某复杂铜铅锌多金属硫化矿选矿试验

杜立斌

(云南黄金矿业集团股份有限公司，昆明 650200)

铜铅锌多金属硫化矿在我国的储量丰富，是重要的金属矿产资源，广泛用于诸多领域。但单一易处理的铜铅锌矿石资源较少，多为嵌布粒度较细、共伴生关系及组成复杂的矿石，这类矿石中对铜、铅、锌的回收率往往偏低，大大增加了资源的开发利用难度[1-3]。本文针对某复杂的铜铅锌多金属硫化矿，为有效回收其中的铜、铅、锌金属及伴生的金、银，开展了矿石工艺矿物学研究和选矿试验研究，通过采用“铜铅混浮再分离—锌浮选”的工艺流程[4-6]，并强化解决铜铅混合精矿的有效分离问题，最终获得了理想的工艺指标。通过此次试验研究，以期对提高复杂多金属硫化矿资源的综合利用有所帮助。

1 原矿性质

该矿石中铜矿物主要为黄铜矿，铅矿物主要为方铅矿，锌矿物主要为铁闪锌矿，金矿物有含银自然金和极少量银金矿；脉石矿物主要为石英、铁白云石-白云石、方解石、高岭土等。有价元素主要为Cu、Pb、Zn及伴生的贵金属Au、Ag，有害元素主要为As，其含量相对较低，原矿主要化学成分分析结果见表1。

表1 原矿主要化学成分分析结果

矿石中黄铜矿与方铅矿嵌布粒度较微细，共生关系密切，矿石性质复杂，而闪锌矿的嵌布粒度相对较粗且易解离。主要的连生体为黄铜矿与脉石连生，部分为黄铜矿与方铅矿连生。其中金主要以自然金矿物形式存在，嵌布粒度极微细，而银的赋存状态较复杂和分散，部分金银以微细包裹体赋存于铜矿物、铅矿物和闪锌矿中。矿石中铜的物相、铅的物相、锌的物相分别见表2、3和表4。

表2 铜物相分析结果

表3 铅物相分析结果

表4 锌物相分析结果

2 试验结果与讨论

2.1 铜铅混浮试验

2.1.1 磨矿细度对浮选的影响

为使主要金属矿物尽可能的单体解离，从而提高对有用矿物的回收，开展了矿石磨矿细度条件试验。为强化对铜铅的回收，用石灰抑制黄铁矿，亚硫酸钠+硫酸锌组合作锌的抑制剂，Z-200+乙硫氮组合作铜铅捕收剂来开展磨矿细度试验研究，试验结果见图1。

图1 磨矿细度试验结果Fig.1 Grinding fineness test results

从图1可以看出，当磨矿细度在-0.074 mm的含量高于80%时，铜、铅的回收率均下降，表明进一步提高磨矿细度后，由于细泥含量的增加对浮选的环境造成了一定影响，综合考虑磨矿成本、铜铅的回收指标等因素，铜铅混浮时磨矿细度选择-0.074 mm的含量占80%较适宜。

2.1.2 石灰用量对浮选的影响

添加石灰主要进行黄铁矿的抑制和调节矿浆的pH值，为考查不同pH值条件下对铜、铅浮选指标的影响情况，开展了石灰用量条件试验，试验结果见图2。

图2 石灰用量试验结果Fig.2 Lime dosage test results

从图2可以看出，添加一定量的石灰，可以有效提高铜、铅的富集，但当石灰的用量大于2 kg/t后，铜、铅的回收率降低幅度增加，且不利于浮选过程中对锌的抑制，综合考虑，铜铅混浮时石灰的用量选择2 kg/t较适宜。

根据式(1)～式(11)可定量计算水泥-矿渣二元体系的水化产物，为便于计算，这里假定活性氧化铝的与石膏反应形成的铝酸盐相均转化为单硫型硫铝酸该所以式(3)、式(5)和式(11)的反应不会发生。根据上述反应的近似化学计量式和表3给出的各物质的摩尔质量和摩尔体积，可定量计算水化产物的质量以及体积，其中质量表达式为

2.1.3 锌抑制剂用量对浮选的影响

为加强对锌的抑制，利用组合药剂间的协同作用，采用亚硫酸钠+硫酸锌组合作锌的抑制剂(亚硫酸钠∶硫酸锌=1∶1)来开展条件试验，试验结果见图3。

图3 抑制剂组合用量试验结果Fig.3 Test results of combined dosage of inhibitors

从图3可以看出，随着亚硫酸钠+硫酸锌组合用量的增加，精矿中铜、铅的品位也有所提升，当亚硫酸钠+硫酸锌组合用量大于2 kg/t时，精矿中铜、铅的品位变化较小，且回收率降低的幅度增加，综合考虑，铜铅混浮时亚硫酸钠+硫酸锌组合用量选择(1+1)kg/t较适宜。

2.1.4 铜铅捕收剂试验

为有效提高对铜铅的回收，考查捕收剂组合使用时对铜铅指标的影响情况，分别开展了丁基铵黑药、乙硫氮、丁基黄药、Z-200相互组合的条件试验，组合捕收剂对铜铅指标的影响情况见图4。

图4 捕收剂种类组合试验结果Fig.4 Test results of collector type combination

从图4可以看出，使用的组合捕收剂中对铅的回收影响较小，但采用Z-200+乙硫氮组合作铜铅捕收剂时对铜的回收指标相对较好，综合考虑，铜铅混浮时选择Z-200+乙硫氮组合作铜铅的捕收剂。

为考查组合药剂用量对铜铅回收的影响情况，开展了Z-200+乙硫氮组合用量分别为(40+10)、(40+20)、(40+30)、(40+40)g/t的条件试验，试验结果表明，随乙硫氮用量的增加，可进一步提高对铜铅的回收率，综合考虑，Z-200+乙硫氮的组合用量选择(40+40)g/t较适宜。

2.2 铜铅分离试验

铜铅混合精矿分离是铜铅多金属分选的重点和难点，往往因其互含问题而影响精矿的质量[7，8]。根据此次铜铅混合精矿的性质分析，其精矿基本是铜铅硫化矿，多数呈细粒嵌布，但黄铜矿和方铅矿的解离度均很高，分别达到84.23%和90.59%，因此，铜铅混合精矿不需再进行磨矿处理。试验对铜铅混合精矿进行活性炭脱药预处理后，采用抑铜浮铅的方法来进行铜铅的分离。

2.2.1 脱药试验

由于受混合精矿中残留药剂的影响，很大程度影响了铜铅的有效分离，为提高铜铅分选的指标，以氰化钠作铜的抑制剂，乙硫氮作铅的捕收剂开展了活性炭脱药用量试验，试验结果见图5。

图5 活性炭用量试验结果Fig.5 Test results of activated carbon consumption

从图5可以看出，通过采用活性炭脱药后，铜铅分离的效果得到明显改善。当活性炭的用量高于8 kg/t后，铅的回收率降低幅度增大，综合考虑，活性炭的用量选择8 kg/t较适宜。

2.2.2 铜抑制剂试验

为改善铜铅分离的效果，考查不同抑制剂条件下对铜铅指标的影响情况，分别开展了硫化钠、次氯酸钠和氰化钠对铜抑制的条件浮选试验，不同抑制剂条件下铜铅指标的试验结果见图6。

图6 铜抑制剂试验结果Fig.6 Copper inhibitor test results

从图6可以看出，采用氰化钠作铜的抑制剂时铜铅分离的指标较好。为考查不同氰化钠用量对铜铅分离指标的影响情况，分别开展了氰化钠用量为6、8、10、12 kg/t的条件试验，其试验结果表明，随着氰化钠用量的增加，铅精矿中铜的含量逐渐降低，但当氰化钠用量高于10 kg/t后，铅精矿中铜的含量变化较小，且铅的回收率有所降低，综合考虑，氰化钠的用量选择10 kg/t较适宜。

2.2.3 铅捕收剂用量对浮选的影响

试验采用乙硫氮作为铅的捕收剂，为考查乙硫氮用量对铅指标的影响情况，开展了乙硫氮用量条件试验，试验结果见图7。

图7 乙硫氮用量试验结果Fig.7 Test results of ethyl sulphur and nitrogen consumption

从图7可以看出，当抑制剂乙硫氮的用量高于300 g/t后，继续增加用量对铅的回收影响较小，综合考虑，抑制剂乙硫氮的用量选择300 g/t较适宜。

2.3 锌浮选试验

2.3.1 硫酸铜用量对浮选的影响

试验采用硫酸铜作为锌的活化剂，为考查硫酸铜用量对锌的指标影响情况，开展了硫酸铜用量条件试验，试验结果见图8。

图8 硫酸铜用量试验结果Fig.8 Test results of copper sulfate consumption

从图8可以看出，当硫酸铜的用量高于80 g/t后，继续增加用量对锌的回收影响较小，综合考虑，硫酸铜的用量选择80 g/t较适宜。

2.3.2 锌捕收剂试验

为考查不同捕收剂条件下对锌指标的影响情况，分别开展了丁基黄药、Z-200对锌的浮选试验，试验结果见图9。

图9 捕收剂种类及用量试验结果Fig.9 Type and dosage test results of collector

从图9可以看出，使用丁基黄药和Z-200最终对锌的回收率基本一致，但使用Z-200时精矿的品位更高，表明Z-200对锌的选择性相对更好，综合考虑，选择Z-200作为锌的捕收剂，其用量选择30 g/t较适宜。

2.4 全流程闭路试验

结合铜铅混浮、铜铅分离、锌浮选所选择的较佳试验指标，开展了全流程闭路试验，试验流程见图10，试验结果见表5。

图10 全流程闭路试验工艺流程Fig.10 Full process closed-circuit test process

表5 全流程闭路试验结果

3 结论

1)该矿石中有价元素主要为Cu、Pb、Zn及伴生的贵金属Au、Ag，有害元素主要为As。其含铜、铅、锌的主要矿物分别为黄铜矿、方铅矿和铁闪锌矿。矿石中黄铜矿与方铅矿嵌布粒度较微细，共生关系较复杂，而闪锌矿的嵌布粒度相对较粗且易解离。金主要以自然金矿物形式存在，嵌布粒度极微细，而银的赋存状态较复杂和分散，部分金银以微细包裹体赋存于铜矿物、铅矿物、闪锌矿中。

2)试验研究结果表明，该矿石采用“铜铅混浮再分离—锌浮选”的工艺流程，可获得铜品位为19.05%、铜回收率为74.99%的铜精矿；铅品位为69.03%、铅回收率为75.03%的铅精矿；锌品位为47.87%及锌回收率为72.94%的锌精矿，以及获得金、银总回收率分别为75.45%和76.85%的指标。

3)铜铅混合精矿的有效分离是选别矿石的重点和难点。根据铜铅混合精矿的性质分析，混合精矿中铜、铅矿物的解离度均较高，不需进一步的磨矿处理。另试验结果表明，采用粉末状活性炭对脱药的效果较好，是提高铜铅分离指标的关键因素之一。