高碱选矿废水全回水用于某铅锌多金属选矿的优化与应用

2023-01-11苟敏刚杨宏波卫亚儒

湖南有色金属 2022年6期

张志，苟敏刚，杨宏波，卫亚儒

（1.陕西铅硐山矿业有限公司陕西凤县 721707；2.西北有色地质矿业集团有限公司，陕西西安 710054）

陕西铅硐山矿业有限公司选矿厂1996年10月建成投产，日处理量1 200 t，采用电位调控铅锌优先浮选法，主要产品为铅锌精矿。2019年7月，选矿厂尾矿库存积水已调干，全面实现干库，尾矿回水不落地供选矿循环使用，每天用水量约3 675 m3，回水在系统内每天循环5次以上，回水没有处理环节，回水pH＞12。高碱回水选矿后对技术指标产生严重影响，铅锌精矿品质下降、锌尾矿品位上升。面对选矿实际问题，选矿厂开展了解决高碱全回水对选矿工艺指标影响的探索研究，经过近三年的现场工业试验和生产实践，改善了选矿回水对生产指标的不利影响，大幅提升了选矿技术指标，创造了良好的经济效益，促进了企业的可持续发展。

1 铅锌多金属选矿厂现状

1.1 矿石性质

铅硐山铅锌矿属于沉积改造型层控矿床。主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿、菱锌矿、白铅矿、褐铁矿、黄铁矿等，少量含银硫化矿主要以类质同相及微细银矿物存在于方铅矿中；非金属矿物有方解石、白云石、石英、碳质等。矿石构造主要为条带状、微层状、团块状、网脉状、扁豆状、斑点状等。结构有他形粒状、自形与半自形等，铅锌矿物属微粒-微细粒不规则嵌布类型。矿石多元素分析结果见表1。

表1 矿石多元素分析结果 %

1.2 选矿工艺及指标

选矿厂原生产工艺流程存在的主要问题：铅精矿品位不高而含锌偏高，铅、锌金属回收率偏低；铅浮选作业捕收剂选择失当，铅、锌分离作业环境和稳定性差，中矿循环量大，作业时间偏长；流程复杂，设备庞大，生产成本高。为了解决以上问题，选矿厂2003年引进了电位调控浮选工艺，电位调控浮选在提高浮选选择性和降低药耗方面有其独特的技术优势［1］。该工艺要点是在高碱（石灰）条件下，造成锌、黄铁矿的氧化抑制环境，用乙硫氮（硫化铅矿物的有效捕收剂）快速捕收方铅矿，从而实现铅、锌、硫铁矿的快速有效分离，解决铅锌精矿品位不高而互含偏高的问题，并以此提高选矿回收率，大大减少浮选时间，进而降低处理矿成本。工艺流程如图1所示。

选矿厂清水、回水各阶段及选矿指标情况见表2。

表2 清水、回水各阶段及选矿指标 %

从表2可以看出：采用电位调控浮选工艺后，选矿技术指标整体大幅提升。回水选矿后，铅、锌精矿品位分别下降了0.60%和0.66%，铅精矿含锌品位上升了0.36%；2013年～2018年的平均锌尾矿品位为0.15%，2019年开始高碱全回水选矿后的锌尾矿品位上升到了0.18%。说明高碱回水选矿后，对铅锌浮选指标产生了较大影响。

2 优化研究

2.1 高碱回水对铅锌指标的影响分析

选矿厂回水主要由四部分生产废水混合而成，分别是精矿与尾矿陶瓷过滤机脱水后的滤液水、浓密机溢流水、文明生产废弃水、尾矿库底部排渗水组成。选矿厂总用水量3 675 m3／d，其中尾矿回水量最大（溢流水+滤液水+排渗水），占85.26%；其次精矿回水（溢流水+滤液水）占8.61%，排渗水占5.29%，文明生产水占0.84%。选矿厂回水含有多种有机和无机药剂，残余药剂浓度高，含有铅、锌、铜、钙等多种重金属离子和化合物，固体悬浮物含量高、pH高、起泡性强等特点，直接用于选矿流程，势必会对铅锌分选造成影响。选矿总回水水质分析结果见表3和表4。

表3 总回水水质分析结果 mg／L

表4 总回水中主要残留药剂浓度测定结果10-7 mol／L

2.1.1 高碱回水对铅锌精矿品质的影响

根据回水不同阶段选矿技术指标可以得出，高碱回水选矿后，铅锌精矿品质下降。回水对精矿品位的影响如图2所示，回水对铅锌互含的影响如图3所示。

图2 回水对铅锌精矿品位的影响

图3 回水对铅锌互含的影响

原因分析：（1）废水中含有大量悬浮物，直接回用时极易覆盖于精矿表面，阻止有用矿物对浮选药剂的吸附，从而恶化浮选效果［2］；（2）尾矿脱水使用有高分子絮凝剂，残留在回水中不仅降低捕收剂的选择性，同时会抑制矿物的上浮，尤其是在精选作业中，絮团现象比较严重，影响浮选与富集效果；（3）回水起泡性强，铅锌矿物中含有碳质脉石，碳质对浮选工艺的稳定性和浮选指标影响较大，使得回水对精选的富集效果变差［3］。

2019年回水用于磨矿，从浮选技术指标可以看出，铅精矿含锌品位明显上升，分析原因有两方面：一是回水中Cu2+是影响闪锌矿浮选的主要金属离子。在铅选别过程中，回水中残留的黄药和Cu2+使得铅精矿中锌含量升高，影响铅精矿质量；二是总回水中Zn含量0.51 mg／L，比较高，也是铅精矿含锌品位上升的原因之一。

2.1.2 pH＞12的高碱回水对闪锌矿可浮性的影响

高碱全回水选矿后导致锌精矿品位下降、锌尾矿品位上升，说明高碱全回水选矿影响闪锌矿的可浮性。

原因分析：（1）pH＞12的高碱回水进入锌浮选系统，使得选锌前的矿浆pH值在12.5。过高的pH值矿浆导致了在闪锌矿表面吸附的Ca2+和CaOH+浓度增加，对闪锌矿产生一定的抑制作用，使得部分闪锌矿的可浮性明显下降，尤其是表面活性较弱（包括连生体）的锌矿物需要较长时间才得以上浮［4］，致使锌精矿品位下降、锌尾矿品位由之前的0.15%上升到了0.18%。（2）回水中金属离子对闪锌矿浮选行为的影响［5］：一是在碱性条件下，Pb2+会以氢氧化铅的形式存在，氢氧化铅的吸附会对闪锌矿的浮选有抑制作用；二是Zn2+在碱性条件下，会生成Zn（OH）2胶体吸附在闪锌矿表面，阻碍闪锌矿表面与捕收剂的作用。

2.2 优化研究

以不影响铅锌生产指标为目的，通过近三年来的工业试验反复验证和生产实践，在浮选工艺过程中实现循环利用选矿回水，采取如下主要技术措施，可达到优于原使用新水的技术经济指标，解决选矿回水循环使用的根本问题。

2.2.1 创新药剂制度

1.使用浮选剂Z-1，强化精选效果。（1）为了加强对影响铅品位的锌、硫以及碳质脉石的抑制作用，消除回水中悬浮物、絮凝剂影响，在铅精选添加浮选剂Z-1，进行的试验结果表明，使用100%的高碱回水选矿，在铅精选加入浮选剂Z-1用量40 g／t时，铅精矿品位提高到了75%以上、伴生银含量提高了约300 g／t，回收率也处于较好水平；（2）浮选剂Z-1具有抑制碳质脉石、黄铁矿的作用，故在选铅成功的基础上，选锌也使用Z-1，进行的试验结果表明，使用100%的高碱回水选矿，在锌粗选与精选加入浮选剂Z-1用量50 g／t时，同样尾矿品位下，锌精矿品位提高到了57%以上。

2.调整药剂，提高闪锌矿可浮性和捕收效果。在石灰介质的高碱条件下选锌，将大量消耗活化剂硫酸铜与捕收剂用量［6］。为此进行了药剂调整：（1）增加活化剂硫酸铜用量并分段添加。将活化剂硫酸铜分别添加在选锌前搅拌桶和扫选Ⅰ，以达到在保证粗选作业锌回收率的基础上，进一步强化进入到扫选作业的难浮闪锌矿的活化效果，增强可浮性，降低锌尾矿品位；（2）使用新型浮选剂Z-12替代黄药。在高碱条件下采用新型浮选剂Z-12，进行的试验结果表明，使用100%的高碱回水选矿，在锌粗选与扫选使用Z-12用量60 g／t时，锌粗选作业闪锌矿上浮量明显增加，锌尾矿品位下降明显。

3.浮选剂Z-1、Z-12性质。浮选剂Z-1：是一种新型特效抑制剂，具有抑制硅酸盐、碳酸盐、碳质脉石等矿物以及黄铁矿、磁黄铁矿、镍黄铁矿、辉铜矿、闪锌矿等金属硫化矿物的作用；能有效消除浮选中的粉尘、矿泥、有机油、微细粒级悬浮物等有害物质，净化浮选环境。浮选剂Z-12：是一种兼顾捕收性与选择性的硫化矿捕收剂，有一定的起泡性，其捕收性能优于丁基黄药，对活化后的闪锌矿的捕收作用较强，在碱性矿浆中使用。

2.2.2 优化工艺流程

工艺流程优化改进主要目的是畅通中矿循环环节，实现金属的快进快出与早拿快收，促进回收率提高。

1.铅浮选：铅扫精选富集了大量矿泥和易浮碳质，泡沫发虚发粘，导致金属跑失，故取消扫精选作业并入扫选Ⅰ，将铅扫选泡沫产品用泡沫泵扬送至球磨旋流器分级，沉砂进入球磨机再磨，溢流进入粗选作业，一并解决进入到扫选作业的粗粒连生体跑铅影响，提高单体解离度，促进回收率提高。

2.锌浮选：将粗选后四槽泡沫产品用泡沫泵扬送至选锌前的1＃搅拌槽，对可浮性较差的中间产品再次活化与捕收，延长浮选时间，改善闪锌矿可浮性，促进回收率提高。

改造后的工艺流程与药剂制度如图4所示。

图4 改造后的工艺流程图与药剂制度

2.2.3 精矿回水分开使用

从表3回水化验结果得知，总回水中Zn含量0.51 mg／L，回水中Zn含量较高，主要来源于精矿浓缩溢流水，其直接进入总回水中，必然影响技术指标。故对铅锌浓缩溢流水分开独立使用，具体为：将铅锌浓缩溢流水用潜水泵分开扬送至铅锌精选作业产出槽用作泡沫冲洗水，并随精矿进入浓密脱水作业往复循环，不再进入到总回水中用于浮选作业，以降低Pb、Zn离子对浮选产生的影响。