铅精矿中富集铜浮选工艺研究

刘怡彬，陶李伟

（江西铜业集团七宝山矿业有限公司，江西 上高 336400）

1 引言

江西铜业集团七宝山矿业（铅锌矿）地处江西省宜春市上高县境内，是一家以有色金属采掘加工为主的中型国有矿山企业。1968年始建七宝山铁矿，铅锌选矿厂于1990年建成投产，设计了规模为250t/d的铅锌硫全浮选流程，生产铅精矿、锌精矿、铅锌混合精矿，硫精矿［1］。经过多次改造扩产，选矿生产规模达到800t/d，工艺流程改造为全优先浮选工艺，按铜、铅、锌、硫的顺序，依次选出铜精矿、铅精矿、锌精矿、硫精矿。

七宝山矿石中含有铁、铅、锌、硫、铜、银、钴等多种有价元素，矿石性质十分复杂，有用矿物以方铅矿和闪锌矿为主，其次为黄铜矿和黄铁矿。由于矿石中铜矿物性质发生改变，矿物嵌布粒度细，相互间连生紧密，导致单体解离性差，不利于分选［2］。此外，铜浮选药剂对铅锌指标影响较大，铜金属富集于铅精矿中，含铜铅精矿通过冶炼回收。矿石中原矿含铜约0.25%，铅精矿中铜回收率约47%。为进一步提高铅精矿富集铜金属量，本文对铅铜混合浮选工艺条件进行全面的分析研究，通过试验，最终采取清洁捕收剂HQ77取代捕收剂苯胺黑药，同时调整工艺参数，降低铅精矿铅品位，铅精矿含铜由6.39%上升至8.37%，铅精矿中铜回收率由46.05%上升至55.84%，每年铅精矿中多富集铜金属67.3t。

2 矿石性质

七宝山铅锌矿属中温热液、充填交代多金属硫化矿床。矿石主要有黄铜矿、方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、毒砂、钴镍矿物，以及少量的菱铁矿、白铅矿、菱锌矿等金属矿物。矿物嵌布粒度细，共生组合关系复杂，属多金属复杂难选硫化矿［3］。由表1可知，原矿含Cu 0.25%、Pb 1.29%、Zn 2.12%、S 5.16%。

表1 原矿多元素化学分析结果 %

原矿性质及主要矿物嵌布特征如下：

黄铜矿：一般呈半自形、他形粒状结构，常以细粒集合体与闪锌矿、方铅矿紧密共生。黄铜矿交代闪锌矿形成连晶，或沿闪锌矿、黄铁矿裂隙或边缘交代，有的与黄铁矿连生，嵌布于脉石矿物中。黄铜矿呈星点状、脉状、乳滴状，嵌布于闪锌矿中。此外，黄铜矿呈他形星点分布于脉石中或延脉石裂隙交代。黄铜矿交代次生斑铜、铜蓝和辉铜矿［4］。

方铅矿：一般呈自形、他形粒度及不规则状，往往呈不等粒状集合体和粒状集合体与闪锌矿紧密共生。方铅矿与闪锌矿不规则连晶，不均匀地分布于脉石矿物间，粒度微细，镜下截面宽度大部分＜1μm，即使粉碎至极细，也难以使其单体解离。此外，少量方铅矿呈星点状嵌布于闪锌矿集合体中或交代黄铁矿［5］。

闪锌矿：一般呈他形粒状，细粒集合体居多，常与方铅矿、黄铜矿紧密共生，呈浸染状嵌布于脉石矿物粒间。另有少量闪锌矿呈疏密不均、粒状不一的浸染状分布在脉石矿物中。此外，闪锌矿颗粒内普遍含有难解离的黄铜矿乳滴［6］。

3 生产工艺现状及影响因素分析

3.1 铜铅浮选工艺流程

当前的磨矿工艺流程采用两段磨矿，一段磨矿为一台Ф2400×3600格子型球磨机和一台Ф2.4m高堰式单螺旋分级机构成闭路磨矿，一台Ф1500×3000格子型球磨机和一台Ф1.2m沉没式单螺旋分级机构成闭路磨矿；二段磨矿采用两台Ф2100×3000溢流型球磨机和两台Ф350水力旋流器构成闭路磨矿。

浮选工艺流程为优先浮选流程，其中铜铅浮选工艺采用一粗三扫五精的工艺，流程图如图1所示。粗扫选采用BF-6浮选机，粗选、扫一、扫二、扫三分别为4槽、3槽、2槽、2槽；精选采用BF-2浮选机，精一、精二、精三、精四、精五分别为3槽、3槽、2槽、1槽、1槽。现场药剂以苯胺黑药作为捕收剂，硫化钠、硫酸锌、亚硫酸钠作为抑制剂，2#油作为起泡剂。

图1 磨矿浮选工艺流程图

3.2 铜、铅金属在各产物中的分布

由表2可知，铜金属有很大一部分会进入锌精矿中，约占25.62%；铜金属在硫精矿中的占比也很高，约占13.81%。铅、铜可浮性差异小，铜金属在尾矿分布情况与铅金属在尾矿分布情况相近。由于铜金属主要是损失在锌精矿和硫精矿中，本实验的主要目的是研究锌精矿和硫精矿中铜金属的回收。

表2 铅、铜金属分布情况 %

3.3 影响铅精矿富集铜主要因素分析

根据矿石的性质特征，并根据多年的生产操作经验，认为影响铅精矿中铜回收率的主要因素有以下几个方面：

（1）七宝山铅锌矿矿体多、矿层薄、矿石性质不连续、波动大；不同台阶的矿石性质变化大，配矿很难做到矿石性质的稳定。根据生产实践，这是选矿生产指标波动的最主要原因。

（2）矿石中矿物组成复杂，结构构造多样。矿石矿物组成类型较多，且铜铅锌矿物包裹交代等特征明显，黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等矿物连生致密，常呈星点状、浸染状互相包裹、镶嵌，导致铜铅锌矿物单体解离困难，对选矿极为不利［7］。

（3）矿石中含有少量的次生铜矿物，磨矿过程易产生铜离子，再加上矿物因氧化而产生一些重金属离子对锌硫矿物具有活化作用，使得一部分闪锌矿、黄铁矿易浮，并难以抑制［7］，使铅浮选上浮。大量被活化的锌矿物，造成铅铜矿物反被抑制，铅铜金属回收率下降。

（4）生产时，原矿铜入选品位波动大，尤其是原矿中铅铜比的变化，导致精矿产品质量波动大，生产不稳定。

（5）选厂采用未经处理的回水进行生产，回水中含有少量金属离子，增加了铜铅锌的分离难度。

针对以上问题，可从以下四个方面进行改善：（1）提高配矿性质的稳定；（2）提高磨矿细度，实现铜铅锌矿物较充分的单体解离；（3）寻求高效清洁的捕收剂；（4）适当降低铅精矿铅品位，以达到铜铅协同效应。

4 试验研究

根据对现场铜铅浮选工艺研究和铜矿物嵌布、共生及浮选特性，开展了条件影响试验。本次实验样品取自生产现场。

4.1 磨矿细度实验

由于矿石中矿物嵌布关系复杂、连生紧密，因此磨矿细度的选择对铜铅锌矿物的分选极其重要。首先，开展磨矿细度对比实验，实验流程见图2。

图2 粗选磨矿细度实验流程图

本次试验以现场药剂用量为依据。当硫化钠用量为50g/t，亚硫酸钠用量为100g/t，硫酸锌用量为200g/t，苯胺黑药用量为30g/t，起泡剂用量为20g/t时，磨矿细度-0.074mm含量为65%、70%、80%的试验结果如表3所示。

由表3可知，磨矿细度-0.074mm含量在70%左右最佳。这说明磨矿细度在70%左右时，铜铅锌矿物解离度最好；当磨矿细度超过80%时，矿石开始过磨，指标有小幅下降。目前，现场磨矿细度-0.074mm为68%，相差不大，适度增加磨矿介质即可达到相应效果。

4.2 捕收剂种类试验

为了提高铜铅锌的分离效果，选择对铜、铅选择性强的捕收剂。目前，铜、铅捕收剂种类较多，较为常用的有乙硫氮、25#黑药和苯胺黑药。研究表明，清洁捕收剂HQ77对铜铅矿物有较好的选择性［8］，该药剂为棕褐色液体，有轻微气味，极易溶于水，可配成任意浓度添加，不会产生硫化氢气体，达到“清洁生产”要求。试验分别选取乙硫氮、25#黑药、苯胺黑药、HQ77作为捕收剂进行对比。实验流程图见图3。

表3 磨矿细度试验结果

图3 粗选捕获剂种类实验流程图

本次试验磨矿细度-0.074mm采用70%，药剂用量同上，开展捕收剂种类试验。试验结果见表4，HQ77对铜、铅均有较好的选择性捕收能力，所获得的精矿品位和回收率均最高，且含杂较低。因此，选取HQ77作为铜铅混浮的捕收剂，有利于铜铅的高效回收。

表4 捕收剂种类试验结果

4.3 硫酸锌和亚硫酸钠用量试验

铜铅浮选时，闪锌矿的抑制是关键，硫酸锌和亚硫酸钠组合可以产生较好的抑制效果，获得了广泛的应用。目前选厂硫酸锌和亚硫酸钠用量配比为2:1，取得了较好的效果，试验按照固定药剂比例，进行抑制剂用量试验，实验流程图见图4。

图4 粗选硫酸锌和亚硫酸钠试验流程图

本次试验磨矿细度-0.074mm采用70%，捕收剂选用HQ77，其他药剂用量同上，开展硫酸锌和亚硫酸钠用量试验。由表5可知，硫酸锌和亚硫酸钠用量分别为200g/t、100g/t最佳，对锌的抑制效果最好。因此，选取200g/t硫酸锌和100g/t亚硫酸钠为后续试验条件。

表5 硫酸锌和亚硫酸钠用量试验结果

4.4 硫化钠用量试验

根据生产实践，加入适量的硫化钠有利于七宝山铅锌矿物分离。为此，开展了硫化钠用量研究试验，试验流程图见图5。

图5 粗选硫化钠试验流程图

本次试验磨矿细度-0.074mm采用70%，捕收剂选用HQ77，其他药剂用量同上，开展硫化钠用量试验。表6可知，硫化钠用量为100g/t时，对锌矿物的抑制效果最好。虽然回收率略有下降，但精矿中锌的分布率分别降低了10.29%和10.85%。因此，选取硫化钠用量为100g/t。

表6 硫化钠用量试验结果

4.5 开路试验

根据以上条件，确定开路试验各项条件和药剂用量，开路试验流程为一粗三扫四精，试验流程图见图6。

图6 铜铅混合浮选开路试验流程图

开路试验条件：磨矿细度采用-0.074mm含量占70%，硫化钠用量为100g/t，亚硫酸钠为100g/t，硫酸锌为200g/t，HQ77为30g/t，2#油为20g/t，精选主要用硫酸锌和亚硫酸钠或硫化钠配合作为抑制剂。由表7可知，铜铅混合浮选开路试验经过4次精选，可获得铅精矿铅品位55.10%，含锌6.33%，含铜9.13%，经过3次扫选后，尾矿含铅降至0.26%，含铜降至0.06%，铅、铜在尾矿的损失率分别为15.24%、16.77%。

表7 开路试验结果

4.6 闭路试验

根据以上条件试验，确定闭路试验各项条件和药剂用量，闭路试验流程采用一粗三扫五精，试验流程图见图7。

图7 铜铅混合浮选闭路试验流程

闭路试验根据开路试验条件确定，由于精矿品位较差，且实际生产为5次精选，增加1次精选，具体药剂用量同上。由表8可知，采用清洁捕收剂HQ77获得了铅精矿含铜8.95%，含铅45.19%，含锌7.86%，铜回收率69.82%，铅回收率74.21%的指标。铅精矿铅品位低主要是现场生产添加了活性炭来提高精矿品位，试验中未添加。

表8 闭路试验结果

5 现场应用实践

5.1 现场应用

由于七宝山矿石性质变化大，为了更好地对实验进行比较，现场试验半个月进行一次药剂调换。调试过程中，药剂HQ77选择性较好，粗选循环量明显降低。同时，铅精矿铅品位降低，这是铅精矿含铜升高导致，在保证铅含锌7%以下的情况下，适当调整铅精矿铅品位。

表9 现场试用生产指标 %

由表9可知，现场使用捕收剂HQ77后，在保持铅精矿铅回收率基本不变的情况下，获得的铅精矿含铜由6.39%上升至8.38%，铅精矿中铜回收率由46.05%上升至55.85%，相比提升了9.79%。

5.2 经济效益分析

在试验过程中，与苯胺黑药相比，清洁捕收剂HQ77用量与之相差不大，且两种药单价也相差不大。由于HQ77的选择性更强，抑制剂（硫酸锌和亚硫酸钠）略有减少。试验交叉进行，且时间较短，药剂成本基本无变化。

选厂铅精矿中铜金属通过冶炼回收，铅精矿含铜大于8%，铜金属为有价元素，一般按50%计价。选厂每年处理原矿量约27.5万t，原矿含铜约0.25%，使用清洁捕收剂HQ77后铅精矿中铜回收率上升9.79%。铜金属价格按50000元/t计算，每年产生经济效益可达168.3万元。

6 结论

（1）相比于常规捕收剂，药剂HQ77具有选择性好，捕收力强的特点，能有效提高铅、铜回收率。

（2）采用新型捕收剂HQ77，同时调整工艺条件，适当降低铅精矿铅品位，在保持铅精矿铅回收率基本不变的情况下，铅精矿中铜回收率上升了9.79%，预计每年可产生经济效益约168.3万元。

（3）七宝山矿石性质变化大，要稳定生产指标，难度很大，下一步应从源头配矿的稳定性着手。

（4）清洁捕收剂HQ77替代现场使用的药剂苯胺黑药，改善了作业环境，实现了清洁生产。