西藏某铜铅锌银多金属矿选矿试验研究

庞雪敏，危 刚，田江涛

(河北省地质实验测试中心，河北 保定 071000)

铜、铅、锌等有色金属应用广泛，随着我国铜铅锌矿石开发利用力度不断加大，易选矿石逐渐减少，目前探明和开发利用的多为复杂、共生矿石资源[1]，矿石中多伴生锡、锑、金、银、镓、镉、铟、锗、重晶石萤石等[2]。铜、铅、锌硫化矿在浮选时由于可浮性相近、矿物间致密共生、嵌布粒度复杂等因素，容易造成有用矿物品位不高、回收率偏低等问题，近年来高效分选、综合回收的可持续发展理念使得多金属选矿面临新的挑战。

铜铅锌浮选分离的工艺流程主要有优先浮选、混合浮选、部分混合浮选和等可浮选四类流程，因此根据矿石性质、选矿指标要求和浮选试验效果等因素选择适合的工艺流程很有必要[3]。张雨田等[4]针对西北某铜铅锌银多金属硫化矿中铜铅锌矿物共生关系密切、嵌布粒度很细，不均匀、互相嵌镶包裹等问题，采用优先选铜，再选铅与可浮性好的锌，最后选可浮性差的锌的浮选工艺流程。相比其他工艺流程选矿成本更低且精矿指标更好。赵强等[5]在对西藏某富银难选铜铅锌硫化矿进行分选时，采用铜铅锌混浮-精矿再磨-铜铅混浮-铜铅分离的浮选流程进行了选矿试验，最终获得的铜精矿品位为14.48%，回收率为59.72%；铅精矿品位为53.74%，回收率为88.78%；锌精矿品位为57.18%，回收率为84.57%的良好指标。胡志凯等[6]在对西藏高海拔地区铜铅锌多金属矿进行精细化分选时，根据矿石中黄铜矿与方铅矿均具有很好的可浮性这一特点。采用铜铅混合浮选再分离-锌浮选工艺流程，获得了铜品位26.40%、回收率83.75%的铜精矿，铅品位65.42%、回收率89.50%的铅精矿，锌品位54.65%、回收率63.01%的锌精矿。西藏某铜铅锌银多金属矿为新发现的矿床，铜、铅、锌含量较高并伴生有多种有价元素，各矿物间关系密切，嵌布粒度不均匀，为矿石的分选与富集带来了困难[7-8]。为了合理开发利用该资源，确定选矿工艺流程和药剂制度，在充分研究矿石性质的基础上，对该铜铅锌多金属矿进行了选矿工艺流程试验研究。

1 矿石性质

该矿矿石中的主要有用元素为铜、铅、锌、银。其中，铜绝大部分赋存在黄铜矿中，锌绝大部分赋存在闪锌矿中，铅绝大多数赋存于方铅矿和硫铅铋矿中；有价元素银主要赋存于方铅矿和硫铅铋矿中，偶见赋存于辉银矿中；铋大部分赋存于硫铅铋矿中。因此，选矿回收利用的矿物为黄铜矿、方铅矿和硫铅铋矿、闪锌矿，银、铋随各精矿一起回收。

黄铜矿、方铅矿、闪锌矿相互镶嵌，均有部分微粒被包含于粗大的主矿物颗粒中。如闪锌矿粗大颗粒中可包含方铅矿和黄铜矿微粒，闪锌矿颗粒中基本上均分布有乳滴状的黄铜矿(图1(a))；黄铜矿粗大颗粒中可包裹方铅矿和闪锌矿微粒(图1(b))；方铅矿呈浸染状分布，常包裹黄铜矿、闪锌矿微粒，和闪锌矿、黄铜矿紧密镶嵌(图1(c))。黄铜矿、方铅矿、闪锌矿以及脉石之间的嵌布关系一般较为复杂，有时相互包裹，有时呈港湾状弯曲接触，呈不规则毗连镶嵌。电子探针分析结果显示(表1):黄铜矿中不均匀的含金、银、镉三种元素，但含量很低。方铅矿在富矿石和围岩中的银含量表现不一，富矿石中的方铅矿普遍含银在0.83%～1.23%之间，而围岩中的方铅矿则不含银。方铅矿中普遍含镉，不含铋。闪锌矿和银的关系不密切，和金的关系密切，但不均匀的含金，闪锌矿单体颗粒金含量为0%～0.063%，并普遍含有镉和铋元素。硫铅铋矿：镜下特征似方铅矿，但又明显区别于方铅矿，为非均质体，和方铅矿、闪锌矿和黄铜矿紧密连生。电子探针分析，其中铋含量为22.03%～23.75%，铅含量为56.93%～59.83%，银含量为1.27%～1.29%，含量高于方铅矿，是造成铅精矿中铋和银含量较高的主要矿物。这种矿物中也均匀地含有镉元素。

图1 铜、铅、锌矿物嵌布关系显微照片Fig.1 Microscopic photos of the dissemination relationship of copper,lead and zinc minerals

矿石化学多元素分析结果和化学物相分析结果分别见表2～4。

矿石中的主要有用元素铜、铅、锌均以硫化矿形式存在，由表1电子探针结果可以看出，银元素主要分布在方铅矿和方铅铋矿中，镉元素主要分布在闪锌矿和方铅矿中，与黄铜矿的关系不密切，铋元素在方铅铋矿中的含量明显高于在闪锌矿中的含量。因此，选矿在回收黄铜矿、方铅矿和硫铅铋矿、闪锌矿的同时可以综合回收有价元素银、铋、镉等。

2 选矿试验

2.1 选矿流程选择试验

分别对铜铅锌混合浮选和铜铅部分混合浮选流程进行考查对比试验[9]，试验条件：磨矿细度-0.074 mm含量80.7%。混合浮选流程：石灰1 kg/t，丁黄药40 g/t，2#油10 g/t；部分混合浮选流程：石灰1 kg/t，ZnSO4·7H2O 2.0 kg/t+Na2SO31.0 kg/t，丁黄药40 g/t，2#油10 g/t。试验结果见表5。

从表5试验结果可知，在不加铜铅锌抑制剂的条件下，直接混合浮选，铅铜可浮性很好，锌可浮性较差，尾矿Zn品位高达4.07%。部分混合浮选流程能够有效富集铜铅、抑制闪锌矿，所以试验采用的原则流程为抑锌优先浮铜铅部分混合浮选[10]。

表1 电子探针结果Table 1 Results of electron probe microanalysis

表2 矿石主要化学成分分析结果Table 2 Main chemical composition analysis results of the ore

表3 矿石铜、铅物相分析结果Table 3 Copper and lead phase analysis results of the ore

表4 矿石锌、银物相分析结果Table 4 Zinc and silver phase analysis results of the ore

表5 流程选择试验结果Table 5 Test results of sphalerite inhibitor selection

2.2 磨矿细度试验

磨矿细度试验主要考查不同磨矿细度与精矿品位、尾矿品位及回收率的关系。试验流程见图2，试验条件：磨矿细度-0.074 mm含量为变量，石灰1 kg/t，ZnSO4·7H2O 1.0 kg/t+Na2CO31.0 kg/t，丁黄40 g/t。试验结果见图3。

图2 铜铅部分混合浮选条件试验流程Fig.2 Test flow of copper lead partial bulk flotation

图3 磨矿细度试验结果Fig.3 Results of grinding fineness test

图3试验结果表明，随着磨矿细度的提高，铜精矿品位变化不大，尾矿品位逐渐降低，铜铅的回收率随之提高。说明铜铅锌矿物单体解离随着磨细度的提高而提高，但-0.074 mm含量达到93%后，回收率反而降低，说明此时已出现过粉碎，使浮选效果变坏。所以合适的磨矿细度为-0.074 mm含量80.7%。

2.3 石灰用量试验

主要考查石灰用量对铜铅浮选及抑锌效果的影响。试验流程如图2所示，药剂制度，ZnSO4·7H2O 1.0 kg/t+Na2CO31.0 kg/t，丁黄40 g/t，试验结果见表6。

表6 石灰用量试验结果Table 6 Test results of lime dosage test

表6的试验结果说明，随着石灰用量的增加，铜铅精矿中铜铅的品位逐渐降低，回收率变化不大。锌的混入率逐渐提高，说明石灰对闪锌矿有活化作用，所以该矿不适宜用石灰做pH值调整剂。

2.4 闪锌矿抑制剂选择试验

选择了5种组合抑制剂进行对比试验，试验流程见图2。试验条件：磨矿细度-0.074 mm含量80.7%，丁黄40 g/t，锌抑制剂种类以及试验结果见表7。

“夫学须静也。”这是三国时代的诸葛亮对儿子诸葛瞻的教导。静心专一读书，方能入脑入心。是故谈起读书，人们往往强调晨读夜读，盖其时静也。张恨水写过“读书百宜录”，列下不少适宜读书的环境，如“秋窗午后，小院无人”，“黄昏日落，负手庭除”，“大雪漫天，炉火小坐”，“银灯灿烂，画阁春温”等，都是“夫学须静也”的注解。陆游有诗：“书似青山常乱叠，灯如红豆最相思。”一灯如豆显然冷清得很，甚至有点孤寂，但如此静境却是读书的佳境，“最相思”呵！

分析表7试验结果，组合抑制剂抑锌效果顺序为Na2CO3+NaCN+ZnSO4>H2SO4+FeSO4+Na2SO3>Na2CO3+ZnSO4·7H2O>石灰+Na2CO3+ZnSO4·7H2O>ZnSO4·7H2O +Na2SO3。组合抑制剂H2SO4+FeSO4+Na2SO3同时抑制铅锌，但试验中观察浮选泡沫发脆，液面不稳定。考虑Na2CO3+NaCN +ZnSO4·7H2O组合抑制剂中含有NaCN，不符合环保要求，确定采用Na2CO3+ZnSO4·7H2O组合抑制剂，并分别对Na2CO3、ZnSO4·7H2O两种药剂的用量进行条件试验。

表7 闪锌矿抑制剂选择试验结果Table 7 Test results of sphalerite inhibitor selection

2.5 Na2CO3用量试验

Na2CO3用量试验是考查组合抑制剂Na2CO3+ZnSO4·7H2O中Na2CO3用量对闪锌矿的抑制效果。试验流程如图2所示，试验条件：磨矿细度-0.074 mm含量80.7%，ZnSO4·7H2O 1.0 kg/t，丁黄40 g/t，Na2CO3用量为变量。试验结果见图4。

图4 Na2CO3用量试验结果Fig.4 Results of Na2CO3 dosage test

试验结果表明，Na2CO3用量为1.0 kg/t时，铜锌精矿中锌的品位达到最低，抑锌效果较好。所以选择Na2CO3用量为1.0 kg/t。

2.6 ZnSO4·7H2O用量试验

ZnSO4·7H2O用量试验主要是考查组合抑制剂Na2CO3+ZnSO4·7H2O中ZnSO4·7H2O用量对闪锌矿的抑制效果。试验流程如图2所示，试验条件：磨矿细度-0.074 mm含量80.7%，Na2CO31.0 kg/t，丁黄40 g/t，ZnSO4用量为变量。试验结果见图5。

图5 ZnSO4用量试验结果Fig.5 Results of ZnSO4 dosage test

试验结果表明，随着ZnSO4·7H2O用量的增加，铜铅精矿中铜和铅的品位逐渐提高，锌品位逐渐降低，但铜铅回收率逐步降低，因此ZnSO4·7H2O用量为1.5 kg/t抑锌效果较好。综合图4和图5试验结果，Na2CO3+ZnSO4·7H2O用量为1.0 kg/t+1.5 kg/t时抑锌效果较好。

2.7 铜铅混浮捕收剂选择试验

黄药是硫化矿最常用的捕收剂，乙硫氮、200#分别对方铅矿、黄铜矿有较好的选择性，对三种药剂进行了对比试验。试验流程如图2所示，试验条件：磨矿细度-0.074 mm含量80.7%，组合抑制剂1：ZnSO4·7H2O 1.0 kg/t+Na2SO31.0 kg/t；组合抑制剂2：H2SO41.0 kg/t+FeSO40.5 kg/t+Na2SO30.9 kg/t，其他条件及试验结果见表8。

从表8结果可以看出，丁基黄药能保障铜铅品位及回收率的同时，还能实现与闪锌矿的分离，所以混合浮选捕收剂确定用丁基黄药。

对丁基黄药用量进行了对比考查试验，确定丁基黄药用量分别为50 g/t。

2.8 闪锌矿浮选——CuSO4·5H2O用量试验

图6试验结果表明，硫酸铜用量从300 g/t增加到500 g/t，回收率明显提高，用量大于500 g/t后变化不明显，所以确定硫酸铜用量为500 g/t。

条件试验对捕收剂丁基黄药的用量进行了对比考查试验，确定丁基黄药用量为40 g/t。

2.9 铜铅分离试验

对铜铅混合精矿经一次精选后进行铜铅分离试验。主要对方铅矿的抑制剂进行选择对比试验[11-13]，试验结果见表9。

图6 硫酸铜用量试验结果Fig.6 Results of CuSO4 dosage test

表8 铜铅混浮捕收剂选择试验结果Table 8 Test results of copper lead mixed flotation collector selection

表9 方铅矿抑制剂选择试验结果Table 9 Test results for the selection of galena inhibitors

铜铅分离抑制剂选择试验结果表明，几种抑制剂抑制铅的效果依次为Na2SO31.5 kg/t+Na2CO30.4 kg/t+ZnSO4·7H2O 0.6 kg/t>淀粉50 g/t>CNAS组合抑制剂。淀粉抑铅的同时对铜也有抑制作用。确定采用NaS2O3+Na2CO3+ZnSO4·7H2O为铅的抑制剂，经用量条件对比试验，确定其用量为Na2SO31.5 kg/t+Na2CO30.4 kg/t+ZnSO4·7H2O 0.6 kg/t。

2.10 浮选闭路流程试验

在条件试验、开路流程试验的基础上进行闭路流程试验，考查中矿对浮选药剂制度的影响。试验流程及药剂制度见图7，试验结果见表10。

从闭路试验结果可以看出，采用如图7所示闭路流程，可以获得合格的铜精矿、铅精矿、锌精矿，其中铜精矿Cu品位及回收率分别为29.22%、88.87%；铅精矿Pb品位及回收率分别为55.50%、85.89%；锌精矿Zn品位及回收率分别为50.35%、79.35%。共伴生元素Ag、Bi富集到铜精矿和铅精矿中，总回收率分别为94.12%、95.30%；镉主要富集到锌精矿中，回收率为76.16%。

表10 闭路流程试验结果Table 10 Results of closed circuit test

图7 闭路试验流程Fig.7 Flow sheet of closed-circuit test

3 结 论

1) 矿石的矿物成分以矽卡岩矿物为主，有用矿物主要为黄铜矿、方铅矿、硫铅铋矿、闪锌矿，脉石矿物主要有石英和绿帘石，其他矿物含量较少。

2) 采用“铜铅混合浮选-混合精矿分离-锌浮选流程”回收铜、铅、锌，可获得的铜精矿产率、Cu品位及铜回收率分别为18.25%、29.22%、88.87%；铅精矿产率、Pb品位及铅回收率分别为7.61%、55.50%、85.89%；锌精矿产率、Zn品位及锌回收率分别为17.53%、50.35%、79.35%。

3) 综合回收了伴生元素银、铋、镉。银、铋主要富集在铜、铅精矿中，铜精矿中Ag品位及回收率分别为1 750 g/t、50.02%，Bi品位及回收率分别为1.42%、62.59%；铅精矿中Ag品位及回收率分别为3 700 g/t、44.10%，Bi品位及回收率分别为1.78%、32.71%。镉主要富集在锌精矿中，Cd品位及回收率分别为0.26%、76.16%。