广西铜铅锌复杂多金属矿浮选分离试验

2023-11-02韦连军陈燕清雷满奇廖幸锦

矿冶 2023年5期

韦连军陈燕清雷满奇廖幸锦，2

(1.广西壮族自治区地质矿产测试研究中心，南宁 530023；2.广西大学资源环境与材料学院，南宁 530004)

在有色金属矿产资源中，铜铅锌多金属矿虽分布广泛，但因其金属种类繁多，矿石性质复杂，且具有贫、杂、细等特点，一直是选矿技术难题[1-5]。为了能够获得较为理想的选别指标，目前大多数铜铅锌多金属矿通过优化浮选工艺来提高铜铅锌矿的分离效率[6-9]。

广西苍梧的铜铅锌多金属硫化矿中有价金属种类多，分别为铜、铅、锌、银等，矿石中铜锌矿物互为包裹且交代共生，在采用“铜铅混合浮选—铜铅分离—尾矿选锌”工艺进行铜、铅、锌的选矿分离与富集时，在高碱条件下选用常规浮选药剂制度获得的分选指标并不理想，将近30%的锌量损失在铜铅混合精矿中，导致后续铜、铅精矿指标不合格，造成资源的极大浪费，企业经济效益受损。鉴于此，以该复杂多金属矿为研究对象，研究采用实验室新合成锌抑制剂CZ-002和新型捕收剂CY-2A进行铜铅锌的浮选富集试验，获得了较好的铜铅锌分离指标，为该类型多金属硫化矿的分选提供了一定的研究基础。

1 试验材料

试验用铜铅锌硫化矿来自广西苍梧，呈块状。首先挑选出代表性块状样品用于岩矿鉴定，其余样品经破碎、混匀、缩分、干燥等处理后进行分析测试及试验等。试验使用的主要设备见表1。

表1 主要试验设备

1.1 矿石多元素分析及化学物相分析

矿石主要元素分析结果见表2，铜、铅、锌的物相分析结果见表3。

表2 试样主要化学成分分析

表3 试样中铜、铅、锌的物相分析

从表2结果可知，矿石中有价元素铜品位为0.42%、铅品位为1.77%、锌品位为2.89%，伴生有贵金属银，品位为83.61 g/t；此外，铜、铅、锌主要以硫化物形式存在，其中硫化铜占总铜98.97%，硫化铅占90.35%，硫化锌占93.54%，氧化相和其他相的占比较少。

1.2 矿物组成及嵌布特性

矿物的X衍射图见图1，主要矿物的嵌布特征见图2。

图1 试样的X衍射图谱Fig.1 X-ray diffraction pattern of the test sample

a.F-黄铁矿，G-黄铜矿，H-闪锌矿，I-乳滴状黄铜矿 b.G-黄铁矿，H-闪锌矿，J-方铅矿，I-乳滴状黄铜矿图2 黄铜矿与闪锌矿共生Fig.2 Chalcopyrite intergrowth with sphalerite

矿石主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铜矿和黄铁矿，此外含少量的铜蓝和毒砂；脉石组分主要为石英、绢云母、萤石、白云石、高岭石、绿泥石，微量矿物为菱锰矿、赤铁矿、黑云母、方解石、榍石等。

矿石中主要矿物的嵌布特征分析表明(图2a和图2b)，黄铜矿与方铅矿关系密切，有时与闪锌矿共生，包含在闪锌矿中，部分呈乳滴状分布于闪锌矿晶体中，少量呈他形粒状不均匀地分布于矿石中，黄铜矿粒度最小为0.001 mm，多在0.01～0.15 mm。方铅矿多与闪锌矿、黄铜矿交代共生，同时充填于闪锌矿、黄铜矿的裂隙中，呈不规则粒状、他形粒状，粒度最小为0.005 mm，最大为2.5 mm，常见在0.03～0.8 mm，其次在0.8～1.5 mm。

闪锌矿主要与方铅矿交代共生，有时互相包含不规则的微细粒，多数呈他形粒状、细微粒状嵌布于脉石中，少部分闪锌矿晶体中包含少量乳滴状黄铜矿，粒度在0.001～1 mm，常见在0.01～0.2 mm。

黄铁矿因脆性粗粒的裂隙发育，多数呈半自形及他形粒状、不规则状、细微粒状嵌布于脉石矿物中，部分呈五角十二面体、立方体嵌布在黄铜矿、方铅矿或其边缘，粒度最小为0.005 mm，最大为3 mm，多在0.02～1 mm。

1.3 试验方法

该矿石主要回收对象为铜、铅、锌以及伴生贵金属银，试验流程采用铜铅混浮—铜铅分离—锌浮选的部分混合浮选工艺进行回收。矿石中黄铜矿、闪锌矿嵌布粒度较细，各硫化矿物之间、硫化物与脉石之间嵌布关系复杂，采用高碱(pH≈12)条件下添加黄药类、黑药类捕收剂进行抑锌浮选铜铅。其中黄药类捕收性能强，但选择性较差；黑药类捕收性能较弱，但选择性较强[10-12]。本试验选择在上述工艺流程的基础上采用实验室新合成锌抑制剂CZ-002和铜铅混合捕收剂CY-2A进行条件试验。

2 结果与讨论

2.1 铜铅混合浮选试验

2.1.1 捕收剂种类条件试验

铜铅混合浮选捕收剂种类对铜铅回收有较大的影响[13]。在磨矿细度-0.074 mm含量占75%、粗选锌抑制剂种类和用量相同时，分别采用乙硫氮、Z-200和新型捕收剂CY-2A进行对比试验。CY-2A为实验室自主合成的黑药类捕收剂，为新增一个S支链的黑药异构体，当S-基团与矿物吸附时，S双键夹角随之变化角度，增强了捕收剂的空间位阻，使其对铜锌的选别具有更强的选择性。在捕收剂种类试验中，铜铅粗选捕收剂用量为15 g/t、扫选用量5 g/t，起泡剂视泡沫情况添加，pH值约为9，试验流程见图3，试验结果见表4。

图3 捕收剂种类条件流程图Fig.3 Flowsheet of collector type conditions

表4 捕收剂种类条件试验结果

表4中试验结果表明：当三种捕收剂用量相同时，采用乙硫氮浮选获得的铜铅粗精矿中铜铅的回收率较高，但同时会使相当一部分锌上浮，造成锌的损失率较高(Zn 23.17%)。与Z-200相比，采用新型捕收剂CY-2A时铜铅粗精矿中锌的损失接近，但粗精矿中铜铅品位较高，表明CY-2A对铜铅矿物的选择性更好。

2.1.2 磨矿细度条件试验

矿物的单体解离度是矿石分选的关键因素[14-16]，考查了磨矿细度对浮选分离的影响。试验中磨矿细度分别为-0.074 mm含量占60%、65%、70%、75%、80%，铜铅捕收剂为CY-2A，粗选用量为15 g/t、扫选用量5 g/t，起泡剂视泡沫情况添加，pH值为9左右，试验结果见图4。

图4 磨矿细度试验结果Fig.4 Test results of grinding fineness

由图4可知，随磨矿细度的增加，铜铅粗精矿中铜、铅品位呈下降趋势，但锌品位先略提高后缓慢下降；当磨矿细度为-0.074 mm占70%时，铜铅和锌可获得较好的分离，但在镜下观察发现该磨矿细度条件仍有少部分铜锌尚未解离，粗精矿中含锌较高，因此试验选择磨矿细度-0.074 mm含量为75%。

2.1.3 锌抑制剂条件试验

试验采用抑锌—铜铅混浮工艺流程，若要高效分离铜铅与锌硫化矿，锌抑制剂的选择是关键。锌抑制剂种类较多[17]，常用的主要有CaO、Na2SO3、ZnSO4等，试验选用的是实验室合成的CZ-002，主要作用为络合铜、铅，使闪锌矿失活，从而达到抑制锌的目的。用量分别为75、150、225、300 g/t，试验结果见图5。

图5 CZ-002用量与选矿指标的关系曲线Fig.5 Effects of grinding fineness on the index of CZ-002 dosage

试验采用的锌抑制剂CZ-002，具有较好的抑制效果，其用量在150 g/t时即可获得Cu、Pb、Zn品位分别为7.35%、45.58%、5.57%，回收率分别为57.59%、85.39%、5.90%；此外，继续增加CZ-002添加量，得到的铜铅粗精矿铜铅品位基本不变，故选用CZ-002用量为150 g/t。