depressant; zinc concentrate; copper-lead concentrate 铜铅锌多金属硫化矿各矿物之间紧密共生,镶嵌 关系复杂,是多金属选矿处理中较为典型的难题之 一[1]。 对这类矿石的处理,国内外均以浮选为主[2-5]。 徐州某矿业公司经混合浮选-优先浮选流程得到硫化 铜铅锌混合精矿,由于精矿中铜、铅与锌难以分离,严 重影响精矿的价格以及销售途径,使得企业经济效益 受到严重影响。 影响铜铅与锌分离的因素主要有被 活化后的闪锌矿浮选性质与硫化铜铅矿物浮选性质相 近[6];铜铅锌混合精矿脱药不完全[7]。 针对以上问 题,采用硫化钠脱药-优先混合浮选铜铅工艺回收铜 铅,以降低混合精矿中的锌含量;同时,锌精矿中铜、铅 含量大幅下降,锌品位提高。 1 原料性质及试验方法 1.1 原料性质 试验所用原料为徐州某矿业公司经混合浮选-优 先浮选流程得到的-0.074 mm 粒级占 92.98%的硫化 铜铅锌混合精矿。 该混合精矿样品化学多元素分析结 果见表 1。 表 1 样品化学多元素分析结果(质量分数) / % CuPbZnSFeSiO2CaOMgO 3.818.1642.3524.3210.651.820.530.92 Al2O3 CdCoPNiMnCl 0.450.220.030.010.030.020.03 ①收稿日期 2020-01-18 作者简介 高 钦(1997-),女,湖北仙桃人,硕士研究生,主要研究方向为选矿药剂合成及作用机理研究。 通讯作者 葛英勇(1961-),男,湖南双峰人,教授,博士,博士研究生导师,主要研究方向为选矿药剂合成及作用机理研究。 第 40 卷第 3 期 2020 年 06 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.40 №3 June 2020 1.2 试验方法 由于矿样是经过混合浮选的精矿,所含脉石矿物 较少,拟采用脱药-铜铅混浮工艺实现铜铅与锌的分 离。 试验原则流程见图 1。 0/23 * 8*23*23 . 5 5A AD0 ;0 A0 图 1 试验原则流程 试验所用硫化钠、Z-200、乙硫氮均为工业纯(湖南 岳阳某药剂厂),硫酸锌、亚硫酸钠均为分析纯(国药 集团化学试剂有限公司)。 试验用水为自来水。 试验 所用浮选机为 XFD 型单槽浮选机,产自武汉探矿机 械厂。 2 试验结果与分析 2.1 不脱药直接浮选试验 按图 1 所示流程,进行了不脱药直接浮选试验,其 中抑制剂硫酸锌和亚硫酸钠用量均为 3 000 g/ t,捕收 剂 Z-200 和乙硫氮用量均为 30 g/ t,试验结果见表 2。 结果表明,不脱药直接浮选得到的铜铅粗精矿中锌含 量很高,说明锌矿物表面的捕收剂阻碍了抑制剂的作 用,使得铜铅与锌的分离效果不理想。 表 2 不脱药直接浮选试验结果 产品名称 品位/ %回收率/ % CuPbZnCuPbZn 铜铅粗精矿6.139.2033.4564.3745.1131.60 锌粗精矿2.267.4748.2935.6354.8968.40 混合精矿3.818.1642.35100.00100.00100.00 2.2 脱药-浮选试验 2.2.1 脱药试验 为消除混合精矿表面附着残留药剂对下一步分离 造成的影响,在进行浮选分离前,先进行脱药,脱除残 余的药剂和矿物表面附着的捕收剂膜[8]。 按照图 1 所示流程,在抑制剂硫酸锌和亚硫酸钠 用量均为 3 000 g/ t、捕收剂 Z-200 和乙硫氮用量均为 30 g/ t 条件下,对比了活性炭和硫化钠两种脱药剂对 矿样脱药的效果,结果分别见图 2 和图 3。 由试验结 果可知,与不加脱药剂对比,两种脱药剂对该矿样均具 有一定的脱药作用,脱药后,铜铅与锌的分离效果比不 脱药时好;对比活性炭和硫化钠两种药剂的脱药效果 可以发现,硫化钠的脱药效果明显优于活性炭,使用硫 化钠作脱药剂得到的铜铅粗精矿中锌品位大幅下降, 与文献[9]针对广西某铅锌等可浮精矿进行强化脱药 试验的结果一致。 0 /;5 Cu8 Pb8 Zn8 Cu/;5 Pb/;5 Zn/;5 图 2 活性炭用量试验结果(铜铅粗精矿) Na2SA4g t-1 20 18 16 14 12 80 60 40 20 0 30004000500060007000 8 /;5 Cu8 Pb8 Zn8 Cu/;5 Pb/;5 Zn/;5 图 3 硫化钠用量试验结果(铜铅粗精矿) 由硫化钠用量试验结果可知,当硫化钠用量小于 6 000 g/ t 时,增加硫化钠用量,铜铅粗精矿中铜、铅品 位逐渐升高,锌品位呈下降趋势;继续增加硫化钠用 量,铜铅粗精矿中锌品位变化趋于平缓,且铜、铅品位 也有一定程度下降。 综合考虑,选用硫化钠作脱药剂, 用量 6 000 g/ t 为宜。 2.2.2 抑制剂用量试验 组合抑制剂 ZnSO4 +Na 2SO3 对锌具有良好的抑制 效果[10]。 Na2S 用量为 6 000 g/ t,其他条件不变,硫酸锌 和亚硫酸钠用量比为 1∶1条件下,考察了组合抑制剂总 量对粗选效果的影响,结果见表3。 由表3 可知,随着组 合抑制剂用量增大,铜铅粗精矿中铜品位缓慢升高,铅 品位先升高后降低;锌品位呈先快后慢的下降趋势。 当 硫酸锌和亚硫酸钠用量均为 2 000 g/ t 时,铜铅粗精矿 中铜、铅浮选指标都较好,且锌品位降到 13.63%。 综 合考虑,确定组合抑制剂用量为 2 000+2 000 g/ t。 37第 3 期高 钦等 铜铅锌多金属混合精矿浮选分离试验研究 表 3 粗选组合抑制剂用量试验结果 抑制剂用量 / (g∙t -1 ) 产品 名称 品位/ %回收率/ % CuPbZnCuPbZn ZnSO4 +Na 2SO3 500+500 铜铅粗精矿14.45 20.36 18.0885.0755.979.58 锌粗精矿0.734.63 49.3714.9344.0390.42 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 ZnSO4 +Na 2SO3 1 000+1 000 铜铅粗精矿14.72 20.38 16.6285.1955.078.65 锌粗精矿0.724.70 49.6314.8144.9391.35 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 ZnSO4 +Na 2SO3 2 000+2 000 铜铅粗精矿14.79 20.34 13.6384.3954.197.00 锌粗精矿0.764.78 50.3315.6145.8193.00 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 ZnSO4 +Na 2SO3 3 000+3 000 铜铅粗精矿14.86 19.69 13.3175.7446.866.10 锌粗精矿1.155.38 49.3524.2653.1493.90 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 ZnSO4 +Na 2SO3 4 000+4 000 铜铅粗精矿14.90 18.08 13.4371.8040.685.82 锌粗精矿1.325.93 48.8528.2059.3294.18 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 2.2.3 捕收剂用量试验 硫化钠用量 6 000 g/ t,抑制剂硫酸锌和亚硫酸钠 用量均为 2 000 g/ t,浮选时间 3 min 条件下,考察了捕 收剂用量对粗选试验效果的影响,结果见表 4。 由表 4 可知,固定乙硫氮用量时,增大 Z-200 用量会造成铜铅 粗精矿中铜品位降低、锌品位上升;固定 Z-200 用量, 当乙硫氮用量达到 55 g/ t 时,铜铅粗精矿中铜、铅浮选 指标较好,且锌品位降至最低,为 12.69%。 综合考虑, 确定粗选捕收剂 Z-200 和乙硫氮用量分别为 30 g/ t 和 55 g/ t。 表 4 粗选组合捕收剂用量试验结果 捕收剂用量 / (g∙t -1 ) 产品 名称 品位/ %回收率/ % CuPbZnCuPbZn Z-200+乙硫氮 30+30 铜铅粗精矿 14.79 20.34 13.63 84.3954.197.00 锌粗精矿0.764.78 50.33 15.6145.8193.00 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 Z-200+乙硫氮 45+30 铜铅粗精矿 14.25 18.94 15.68 88.4554.898.76 锌粗精矿0.584.82 50.61 11.5545.1191.24 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 Z-200+乙硫氮 60+30 铜铅粗精矿 14.00 19.92 16.26 89.5559.499.36 锌粗精矿0.534.37 50.76 10.4540.5190.64 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 Z-200+乙硫氮 30+45 铜铅粗精矿 13.10 20.44 13.17 81.7659.577.40 锌粗精矿0.914.33 51.45 18.2440.4392.60 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 Z-200+乙硫氮 30+55 铜铅粗精矿 13.01 22.56 12.69 87.4570.807.67 锌粗精矿0.643.20 52.56 12.5529.2092.33 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 Z-200+乙硫氮 30+65 铜铅粗精矿 11.78 19.72 12.92 85.1266.538.40 锌粗精矿0.783.77 53.53 14.8833.4791.60 混合精矿3.818.16 42.35 100.00 100.00 100.00 2.3 全流程试验 中矿再选处理方式主要根据中矿的性质和对精矿 产品的质量要求来确定,目前常用的处理方法有直接 抛尾、单独再磨再选和直接再选处理[11]。 为了尽可能 地降低铜铅精矿中的锌含量,在开路试验基础上进行 了必要调整后,确定对中矿再选,工艺流程见图 4,结 果见表 5。 0/23 * 2 8*23*23 23 . 5 5A A0g/t ZnSO4 Z-200 200 10 ZnSO4Na2SO3 Z-200A4 20002000 3055 ZnSO4Na2SO3 Z-200 10001000 20 Na2S 6000 D3 B 823 D31D32 图 4 全流程试验流程 表 5 全流程试验结果 产品 名称 产率 / % 品位/ %回收率/ % CuPbZnCuPbZn 铜铅精矿22.3814.32 25.367.8684.1269.554.15 铜铅粗精矿17.6914.83 27.586.3468.8659.792.65 锌精矿77.620.783.2052.2915.8830.4595.85 锌粗精矿72.650.312.9753.465.9126.4491.71 中矿 14.6912.40 16.99 13.5915.269.761.51 中矿 24.977.656.5735.269.974.004.14 原混合精矿100.003.818.1642.35 100.00 100.00 100.00 经图 4 流程处理后,所得铜铅精矿铜品位 14.32%、 铜回收率 84.12%,铅品位 25.36%、铅回收率 69.55%,且 锌品位降至 7.86%;所得锌精矿锌品位 52.29%、锌回 收率 95.85%,实现了铜铅与锌的有效分离。 3 结 论 1) 由于在铜铅锌混合浮选作业中加入了大量的 捕收剂,某硫化铜铅锌多金属混合精矿表面附着了大 量药剂,因此在进一步分离试验前需先对其表面的捕 收剂膜进行处理。 2) 采用硫化钠脱药-优先混合浮选铜铅工艺回收 铜铅,以硫酸锌和亚硫酸钠作为组合抑制剂、Z-200 和 乙硫氮作为组合捕收剂,经中矿再选工艺流程,可获得 铜品位 14.32%、铜回收率 84.12%,铅品位 25.36%、铅 (下转第 78 页) 47矿 冶 工 程第 40 卷 均较低,反应 120 min 后 COD 去除率分别为 7.64%和 64.9%,相同条件下 O3处理后废水 COD 去除率可达 87.1%。 结果表明,O2、NaClO 处理废水 COD 时效果较 差,循环喷淋法结合 O3处理废水能够大幅提高 COD 去除效果。 3 结 论 1) 钨钼矿选矿废水在初始 pH 值为 10、臭氧流量 3.0 L/ min、循环频率 4.0 次/ min 条件下,反应 120 min 后废水COD 去除率达到91.2%,COD 含量由131 mg/ L 降 至11.5 mg/ L,满足污水综合排放标准(GB 8978 1996)一级标准。 2) 臭氧氧化-循环喷淋法处理钨钼矿选矿废水, COD 去除率随初始 pH 值、臭氧流量、循环频率增大而 增加。 循环喷淋法结合 O3去除废水 COD 效果较使用 O2或 NaClO 分别提高了 79.5%和 22.2%,有望应用于 钨钼选矿废水的污染治理。 参考文献 [1] 姜智超,杨国超,付向辉,等. 5000 t/ d 钨铋选矿废水处理工业分 流试验[J]. 矿冶工程, 2019,39(3)77-80. 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