某高砷铅精矿降砷试验研究*

2022-03-09高连启张红英刘志成惠世和郎召有

云南冶金 2022年1期

高连启，张红英，刘进，刘志成，惠世和，郎召有

（1.驰宏科技工程股份有限公司，云南曲靖 655000；2.广东省科学院资源利用与稀土开发研究所，广东广州 510650）

目前，国内外广大选矿科研工作者对含砷铅精矿采用浮选工艺降砷进行了大量研究，也取得了一定的成果，但主要是针对与毒砂为主的砷矿物的分离研究，对晶格中含砷的灰硫砷铅矿类的除砷研究未见报导[1-3]。随着全球矿产资源量的日益减少，以及国家环保政策的日趋严格，寻求一种能使难以分离的以灰硫砷铅矿类高砷铅矿物与方铅矿分离达到除砷的技术具有重大意义[1-4]。灰硫砷铅矿是一种晶格含砷铅矿物，As含量一般为8%～12%，其理化性质与方铅矿相似，在浮选过程中易进入铅精矿造成砷含量大于0.5%，使铅精矿冶炼过程中砷转化成砷化氢、亚砷酸盐以及有机砷化合物等，造成设备腐蚀、环境污染等环保问题[5-6]。

云南某铅锌矿石，铅、锌为主要回收对象，并综合回收银。由于原矿中含有一定的灰硫砷铅矿，所得铅精矿含砷常达1%左右。针对此矿石中含砷矿物的特点，在探索试验基础上，研究采用TH抑铅浮砷，以A1为捕收剂进行砷铅分离，可获得较好的降砷技术指标，可实现铅精矿降砷提质的技术目标，为矿山企业降砷提质、清洁环保生产提供技术依据[7-8]。

1 给矿性质分析

研究对象为选厂铅精矿（以下简称给矿），含Pb 65.52%，含Zn 3.93%，含As 0.86%。给矿中主要矿物为方铅矿、铅矾、灰硫砷铅矿、闪锌矿及黄铁矿，其占有率分别为63.29%、6.55%、9.51%、5.44%、14.78%，合计99.57%。

给矿中砷的赋存状态见表1。砷的赋存状态结果可见，砷主要存在于灰硫砷铅矿中（占有率达85.07%），因此，主要目的矿物是灰硫砷铅矿。

表1 砷在铅精矿中的平衡分配Tab.1 Balanced distribution of arsenic in lead concentrate%

铅精矿中主要砷、铅、锌矿物的粒度分析见表2。铅精矿中砷、铅、锌矿物的粒度均较细，-0.08 mm粒级范围的灰硫砷铅矿、方铅矿、闪锌矿分别占96.98%、96.68%、94.94%。

表2 铅精矿主要砷、铅、锌矿物粒度组成Tab.2 Granularly composition of major arsenic,lead,zinc minerals in lead concentrate

铅精矿中主要含砷矿物灰硫砷铅矿的解离度测定见表3。灰硫砷铅矿的解离度测定结果可见，该铅精矿中灰硫砷铅矿的单体解离度为88.26%，未解离的灰硫砷铅矿主要与方铅矿、黄铁矿、闪锌矿和铅矾连生。

表3 铅精矿中灰硫砷铅矿解离度测定结果Tab.3 Liberation degree testing results of jordanite in lead concentrate

铅精矿中铅的赋存状态见表4。铅精矿中铅主要存在于方铅矿中（占原矿总铅量的82.24%），其次存在于灰硫砷铅矿中（铅占有率达10.75%）。灰硫砷铅矿中铅、砷以晶格形态存在，物理选矿方法无法使其分离，因此，本研究的主要目标是分离铅精矿中灰硫砷铅矿，这部分铅在分离过程中将进入以灰硫砷铅矿为主的高砷铅精矿中。

表4 铅在铅精矿中的平衡分配Tab.4 Balanced distribution of lead in lead concentrate %

2 试验方案的制定

给矿中砷超标的主要原因是灰硫砷铅矿含量较高，因此，灰硫砷铅矿与方铅矿的分离是降砷提质的主要研究目标。灰硫砷铅矿是一种晶格含砷铅矿物，As含量一般为8%～12%，其理化性质与方铅矿相似，均无磁性，比重接近，无法采用磁选或重选进行分离，只能采用浮选法分离灰硫砷铅矿与方铅矿。

试验给矿中砷、铅、锌矿物的嵌布粒度均较细，-0.08 mm粒级范围的灰硫砷铅矿、方铅矿、闪锌矿分别占96.98%、96.68%、94.94%。同时，该铅精矿中灰硫砷铅矿的单体解离度为88.26%，解离情况相对较好，因此，可不再磨。

因此，降砷提质研究的关键，是采用有针对性的药剂制度加大方铅矿与灰硫砷铅矿可浮性差异，并使之浮选分离。

3 试验结果及讨论

针对方铅矿与灰硫砷铅矿的分离，前期做了大量的探索试验，结果表明，采用合适的药剂制度，灰硫砷铅矿的可浮性优于方铅矿。试验流程见图1。

图1 降砷提质试验工艺流程Fig.1 Process flow of arsenic reduction and quality improvement

3.1 脱药试验研究

铅精矿矿物表面附着大量的捕收剂，直接进行砷铅分离试验，砷铅分离效果差，需在浮选分离前进行脱药处理。硫化矿常用的脱药方式包括硫化钠脱药和活性炭脱药。为考查上述两种脱药方式对砷铅分离的影响，分别进行了硫化钠与活性碳脱药用量条件试验，试验流程见图1，试验结果见图2和图3。

图2 Na2S用量试验结果Fig.2 Na2S dosage test results

图3 活性炭用量试验结果Fig.3 Activated carbon dosage test results

从图2、图3可以看出，与Na2S相比，活性炭脱药时，所得高砷铅精矿中As品位和回收率低，脱药效果较差，所以选定Na2S作脱药剂。随着Na2S用量的增加，高砷铅精矿中As的品位上升，As回收率下降，Na2S用量增加到1 000 g/t时，高砷铅精矿中As的品位趋于稳定，但As回收率继续下降，因此，Na2S用量以1 000 g/t为宜。

3.2 抑制剂试验研究

降砷技术的关键点之一在于抑制剂的选择，常用硫化矿抑制剂有以下几类：①无机抑制剂：如石灰、铵盐类、亚硫酸盐类、硫代硫酸盐、硫化钠、氢氧化钠等；②有机抑制剂：如糊精、腐植酸钠（铵）、丹宁、聚丙烯酰胺、木质素磺酸盐等；③氧化剂型抑制剂：如双氧水、次氯酸钠、高锰酸钾、二氧化锰、漂白粉、过氧二硫酸钾、重铬酸钾等；④组合抑制剂：采用不同类型的多重组合抑制剂。针对矿物性质复杂、降砷要求较高的矿物，通常采用组合抑制剂。本研究所要分离目的矿物可浮性相似，分离难度大，进行了各种类型的抑制剂对比试验，最终采用组合抑制剂TH，效果明显。抑制剂TH用量试验流程见图1，试验结果见4。

图4试验结果可见，随着TH用量的增加，高砷铅精矿中As的品位上升，As回收率也上升，TH用量达到4 500 g/t并继续增加，高砷铅精矿中As的品位变化较小，但As回收率明显下降，因此，TH用量以4 500 g/t为宜。

图4 TH用量试验结果Fig.4 TH dosage test results

3.3 捕收剂试验研究

对于理化性质相似的硫化矿物浮选分离，目前含砷矿物与铜、铅、锌硫化矿分离的主要研究方向之一就是高效捕收剂的选择。铅精矿降砷提质捕收剂种类和用量试验进行了SN-9、丁黄药、乙黄药、丁胺黑药、A1（棕色透明油状液体捕收剂，具有捕收和起泡能力，对含砷铅矿具有较好的选择性）的对比，其中捕收剂为SN-9、丁黄药、乙黄药时，同时添加2#油25 g/t。采用Na2S作为脱药剂，TH作为抑制剂，对比试验结果表明，捕收剂A1效果最好。A1用量试验流程见图1，试验结果见图5。