商洛地区典型铅锌尾矿特性分析

阎赞，刘明宝，南宁

（商洛学院化学工程与现代材料学院/陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛726000）

商洛地区典型铅锌尾矿特性分析

阎赞，刘明宝，南宁

（商洛学院化学工程与现代材料学院/陕西省尾矿资源综合利用重点实验室，陕西商洛726000）

通过化学多元素分析、真密度测试、X射线衍射分析、粒度分析方法对商洛地区典型铅锌尾矿从化学成分、真密度大小、矿物组成、粒度组成方面进行了研究，并提出了从尾矿中提取有价金属成分，探讨该地区铅锌尾矿中有价元素二次利用的可能性及生产新型建筑材料、采空区回填、复垦充填等综合回收利用方案。研究结果表明，镇安县月西沟铅锌尾矿和洛南县寨子沟铅锌尾矿均不具备再选价值，可考虑将其用于生产建筑材料、进行采空区充填或尾矿区复垦等。商州区董家后沟铅锌尾矿中铁含量高达12.98%，山阳县桐木沟铅锌尾矿中锌含量为4.36%，均具有再选价值，可考虑采用浮选法等分离出精矿。

铅锌尾矿；有价元素；商洛

商洛市坐落于陕西省东南部，其独特的成矿地质条件与特殊的地质历史孕育了雄厚的矿产资源。根据地质部门勘察，铅、锌探明储量居全省第二位，具有矿种多样、分布广泛，开发利用潜力大等特点[1-2]。由于铅锌矿属多种矿物的共生、伴生复合矿，具有贫矿多、富矿少，矿物组成复杂，嵌布粒度较细等特点，导致其分选难度不断增加[3-4]。再受限于分选技术、生产设备性能、经济条件、管理模式等因素，使得有用矿物的回收率较低，很多共生矿物、伴生矿物和有价元素进入尾矿之中，产生大量尾矿[5-6]。由于尾矿中硫含量较高，导致矿山尾矿酸化，随着酸化而发生的一系列重金属粒子溶出等反应，加剧了环境污染，成为当地村民生活中巨大的危险源[7-8]。因此，采用化学多元素分析、真密度测试、X射线衍射分析、粒度分析方法分析商洛地区典型铅锌尾矿的化学成分、真密度大小、矿物组成、粒度组成特性，为进一步采取适宜方法妥善处理铅锌尾矿资源，探讨该地区铅锌尾矿中有价元素二次利用的可能性提供理论依据，揭示了尾矿一些不被关注的性质，不仅解决了尾矿堆存占用大量土地资源的问题，同时缓解了尾矿带来的环境问题，实现资源效益的最大化，对实践循环经济具有重要意义。

1 试验原料及仪器

1.1 试验原料

本试验所用尾矿分别取自商州区董家后沟铅锌尾矿、镇安县月西沟铅锌尾矿、洛南县寨子沟铅锌尾矿、山阳县桐木沟铅锌尾矿，采样点的分布方法可按铅锌尾矿的物料堆中采样方法进行布点，在每个取样点挖取1000～2000 g子样，采集好的铅锌尾矿作为本试验的最初试验样品。

从外观上看，铅锌尾矿呈土灰色，矿样大多为颗粒状，少部分为块状，块状是由于矿样中含有水分，在运输过程中受到挤压压实而结成块状，并且还存在少量的碎木草屑。由于试样中的块状物会使得取样的均匀性受到影响，因此需采用分散措施碾细大块，使试样全部呈颗粒状。即将采集回来的铅锌尾矿试样摊成薄薄一层，置于室内通风阴干，在试样半干程度时，将所存在的大块试样用铁棒碾碎。待试样全部干燥之后，通过混匀、缩分制取样品，供后续试验使用。试样制备流程如图1所示。

图1 试样制备流程图

1.2 试验仪器

化学成分分析仪：TP-BS6Y，南京同谱分析仪器制造有限公司；标准筛：GBIT60031-1997，浙江圣超仪器设备有限公司；烘干箱：HYXD-GHK，深圳市华宇现代科技有限公司；全自动真密度分析仪：3H-2000TD2，贝士德公司；X射线衍射分析仪：X'Pert Powder，荷兰帕纳科公司；电子天平：SG，上海实干有限公司。

2 试验方法

2.1 化学多元素分析

化学多元素分析可以准确地定量分析铅锌尾矿中各种元素的含量，据此可以确定哪几种元素在选矿工艺中必须考虑回收，哪几种元素属于有害杂质，需将其分离。因此化学分析是了解选别对象的基础，是确定铅锌尾矿资源合理利用的必要手段。

2.2 真密度测定

采用全自动真密度分析仪，以“气体置换法”测定铅锌尾矿的真密度[9]。称取一定质量的铅锌尾矿，装入样品瓶，进行测量，得到其真密度值。

2.3 X射线衍射分析

X射线衍射分析采用荷兰帕纳科公司的XPertPowder设备，在管电压60kV，管电流60mA，索拉狭缝0.04 rad条件下，得到其衍射图谱，分析确定试验样品的物相组成[10]。

2.4 粒度分析

采用筛析法[11]进行粒度分析，即让铅锌尾矿试样通过一系列不同筛孔的标准筛，将其分离成若干个粒级，分别称重，计算产率，得出某粒径范围的颗粒占整个物料的百分比，即其粒度分布。

3 试验结果与讨论

3.1 化学多元素分析

商州区董家后沟铅锌尾矿化学多元素分析结果见表1。

表1 董家后沟铅锌尾矿化学多元素分析

由表1化学多元素分析结果可知，该尾矿中SiO2含量为32.76%，MgO、CaO、Al2O3含量分别为2.81%、10.24%、4.41%，Pb、Zn含量都相对较低，不具备再选价值。铁含量为12.98%，但S含量较高，为8.96%，故可考虑进行选铁除硫试验。

镇安县月西沟铅锌尾矿化学多元素结果见表2。

表2 月西沟铅锌尾矿化学多元素分析

由表2可见，月西沟铅锌尾矿中SiO2含量最多，高达43.02%，MgO、CaO、Al2O3含量分别为1.98%、8.34%、5.27%。该尾矿中的有价元素铅、锌、铜含量都比较低，无需进行再选，故可初步考虑将其用于生产建筑材料、进行采空区充填或尾矿区复垦。

洛南县寨子沟铅锌尾矿化学多元素分析结果见表3。

表3 寨子沟铅锌尾矿化学多元素分析

由表3可知，寨子沟铅锌尾矿中铅、锌含量较低，分别为1.73%、0.31%，属超贫尾矿，不适合再选。但该尾矿中SiO2含量为48.65%，因此可考虑可用它作原料生产建筑材料、充填采空区或进行尾矿区复垦。

山阳县桐木沟铅锌尾矿化学多元素分析结果见表4。

表4 桐木沟铅锌尾矿化学多元素分析

由表4可知，桐木沟铅锌尾矿中SiO2含量高达61.37%，MgO、CaO、Al2O3含量分别为1.85%、7.04%、5.64%。该尾矿中的有价元素锌含量较高，为4.36%，具有二次回收价值，可以进行再选。

3.2 真密度分析

商州区董家后沟铅锌尾矿、镇安县月西沟铅锌尾矿、洛南县寨子沟铅锌尾矿、山阳县桐木沟铅锌尾矿矿样真密度测试结果，见表5。

由表5真密度测定结果可知，四组矿样的真密度结果相差并不大，在3.1～3.6 g·cm-3。镇安县月西沟铅锌尾矿真密度相对较大，为3.5264 g·cm-3，商州区董家后沟铅锌尾矿真密度最小，为3.1488 g·cm-3，而洛南县寨子沟铅锌尾矿和山阳县桐木沟铅锌尾矿的真密度相当，分别为3.1808 g·cm-3、3.1917 g·cm-3。

表5 矿样真密度测试结果

3.3 X射线衍射分析

为确定每种矿样的矿物组成，采用X射线衍射仪对商州区董家后沟铅锌尾矿、镇安县月西沟铅锌尾矿、洛南县寨子沟铅锌尾矿、山阳县桐木沟铅锌尾矿矿样进行X射线衍射分析，结果如图2～图5所示。

图2 商州区董家后沟铅锌尾矿X射线衍射图谱

图3 镇安县月西沟铅锌尾矿X射线衍射图谱

图4 洛南县寨子沟铅锌尾矿X射线衍射图谱

由图2～图5的X射线衍射图谱结果可知，商州区董家后沟铅锌尾矿、镇安县月西沟铅锌尾矿、洛南县寨子沟铅锌尾矿、山阳县桐木沟铅锌尾矿中SiO2晶体的衍射峰强度十分明显，并且峰值较高，说明这些铅锌尾矿中均含有大量的SiO2晶体；镇安县月西沟铅锌尾矿、洛南县寨子沟铅锌尾矿中还含有CaO、MgO晶体，而商州区董家后沟铅锌尾矿中含有CaO、Fe2O3晶体，山阳县桐木沟铅锌尾矿中含有CaO、FeS2晶体。

图5 山阳县桐木沟铅锌尾矿X射线衍射图谱

3.4 粒度分析

为了研究每种尾矿样的粒度特性，采用标准筛对商州区董家后沟铅锌尾矿、镇安县月西沟铅锌尾矿、洛南县寨子沟铅锌尾矿、山阳县桐木沟铅锌尾矿矿样进行粒度组成分析，结果如图6～图9所示。

由图6可知，商州区董家后沟铅锌尾矿粒度在+0.125 mm粒级的产率为21.61%，-0.075 mm粒级产率为56.00%，而粒度在-0.038 mm以下粒级产率高达32.13%，可见，此尾矿属于微细粒尾矿。

图6 商州区董家后沟铅锌尾矿粒度分布

由图7可知，镇安县月西沟铅锌尾矿粒度集中在-0.125+0.075 mm，其产率为38.20%，-0.075 mm粒级产率为34.67%，粒度较粗。结合其化学多元素分析结果，该尾矿中铁含量高达16.55%，品位较高，这是由于粗颗粒中的铁物相没有完全单体解离造成的。因此，可考虑在后续研究中先对此尾矿进行磨矿细度试验，再采用浮选、磁选或重选分选出铁精矿。

图7 镇安县月西沟铅锌尾矿粒度分布

图8 洛南县寨子沟铅锌尾矿粒度分布

图9 山阳县桐木沟铅锌尾矿粒度分布

由图8可知，洛南县寨子沟铅锌尾矿粒度在+0.075 mm粒级的尾矿，其产率高达83.04%，粒径相对较粗。其化学多元素分析结果表明，该尾矿中有价元素含量相对较低，没有二次选别价值，因此，可考虑用此尾矿制造建材或进行其他综合利用。

由图9可知，山阳县桐木沟铅锌尾矿的粒度主要集中在-0.450+0.180 mm粒级，产率为34.23%。+0.075 mm粒级产率高达78.19%，粒度较粗。结合其化学多元素分析结果，该尾矿中有价元素锌的含量较高，为4.36%，具有再选价值。因此，可在采用浮选法获得锌精矿之前进一步磨细此尾矿，使粗颗粒尽可能达到完全单体解离。

4 结论

商州区董家后沟铅锌尾矿属于微细粒超贫尾矿，粒度在-0.038 mm以下粒级产率高达32.13%，真密度为3.1488 g·cm-3，SiO2含量高达32.76%，有价元素Pb、Zn含量较低，不具备再选价值，铁含量为12.98%，但S含量较高，为8.96%，可考虑进行选铁除硫试验。

镇安县月西沟铅锌尾矿粒度集中在-0.125+0.075 mm，-0.075 mm粒级产率为34.67%，粒度较粗，真密度为3.5264 g·cm-3。该尾矿中有价元素Fe、Pb、Zn含量较低，可考虑将其用于生产建筑材料、进行采空区充填或尾矿区复垦等。

洛南县寨子沟铅锌尾矿属于微粗粒超贫尾矿，+0.075 mm粒级产率高达83.04%，真密度为3.1808 g·cm-3，尾矿中SiO2含量为48.65%，有价元素含量相对较低，没有二次选别价值，可考虑用此尾矿作原料生产建筑材料、充填采空区或进行尾矿区复垦等。

山阳县桐木沟铅锌尾矿粒度主要集中在-0.450+0.180 mm粒级，+0.075 mm粒级产率高达78.19%，粒度较粗，真密度为3.1917 g·cm-3。该尾矿中SiO2含量高达61.37%，同时有价元素锌含量较高，为4.36%，具有再选价值，可先对此尾矿进行磨矿细度试验，使粗颗粒尽可能达到完全单体解离，再采用浮选法分离锌精矿。

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（责任编辑：张国春）

An Analysis Characteristic on of the Typical Lead and Zinc Tailings in Shangluo

YAN Zan,LIU Ming-bao,NAN Ning
(College of Chemical Engineering and Modern Materials/Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources,Shangluo University,Shangluo 726000,Shaanxi)

The chemical composition,true density,mineral composition and size distribution have been studied on the typical lead and zinc tailings in Shangluo by chemical multi-element analysis,true density test,X-ray diffraction analysis and particle size analysis.It is of great significance to put forward the extraction of valuable metals from tailings,explore the possibility of second use,valuable elements in lead and zinc tailings and the comprehensive recycling program of building material products,goaf backfill,reclamation and filling.The results show that the lead and zinc tailings in Yuexigou,Zhenan County and Zhaizigou,Luonan county,are no value and can consider to be used for production of building materials,goaf filling or reclamation,and so on.The iron content of lead and zinc tailings in Yaogou,Shangzhou Cistrict is as high as 12.98%,and the zinc content of lead and zinc tailings in Tongmugou,Shanyang County is 4.36%,which have chosen value and can be considered to separate concentrate by flotation or other methods.

lead and zinc tailings;valuable elements;Shangluo

X753

：A

：1674-0033（2017）04-0054-05

10.13440/j.slxy.1674-0033.2017.04.012

2017-02-20

陕西省尾矿资源综合利用重点实验室开放基金项目（2014SKY-WK011）

阎赞，女，陕西户县人，硕士，讲师