云南某复杂硫、氧混合铅锌矿浮选实验研究①

毛志丹，谢克强，孔德全，苏开萌，袁晓磊

（1.昆明理工大学 冶金与能源工程学院，云南 昆明650093；2.昆明理工大学 真空冶金国家工程实验室，云南 昆明650093；3.昆明理工大学 设计研究院，云南 昆明650051）

铅锌金属广泛应用于电气、机械、军事、冶金、化工、轻工业和医药业等领域。此外，铅金属在核工业、石油工业等领域也有较多用途，是重要的战略金属［1-2］。我国铅锌矿储量丰富，主要集中在云南、内蒙古、甘肃、广东、湖南和广西。随着铅锌资源日渐枯竭，从低品位原矿中选别出高品位铅锌精矿成为选矿工作者研究的重点方向［3］。

云南某新开采铅锌矿石分为高品位铅锌矿石及低品位铅锌矿石。其中，高品位铅锌矿石含锌52.73%、含铅7.20%，低品位铅锌矿石含锌17.62%、含铅5.01%。本文以该低品位铅锌矿石为研究对象，对矿石性质进行了分析与讨论，并探究了混合浮选的适宜工艺条件，获得了合格混合铅锌精矿，为后续湿法炼锌过程提供原料保障。

1 原矿性质及实验方法

1.1 原矿性质

原矿为浅灰色及深灰色块状结构，主要金属矿物为方铅矿、白铅矿、闪锌矿、黄铁矿，主要脉石矿物为白云石。原矿化学多元素分析结果见表1，物相分析结果见表2。

表1 原矿化学多元素分析结果（质量分数）／%

表2 原矿物相化学分析结果

由表1可知，矿石中的主要金属元素为铅、锌，由表2可知，该矿属硫、氧混合铅锌矿。由于氧化铅矿物亲水性强，不易被常规的硫化剂硫化，可浮性较差，此为该矿回收铅的难点与重点；矿石中锌主要以硫化物形式存在，可浮性较好。

1.2 实验方案

该矿石铅氧化率较高且锌主要以硫化物形式存在，属硫、氧混合矿石。为提高主要金属铅、锌回收率，采用硫、氧混合浮选工艺对硫化矿、氧化矿分别进行选别。浮选原则流程见图1。

图1 浮选原则流程

实验药剂包括硫酸铜、丁基黄药、丁铵黑药、乙硫氮、六偏磷酸钠、硫化钠、2号油等。实验仪器包括XFD实验室单槽浮选机（1.5 L）、真空抽滤机和智能球磨机。

2 实验结果与讨论

2.1 磨矿细度的影响

按图1所示流程，在硫酸铜用量500 g／t、丁基黄药用量200 g／t、2号油用量20 g／t条件下经一次粗选作业，探究了磨矿细度对浮选铅、锌品位及回收率的影响，结果见图2。铅、锌品位及回收率随着磨矿细度增加先升高后下降，在-0.074 mm粒级占81.62%时达到最高。综合考虑，适宜的磨矿细度为-0.074 mm粒级含量80%。

图2 磨矿细度对铅、锌品位及回收率的影响

2.2 硫化矿浮选实验

2.2.1 活化剂用量实验

硫酸铜作为浮选硫化矿常用的活化剂，会溶解矿物表面抑制性薄膜，增加捕收剂对矿物的捕收作用，还会消除矿浆中抑制性离子的有害影响，其作用机理为：硫酸铜中的Cu2+与闪锌矿晶格中的Zn2+发生置换反应，在闪锌矿表面生成一层易浮的硫化铜薄膜，它与铜蓝CuS具有相近的可浮性，使捕收剂对活化后的闪锌矿进行捕收。

按图1所示流程，在磨矿细度-0.074 mm粒级占80%，丁基黄药用量200 g／t、2号油用量20 g／t条件下，探究了活化剂硫酸铜用量对锌浮选品位及回收率的影响，结果如图3所示。随着硫酸铜用量增加，锌品位增加，表明硫酸铜对闪锌矿的活化作用较好。硫酸铜用量300 g／t时回收率达到最高，随后逐渐降低。过量的硫酸铜也会将被抑制的黄铁矿活化，恶化浮选环境［4-5］。综合考虑，适宜的硫酸铜用量为300 g／t。

图3 活化剂硫酸铜用量对锌品位及回收率的影响

2.2.2 捕收剂用量实验

采用丁基黄药与乙硫氮作为组合捕收剂［6-7］浮选该矿物中的闪锌矿及方铅矿。按图1所示流程，在硫酸铜用量300 g／t、2号油用量20 g／t条件下，探究了捕收剂用量对锌浮选品位及回收率的影响，结果如图4所示。捕收剂丁基黄药+乙硫氮用量为200+100 g／t时，锌品位及回收率最高，之后呈下降趋势。丁基黄药对黄铁矿也具有捕收作用，过多的捕收剂会使得黄铁矿上浮，造成锌品位及回收率下降。适宜的捕收剂丁基黄药+乙硫氮用量为200+100 g／t。

图4 捕收剂用量对锌品位及回收率的影响

2.3 氧化矿浮选实验

原矿矿物除硫化矿物外还有白铅矿、锌白等氧化矿。为充分回收该矿有价金属，对硫化矿浮选尾矿进行了氧化矿浮选实验探究。

2.3.1 抑制剂六偏磷酸钠用量实验

在硫化钠用量1 500 g／t、丁基黄药用量200 g／t、2号油用量20 g／t条件下，按图1所示流程，探究了抑制剂六偏磷酸钠用量对铅浮选品位及回收率影响，结果如图5所示。当六偏磷酸钠用量大于300 g／t时，铅品位及回收率明显下降。随着六偏磷酸钠用量增加，亲水的磷酸胶体吸附在矿物表面，会对捕收剂的吸附起阻碍作用，从而影响浮选品位［8］。适宜的六偏磷酸钠用量为300 g／t。

图5 六偏磷酸钠用量对铅品位及回收率的影响

2.3.2 硫化剂硫化钠用量实验

硫化钠在浮选中的作用包括调节矿浆pH值、提高矿物表面电性、降低矿物表面溶解度、实现金属离子沉淀、分散矿泥等［9-10］。按图1所示流程，在六偏磷酸钠用量300 g／t、丁基黄药用量200 g／t、2号油用量20 g／t条件下，探究了硫化剂硫化钠用量对浮选铅品位及回收率的影响，结果见图6。综合考虑，适宜的硫化钠用量为2 000 g／t。

图6 硫化剂硫化钠用量对铅品位及回收率的影响

2.3.3 捕收剂用量实验

选用丁铵黑药+丁基黄药作为组合捕收剂对氧化矿物进行捕收。在六偏磷酸钠用量300 g／t、硫化钠用量2 000 g／t、2号油用量20 g／t条件下，按图1所示流程探究了捕收剂用量对浮选铅品位及回收率的影响，结果见图7。综合考虑，适宜的捕收剂丁铵黑药+丁基黄药用量为200+100 g／t。

图7 铅品位及回收率与捕收剂用量的关系

2.4 闭路实验

在开路实验基础上，确定了浮选适宜的工艺及药剂制度。由于在扫选阶段得到的氧化矿精矿量不足以进行另一精选，且增加精选次数会提高选矿成本，闭路实验采用中矿循环返回粗选阶段的“一粗一精一扫”流程。实验流程见图8，结果见表3。

图8 闭路实验流程

表3 闭路实验结果

闭路实验结果表明，浮选所得混合精矿中铅综合回收率85.18%、锌综合回收率95.46%；硫化矿中锌品位46.14%、铅品位7.86%；氧化矿中铅品位12.71%、锌品位6.01%。

3 结 语

1）云南某新开采铅锌矿氧化率较高，属硫、氧混合铅锌矿。该矿石主要结晶结构类型为斑状结构及包含结构，铅紧密包裹着锌，且多数锌赋存于铅中。方铅矿与其他金属矿物嵌布紧密，且与白铅矿共生关系复杂，铅矿物成为浮选此矿的重点与难点。

2）采用硫、氧混合浮选，且运用组合捕收剂浮选该矿并取得较好结果。硫化矿浮选的适宜条件为：磨矿细度-0.074 mm粒级含量80%、硫酸铜用量300 g／t、丁基黄药+乙硫氮用量200+100 g／t；氧化矿浮选的适宜条件为：六偏磷酸钠用量300 g／t、硫化钠用量2 000 g／t、丁铵黑药+丁基黄药用量200+100 g／t。浮选所得混合精矿中铅综合回收率85.18%、锌综合回收率95.46%；硫化矿中锌品位46.14%、铅品位7.86%；氧化矿中铅品位12.71%、锌品位6.01%。

3）由于在浮选工艺中未能实现铅、锌分离，拟将浮选得到的铅、锌混合精矿作为湿法炼锌的原料，通过浸出工艺实现铅锌分离。