我国细粒铅锌矿浮选技术现状及发展

耿伟利 罗天明 郭文军

(中钢集团天津地质研究院有限公司，天津300181)

铅锌矿资源是重要的战略性资源，在有色金属工业中占有重要的地位，铅锌广泛用于电气、机械、军事、冶金、化学、轻工和医药等领域［1］。我国铅锌矿产资源分布广泛，储量较丰富，但大型矿床少、贫矿多、共伴生资源多、单一矿种少，且有用矿物嵌布粒度普遍偏细。随着粗粒、易选铅锌矿资源的日益减少，细粒铅锌矿分选技术的重要性日益凸显。

目前，铅锌矿选矿通常采用浮选工艺，但常规浮选技术及设备难以适应细粒铅锌矿的浮选(氧化铅锌矿的难选症结在于易泥化，活化不是主要问题，故本文不讨论活化问题)，突出表现在回收率不高、金属流失严重。为提高铅锌矿产资源的综合利用水平，实现细粒铅锌矿物的充分回收，生产流程一般较为复杂，这不仅加大了选矿厂的投资，而且生产运行成本往往也较高，不利于铅锌矿选矿业的发展。因此，研发并推广适合细粒铅锌矿选矿的新工艺、新技术、新设备势在必行。

1 细粒矿物难以浮选回收的原因及改善措施

细粒矿物难以浮选回收，主要表现在浮选速度慢和回收率低，其原因主要有:①细粒矿物质量小、表面能较高，不同矿物微粒之间容易形成非选择性凝结，且细粒易于附着在粗粒矿物表面形成矿泥罩盖，因而影响目的矿物与非目的矿物的分离。②细粒矿物比表面积和表面能较大，因此，具有较强的吸附药剂的能力，且吸附选择性较差。③矿物粒度越细，溶解在矿浆中的“难免离子”越多，因质量小而易被水流机械夹带和泡沫机械夹带。④由于细粒矿物与气泡的接触效率及附着效率降低，使气泡对矿粒的捕收效率下降，同时矿泥对气泡产生的“装甲”现象也影响气泡的运载量［2］。

改善细粒矿物浮选效果的措施主要有:①加强细粒矿物的分散，防止矿浆中细粒矿物之间互相凝聚，及黏附在粗颗粒表面。②通过选用有选择性的高分子絮凝剂，尽量将细粒有用矿物桥联在一起，增大其表观粒径，从而提高其可选性。③采用选择性好的药剂，提高药剂的作用效果。起泡剂产生的泡沫应有合适的脆性，以便增强二次富集作用，减少细泥的夹带;严格控制加药量，并尽量采用分段添加方式。④增大空气在矿浆中的溶解度，改善成泡机制，提高矿浆中活性微泡的量，实现微泡浮选，并适当延长浮选时间，充分回收目的矿物［3］。

2 细粒铅锌矿选矿现状

2.1 细粒铅锌矿选矿工艺现状

2.1.1 絮团浮选

浮选过程中细粒的絮团与其表面的疏水化密切相关。近年来研究表明，捕收剂对矿物微粒往往有一定的选择性絮凝作用。丁基黄药、戊基黄药及辛基黄药可使－5 μm 方铅矿形成疏水聚团，但形成的疏水聚团大小不均、稳定性差，且微粒过细絮凝效果变差，但添加非极性油有助于克服这一缺点，使疏水絮凝作用得以加强［4］。通过高效分散剂和pH 调整剂使矿浆中的细粒脉石矿物及矿泥分散，利用黄药类捕收剂及非极性油对细粒铅锌矿进行选择性疏水团聚，在机械搅拌强度合适的情况下，形成表观粒径较大、有一定机械强度的疏水聚团，从而改善细粒铅锌矿物的可浮性。絮团浮选通常必须满足矿粒表面疏水化、机械搅拌强度能克服粒间作用势垒等条件，且大多需添加非极性油。

S.松等［5］对墨西哥某细粒浸染状铅锌矿石进行了絮团浮选试验，获得了铅品位为37.30%、铅回收率为65.34%的铅精矿和锌品位为58.30%、锌回收率为68.53%的锌精矿。与常规浮选相比，絮团浮选的尾矿品位低，铅、锌精矿回收率高。

2.1.2 复合活化疏水絮团浮选

复合活化疏水絮团浮选利用有用矿物与脉石矿物表面物理化学特性及热力学特性差异，通过添加离子型无机或有机聚合物使矿浆处于稳定的分散状态，利用无机盐或表面活性剂消除可溶性盐和矿泥对矿物表面活性的污染(主要消除矿浆中Ca2+、Mg2+、Fe3+离子和亲水薄膜)、增强矿物表面的选择性吸附能力，添加经乳化的黄药、非极性油的混合物使目的矿物选择性疏水，从而获得活性疏水聚团，再在特定的调浆槽或高速搅拌器中引入机械活化能，用以克服颗粒间的作用势垒强化疏水聚团的形成，最后用常规浮选实现疏水聚团与分散脉石矿物的分离。

对甘肃厂坝深度氧化的铅锌矿应用复合活化疏水絮团浮选工艺，采用硫化法选铅，对选铅尾矿在不脱泥条件下进行复合活化，加入乳化的硫化钠－胺类捕收剂选锌，获得了铅、锌品位分别为47.84%、38.23%，回收率分别为39.87%、78.70%的铅精矿和锌精矿。与常规浮选相比，锌精矿的锌品位和回收率明显提高，且药剂消耗量和药剂成本大幅降低［6］。

2.1.3 载体浮选

载体浮选是在常规浮选工艺条件下，利用一种粗粒辅助物料在浮选中充当载体，通过添加适量的捕收剂使微细目的矿粒和载体同时充分疏水，利用疏水性的细粒有向疏水性粗粒附着的趋势，使细粒选择性地覆盖在载体上，或利用疏水聚团原理使微粒在易浮粗矿粒表面黏附，然后利用气泡将载体连同细粒矿物一起浮出［4］。载体可以是目的矿物的同类矿物也可是异类矿物，利用浮选体系中矿粒的粗粒效应与载体作用，通过控制载体粒度范围和所占比例，在不影响载体自身可浮性的前提下实现细粒矿物的浮选回收。

中南大学以粗粒凡口铅锌矿原矿为载体，加入该矿矿泥中进行铅锌载体浮选，与矿泥单独浮选相比，铅锌回收率分别提高6 个和12 个百分点以上［7］。

2.2 细粒铅锌矿选矿设备现状

2.2.1 高效射流浮选机

射流浮选机是一种高富集比的高效分选设备。在浮选过程中，给入的矿浆与浮选本身回流的矿浆汇集到一个特殊结构的给矿装置中，经一定扬程的矿浆泵送入喷射器，经喷嘴的高速矿浆射流在吸气室内形成负压，外界空气进入吸气室并在吸气室形成旋转气流，使矿浆、药剂、空气混匀，在卷吸效应作用下，空气与矿浆在下导管内进行能量交换，将空气弥散为微小气泡，矿浆很快被矿化并进入扩大管，矿浆的动能逐步转化为势能并进一步压缩气泡，增大空气在矿浆中的溶解度，由特殊结构的分散器将矿浆均匀分散至槽底，在槽内再一次矿化。此时，弥散在矿浆中的空气由于压力减小，在槽底形成气泡并携带目的矿物上升至矿浆表面形成泡沫层，随着泡沫层厚度的增加，泡沫自溢到精矿槽成为产品，尾矿则经尾矿箱排出［8］。

吕慧峰等［9］采用高效射流浮选机对某铅锌矿尾矿中的锌进行了综合回收，通过射流浮选机1 次选别即获得锌品位和回收率分别为10.23%、42.35%的锌粗精矿，富集比高达20.4。

2.2.2 旋流－静态微泡浮选柱

本研究对访谈资料所涉及的问题进行归纳整理后尽可能全面地总结出每一个维度所涉及的题目中包含的内容，总结发现90后藏族大学生婚恋观的一些特点与规律，部分案例与访谈内容如下：

旋流－静态微泡浮选柱的分离过程包括柱分选、旋流分选和管流矿化3 部分。柱分选段位于整个柱体的上部，与柱分离段呈上下直通的旋流分离段采用柱－锥相连的水介质旋流器结构。柱分离段的顶部有泡沫精矿排出口，给矿点位于柱分选段中上部，最终尾矿由旋流分选段底口排出，气泡发生器在柱体外沿切向与旋流分离段柱体相连，与相连的浮选管段共同构成管流矿化部分。气泡发生器采用类似射流泵的内部结构，以循环中矿为介质，依赖射流形成的负压引入气体，并将气体粉碎成微泡，形成气、固、液三相体系。气、固、液三相体系携带较高的能量以高度紊流状态沿切向高速进入旋流分离段形成旋流力场。沿切向进入旋流分离段的大量气泡受离心力和浮力的共同作用，迅速以旋转方式向旋流分离段中心汇集，进入柱分选段并在柱体断面上得以高度分散，并向上运动，与由上部给入、呈整体向下塞式流动的矿浆颗粒逆向运行与碰撞，气泡在上升的过程中不断被矿化。浮选过程贯穿于整个旋流分选段和柱分选段，柱分离段发挥了选择性回收的优势，有利于保证较高的产品质量，旋流分选段则发挥了捕收充分的优势，重在提高回收率［10］。

刘炯天等［11］为进一步提高柿竹园柴山铅锌矿现有资源的利用水平，以旋流－静态微泡浮选柱替代槽式浮选机，在磨矿细度为－0.074 mm 占77%的情况下，采用1 粗1 精优先浮铅再浮锌的铅锌浮选工艺流程，不仅使铅、锌精矿品位分别提高12.58 和1.98 个百分点，回收率提高0.88 和8.95 个百分点，而且简化了浮选流程。

2.3 细粒铅锌矿浮选捕收剂的现状

铅锌矿浮选捕收剂主要有［12］黄药类、黑药类、二硫代氨基甲酸盐(酯)类、硫氨酯类。黄药类捕收剂主要包括碱金属黄药和黄药酯类，目前生产上应用较多的是乙基黄药和丁基黄药;黑药类捕收剂主要包括丁胺黑药和苯胺黑药、25 号黑药;二硫代氨基甲酸盐(酯)类主要有乙硫氮、丁硫氮，应用广泛的二硫代氨基甲酸酯为酯105;硫氨酯类使用较多的是乙硫氨酯或Z －200。工业生产中尤以黄药类、黑药类及二者复配使用最为普遍。

目前，直接浮选细粒铅锌矿的特效捕收剂还未见报道，但一些螯合捕收剂，特别是键和原子为O=N、O=S、S=N、S=S 型的螯合剂，对铅锌矿的浮选具有较高的选择性。随着浮选药剂理论研究的深入，科研人员利用计算机辅助分子设计等技术设计出了一些新型捕收剂或复合捕收剂，如硫酚捕收剂、苄基丙二甲酸捕收剂及其与苯甲羟肟酸混合捕收剂、EML3、EML6 螯合捕收剂、HP1 捕收剂、P －2000 捕收剂、E－5 螯合捕收剂、ZP －50 捕收剂等［13］。一些新型高效螯合捕收剂受到成本等因素的制约未得到大规模的工业化应用，需进一步研究降低其成本的方法。

3 细粒铅锌矿回收所存在的问题、措施

3.1 细粒铅锌矿回收所存在的问题

(1)不恰当地追求磨矿工艺的简单，造成铅锌矿物的泥化和难以回收。铅锌矿往往共伴生多种组分，在对细粒嵌布的铅锌矿及嵌布粒度粗细不均的铅锌矿的磨矿过程中，为了充分实现有用矿物的单体解离，且为了简化磨矿流程，没有及时分离出已单体解离的铅锌矿物，则铅锌矿物的泥化就不可避免。这也就造成了铅锌矿物的过度流失。

(2)受粗放型生产观念和细粒回收技术的制约，不能因地制宜地制定与磨矿产品相适应的浮选工艺。生产中往往只注重对精矿品位和回收率的跟踪，而缺少对流程中间产品解离度、过粉碎、有用矿物富集情况的跟踪与考察，当铅锌矿物细粒及矿泥含量不合理时，自然就难以及时调整浮选流程去加以应对。

3.2 改善细粒铅锌矿回收的措施

根据原矿性质，研究制定合适的磨矿、浮选工艺流程。对粗细粒不均匀嵌布的铅锌矿石，应尽可能制定阶段磨矿、阶段回收的工艺流程，做到能收早收，减少已单体解离铅锌矿物的过粉碎;对细粒嵌布的铅锌矿石，则应侧重制定合理的浮选工艺流程、选择合适的回收设备、确定合适的药剂制度，从而通过铅锌总体回收率。

4 细粒铅锌矿选矿发展方向

(1)疏水絮团浮选和载体浮选在综合回收细粒铅锌矿方面具有药耗低及金属回收率高的特点，是今后工艺发展的重要方向。

(2)对需脱泥才能高效分选的细粒嵌布的铅锌矿，矿泥单独浮选效果不理想时应开展低成本、高效率、低污染浸出工艺的研究。即对难处理细粒铅锌矿石，应通过多选矿方法并举的工艺流程去破解单一浮选流程长、投资大、运行费用高的难题。

(3)应积极借助交叉学科的发展，应用表面胶体化学、量子化学理论和计算机辅助分子设计技术，研发能强化细粒铅锌矿物表面疏水化的特效药剂。

(4)随着铅锌需求量的快速增长和入选矿石品质的明显下降，铅锌矿石资源的开发规模不断加大，研制细粒铅锌矿石高效回收的大型浮选设备对简化选矿工艺流程、提高铅锌资源的回收率至关重要。

5 结 论

细粒铅锌矿的高效回收主要依赖于新型高效选别药剂的研制、选矿方法的拓展、磨选工艺流程的优化及选矿设备的大型化、高效化。在新型高效选别药剂的研制方面，要借助交叉学科的发展，应用表面胶体化学、量子化学理论和计算机辅助分子设计技术，研发能强化细粒铅锌矿物表面疏水化的特效药剂。对浮选效果不理想的矿泥可考虑开展低成本、高效率、低污染浸出工艺的研究，通过多选矿方法并举的工艺流程去破解单一浮选流程长、投资大、运行费用高的难题。对易磨、易泥化的细粒嵌布的铅锌矿石，除了应确定合适的磨矿细度，实施粗细分级分选工艺，还应充分考虑能收早收的阶段磨选工艺，减少铅锌矿物过粉碎的机会。针对传统浮选设备普遍不适用细粒—微细粒铅锌矿回收的问题，采用甚至进一步完善旋流－静态微泡浮选柱等新型、高效浮选设备具有重要意义。

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