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d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 1 - 9 4 9 2 .2 0 2 0 .0 4 .0 0 9 从湖南某冶炼厂铅渣中回收铅 郑德胜,黄红军,王盼,赖祥生 中南大学资源加工与生物工程学院,长沙4 1 0 0 8 3 摘要为了实现绿色低碳回收铅冶炼渣中的铅,针对湖南某铅冶炼厂废渣进行工艺矿物学分析,提出了采用“磁选 浮选,,联合选矿工艺流程,并对回收富集过程中的主要影响因素进行研究。试验结果表明在磁选磨矿细度一7 4p m 含量占 7 0 %、磁场强度为4o o ok A /m 、浮选磨矿细度为一4 5 弘m 含量占8 0 %时,硫化钠用量1o o og /t ,丁基黄药用量1 5 0g /t ,松醇油 用量3 0g /t 的条件下,经一段磁选和一粗二精二扫中矿返回”的闭路浮选联合工艺流程,使废渣铅品位从3 .3 5 %提高至 1 6 .5 3 %、回收率达5 1 .4 2 %。可为固废处理行业从铅冶炼渣中回收铅提供参考。 关键词铅冶炼渣;铅;浮选;磁选 中图分类号T D 9 5 2 文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 0 0 4 一0 4 3 一0 6 L e a dR e c o v e r yf r o mL e a dR e s i d u e so faS m e l t i n gP l a n ti nH u n a nP r o v i n c e Z H E N GD e s h e n g ,H U A N GH o n g j u n ,W A N GP a n ,L A Ix i a n g s h e n g S f 矗o o Zo ,M i 咒P r n ZP r o c P s s i ,2 9 B i o g 竹g i 以P P r i 行g ,C P ,z £r 口ZS o “£矗L 砌i 砂P r 5 i £y , C n 咒g s 口4 j 0 0 8 3 ,C i 竹口 A b s t r a c t I no r d e rt oa c h i e v eg r e e na n dl o 、v c a r b o nr e c o v e r yo f1 e a df r o ml e a ds m e l t i n gs l a g , t h ep r o c e s s m i n e r a l o g ya n a l y s i so fal e a ds m e l t e rw a s t er e s i d u ei nH u n a nP r o v i n c ew a sc a r r i e do u t ,t h ec o m b i n e db e n e f i c i a t i o n p r o c e s so f “m a g n e t i cs e p a r a t i o n f l o t a t i o n ’’w a sp r o p o s e d , a n dt h em a i ni n n u e n c i n gf a c t o r si nt h er e c o V e r ya n d e n r i c h m e n tp r o c e s sw e r es t u d i e d .R e s u l t si n d i c a t e dt h a t u n d e rt h ec o n d i t i o no ft h eg r i n d i n gf i n e n e s so f7 0 %p a s s i n g 7 4 扯mf o rm a g n e t i cs e p a r a t i o n ,t h ei n t e n s i t yo fm a g n e t i cf i e l di s40 0 0k A /m ,a n dt h eg r i n d i n gf i n e n e s so f 一4 5 弘m w a s8 0 %i nf l o t a t i o np r o c e s s , t h ea m o u n to fs o d i u ms u l f i d ew a s10 0 0g /t ,t h ea m o u n to fb u t y lx a n t h a t ew a s 15 0g /t ,t h ea m o u n to ft e r p i n e o lw a s3 0g /t , b yt h ec l o s e d c i r c u i tf l o t a t i o nf l o w s h e e ti n c l u d i n go n em a g n e t i c s e p a r a t i o n ,“o n er o u g h i n gt w oc l e a n i n ga n dt w os c a v e n g i n g ,m i d d l i n gr e t u r n “ . T h el e a dg r a d ei nt h ew a s t er e s i d u e w a si n c r e a s e df r o m3 .3 5 %t o16 .5 3 %,a n dt h er e c o v e r yr a t ew a s51 .4 2 %. I tc a np r o v i d er e f e r e n c ef o rt h es o l i d w a s t et r e a t m e n ti n d u s t r yt or e c o v e r1 e a df r o ml e a ds m e l t i n gs l a g . K e yw o r d s l e a ds m e l t i n gs I a g ;l e a d ;f l o t a t i o n ;m a g n e t i cs e p a r a t i o n 我国是铅生产和消费大国,铅产量和消费量连 续多年位居世界第一[ 1 ] 。据国家统计局资料显示, 我国规模以上铅冶炼企业约4 0 0 家,分布在全国2 7 个省 市 ,产生的含铅重金属废渣累计堆存量已过 亿吨[ 2 ] 。长期大量露天堆置这些废渣严重威胁着土 壤、地表水、地下水等周边生态环境安全,最终将直 接或间接危害人类的生命健康口] 。如何对这部分冶 炼废渣进行综合回收利用已成为研究的热点,目前 常用的回收处理方法主要为火法提取、湿法提取和 选冶联合[ 4 。6 ] 。但均不能克服能耗高、易造成二次污 染的缺点。为此,本文针对湖南某铅冶炼厂废渣,从 选矿的角度出发,研究采用“磁选 浮选”联合工艺, 以期求得一种绿色低碳的铅冶炼渣中铅的回收利用 方法。 1铅冶炼渣工艺矿物学性质分析 试验铅冶炼渣为湖南某铅冶炼厂采用烧结焙 烧一鼓风炉熔炼的火法冶金工艺提炼铅后的炉渣, 外观呈黑灰色,团块疏松状和熔融状,质地较致密、 坚硬。综合采用X R F 、扫描电镜、X R D 等对试样进 收稿日期2 0 1 9 1 1 1 8 作者简介郑德胜 1 9 9 4 一 ,男.四川都江堰人,硕士研究生,主要从事有色金属矿选矿工艺研发工作。E m a i l z h e n g d e s h e n g s w 1 6 3 .c o m 通信作者黄红军 1 9 8 0 一 ,男,湖南永州人,博士,副教授,主要从事有色金属矿选矿、二次资源综合回收利用研究。E _ m a i l p e a c e h h j 1 2 6 .c o m 万方数据 4 4 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第4 期 行工艺矿物学分析,试样X R F 荧光分析结果如表1 所示,试样中铅物相分析结果如表2 所示,试样X R D 衍射图谱见图1 ,废渣中含铅矿物的赋存状态见图2 。 表1铅冶炼渣化学组成分析结果 T a b l e1R e s u l to fc h e m i c a lc o m p o s i t i o n a n a l y s i so ft h el e a ds m e l t i n gs l a g/% 成分 F e s isc az nP bA l 其他 含量2 9 .8 62 1 .1 7 9 .8 39 - 4 99 .0 57 .7 53 .3 53 .2 96 .2 3 相别含量分布率 1 02 03 04 05 06 07 0 2 酬f 。1 图1铅冶炼渣样品的X 射线衍射图谱 F i g .1 Xr a yd i f f r a c t i o np a t t e r n so ft h e l e a ds m e l t i n gs l a gs a m p l e s 图2 铅冶炼渣样品扫描电子显微镜图 F i g .2S c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o g r a p ho fl e a d s m e l t i n gs l a gs a m p l e 由表l 表2 可知,铅冶炼渣试样中铅元素含量 仅为3 .3 5 %,而铁元素含量最高为2 9 .8 6 %;铅的物 相分析结果表明铅主要赋存在金属铅和硫化铅中, 分别占3 9 .4 6 %和2 3 .1 9 %。由图1 渣样的X 射线 衍射图谱可知,铅冶炼渣中比较明显的矿物为纤锌 矿和雌黄铁矿,很大一部分以非晶态形式存在。分 析图2 铅冶炼渣样品的扫描电镜图可知,铅冶炼渣 中的含铅矿物粒度范围大都小于2 5 ”m ,分布在脉 石矿物中,属于难选冶炼渣。结合化学成分分析显 示铁元素含量较高,由此推测铁元素和铅元素很可 能共生在一起。 2研究方法 2 .1 试验试剂及设备 药剂包括捕收剂丁基黄药,丁铵黑药,乙硫氮, Z 一2 0 0 ;硫化钠,硫酸锌,起泡剂松醇油。所用设备 主要有X M Q6 7 锥形球磨机,间歇式高梯度湿式磁 选机,X F D 浮选机,Z G P 一2 6 0 多用真空过滤机, D Z F 一6 0 5 0 真空干燥箱,标准筛7 4 、4 5 ”m 等。 2 .2 试验方法 从上述分析可知铅冶炼渣中的含铅矿物粒度范 围大都小于2 5 肚m ,分布在脉石矿物中,属于难选冶 炼渣并且铅冶炼渣中铁元素含量高,考虑到铁和铅 元素可能共生在一起,因此决定采取磁选法预先富 集,并优化磁选的磨矿粒度和磁场强度。然后对磁 选富集的精矿进行浮选优化实验回收其中的铅;先 将磁精矿再磨,使含铅矿物达到充分单体解离,通 过磨矿细度试验确定最优磨矿细度;接着在最优磨 矿细度的基础上探究硫化钠用量,捕收剂种类,捕 收剂用量的优化实验并在各变量最优的条件下,比 较开路和闭路的回收效果,确定最终试验工艺 流程。 3 结果及讨论 3 .1 磁选条件试验 3 .1 .1 磁选磨矿细度试验 铅冶炼渣磁选试验是根据铅冶炼渣中部分矿物含 有磁性,通过它们之间磁性差异,利用磁选设备对铅冶 炼渣进行分选。在磁场磁感应强度为40 0 0k A /m 条 件下,采用X M Q 一6 7 锥形球磨机进行球磨,并控制不 同的磨矿细度 一7 4 肚m 含量 的比例。探究不同比 例下,磁选精矿中铅的品位和回收率。试验结果见 图3 。 万方数据 2 0 2 0 年第4 期郑德胜等从湖南某冶炼厂铅渣中回收铅 4 5 图3 磁选磨矿细度对粗精矿指标的影响 F i g .3 I n f l u e n c eo fm a g n e t i cg r i n df i n e n e s s o nr o u g hc o n c e n t r a t ei n d e x 由试验结果可知,随着磨矿细度的增加,磁精矿 中铅品位和铁品位均逐渐升高,铅回收率呈现下降 趋势。表明磁选对铅有一定的富集作用,含铅矿物与 磁性矿物共生在一起,通过磁选进行预先富集是有效 的。综合考虑,确定最佳磁选磨矿细度为一7 4 肚m 含 量占7 0 %。 3 .1 .2 磁场强度试验 磁选磨矿粒度为一7 4 肚m 占7 0 %时,采用间歇 式高梯度湿式磁选机作为磁选设备,研究不同磁场 强度对磁选精矿中铅的品位和回收率的影响,试验 结果如图4 所示。 蓬 趟 略 图4 磁场强度对粗精矿指标的影响 F i g .4T h ei n f l u e n c eo fm a g n e t i cf i e l di n t e n s i t y o nr o u g hc o n c e n t r a t ei n d e x 由图4 可知,随着磁场磁感应强度的增加,磁 精矿的铅品位和铁品位均逐渐下降,铁的品位下 降的较多,但铅的品位只是小幅度下降,铅回收率 呈现明显上升趋势,但40 0 0k A /m 以后铅品位变 化不明显。综合经济性和合理性考虑,确定最佳 磁场强度为40 0 0k A /m 。此时铅品位为6 .6 7 %,回 收率为7 5 .6 1 %。 3 .2 浮选条件试验 3 .2 .1 浮选磨矿细度试验 由铅冶炼渣的工艺矿物学性质可知,含铅矿物 粒度非常细,因此必须将磁精矿再磨,使含铅矿物充 分解离,以达到利用浮选工艺回收铅的要求,但如果 磨矿时间过长则会造成矿物泥化,增大浮选药剂的 用量,影响浮选效果,所以通过磨矿细度试验确定最 优磨矿细度十分必要。 取磁选精矿为2 5 0g ,在硫化钠用量为8 0 0g /t 、 捕收剂丁基黄药用量为1 0 0g /t 、松醇油为3 0g /t 的 条件下,进行铅冶炼渣磁精矿磨矿细度 一4 5 ”m 含 量 优化试验,磨矿细度试验结果见图5 。 羹 蔷 露 图5浮选磨矿细度对粗精矿指标的影响 F 嘻5 I n f l u e n c eo ff l o t a t i o ng r i n df i n e n e s s o nr o u g hc o n c e n t r a t ei n d e x 由图5 可以明显看出,随着浮选磨矿细度的提 高,粗精矿铅品位和铅回收率均表现为先升后降,只 是铅的回收率受到细度的影响波动得更加明显。当 磨矿细度为一4 5 ”m 占8 0 %时,粗精矿铅品位和回 收率均达到最高。综合考虑,确定最佳浮选磨矿细 度为一4 5 肚m 占8 0 %。 3 .2 .2 硫化钠用量试验 选矿浮选中回收含铅矿物常用的方法是硫化 法,就是先用硫化钠或硫氢化钠将矿物表面硫化后, 再用长碳链的黄药类捕收剂进行浮选,是已在实际 生产中得到证实的有较好回收效果的方法。 现取铅冶炼渣磁选精矿2 5 0g ,在磨矿细度一4 5 “m 粒级占8 0 %、捕收剂丁基黄药用量为1 0 0g /t 、松醇 油为3 0g /t 的条件下,进行硫化钠用量的优化试验, 试验结果见图6 。 由图6 可知,在一定的用量内随着硫化钠用量 的增大,精矿铅品位和铅的回收率均增加,但当硫化 钠用量超过1O O og /t 时,铅的回收率和品位均下 降,说明硫化钠开始起抑制作用,对浮选产生不利影 万方数据 4 6 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第4 期 响。综合考虑,确定最佳磁选精矿浮选硫化钠用量 为10 0 0g /t 。 术 趔 咯 啦 图6 硫化钠用量对粗精矿指标的影响 F i g .6 I n f l u e n c eo fs o d i u ms u l f i d ed o s a g e o nr o u g hc o n c e n t r a t ei n d e x 3 .2 .3 捕收剂种类试验 浮选捕收剂能够改善矿物表面的疏水性,使矿 物能够粘附于气泡,捕收剂的种类因不同的矿物种 类而彼此差异大,因此找到合适的捕收剂种类十分 重要,对最终的试验指标有重要的意义,捕收含铅矿 物常用的药剂为丁基黄药、乙硫氮、Z 一2 0 0 、丁铵黑 药等。 现取磁选精矿为2 5 0g ,在磨矿细度为一4 5 弘m 含8 0 %、硫化钠用量为1o o Og /t 、捕收剂用量为 1 0 0g /t 、松醇油为3 0g /t 的条件下,进行捕收剂种 类优化试验,磨矿细度试验结果见图7 。 零 邋 廿基 取 图7 捕收剂种类对精矿指标的影响 F i g .7 I n f l u e n c eo fc o l l e c t o rt y p e s o nr o u g hc o n c e n t r a t ei n d e x 由7 可知,精矿品位结果为乙硫氮 丁基黄药 Z 一2 0 0 丁铵黑药,铅回收率结果为丁基黄药 Z 一2 0 0 乙硫氮 丁铵黑药,使用丁铵黑药泡沫过 多,选择性不强,综合考虑,确定采用丁基黄药用于 粗选来回收铅,乙硫氮用于精选来提高精矿铅品位。 3 .2 .4 捕收剂用量试验 捕收剂用量的多与少很大程度上影响精矿铅品 位和铅的回收率。一般情况下,适量的捕收剂可以 提高精矿的指标,而用量过高或过低都会对浮选造 成一定不利影响。取磁选精矿为2 5 0g ,在磨矿细度 为一4 5 肛m 含8 0 %、硫化钠用量为1O O og /t 、松醇油 为3 0g /t 的条件下,进行捕收剂丁基黄药的用量优 化试验,捕收剂用量优化试验结果见图8 。 图8 捕收剂用量对精矿指标的影响 F i g .8 I n f I u e n c eo fc o l l e c t o rd o s a g e o nr o u g hc o n c e n t r a t ei n d e x 由图8 可知,随着捕收剂丁基黄药用量的增加, 铅回收率呈现为升高趋势,但到1 5 0g /t 时趋于稳 定,精矿铅品位先变化不大但此后下降趋势明显,综 合考虑,确定捕收剂丁基黄药的最佳用量为1 5 0g /t 。 3 .2 .5 磁选精矿的开路试验 根据条件试验结果确定最优参数和药剂制度, 按图9 所示流程进行磁选精矿的全流程开路试验, 开路试验结果见表3 。 g f l m i n ;下同 5 0 松醇油1 5 精矿l精矿2尾矿1尾矿2 图9 浮选开路试验流程 F i g .9 F l o w s h e e to ff l o t a t i o nc o m p r e h e n s i v e c o n d i t i o n so p e n c i r c u i tp r o c e s st e s t 万方数据 2 0 2 0 年第4 期郑德胜等从湖南某冶炼厂铅渣中回收铅 4 7 表3浮选开路流程试验结果 T a b l e3R e s u l t so ff l o t a t i o nc o m p r e h e n s i v e c o n d i t i o n so p e n - c i r c u i tp r o c e s st e s t /% 由表3 可知,精选过程后铅较磁选精矿有较大 的富集,尤其精矿1 中铅的品位达到1 5 .4 2 %,但同 时扫选尾矿中含铅还有3 .1 2 %,因此需增加扫选次 数,同时使中矿或者尾矿返回来减少铅损失,以达到 更好的回收效果。 3 .2 .6 铅冶炼渣中铅的回收利用全流程试验 在磁选条件试验和浮选开路试验结果的基础 上,按图l O 所示流程进行了全流程闭路试验,试验 结果见表4 。 图1 0 浮选闭路试验流程 F i g .1 0F l o w s h e e to ff l o t a t i o nc o m p r e h e n s i v ec o n d i t i o n sc l o s e d c i r c u i tp r o c e s st e s t 表4浮选闭路试验结果 T a b l e4R e s u l t so “l o t a t i o nc o m p r e h e n s i v e c o n d i t i o n sc l o s e d - c i r c u i tp r o c e s st e s t /% 由表4 可知,通过对各参数和变量进行优化试 验后采取“磁选 浮选”闭路流程试验,经过“一段磁 选”和“一粗二精二扫中矿返回”可获得铅品位为 1 6 .5 3 %、铅回收率为5 1 .4 2 %的铅精矿产品。 4结论 针对铅冶炼渣的特性,为了实现清洁高效对其 中铅或者其他金属的综合回收,选矿方法之间的联 合使用必将成为提高铅冶炼渣资源利用率的一个重 要研究方向。本文中以湖南某铅冶炼厂火法冶炼产 生的冶炼渣为研究对象,从铅冶炼渣的工艺矿物学 性质分析人手,确定以磁选 浮选工艺的研究开发, 对含铅冶炼渣浮选试验各参数进行优化探讨,形成 结论如下 1 原铅冶炼渣中铅元素含量为3 .3 4 8 %,铁元素 含量也比较高。铅冶炼渣中铅物相主要是金属铅和 硫化铅,其次以硫酸铅、氧化铅等物相存在。铅冶炼 渣中的含铅矿物粒度大都小于2 5 弘m ,分布在脉石 矿物中,属于难选冶炼渣。铅冶炼渣物相比较明显 的矿物为纤锌矿和雌黄铁矿,很大一部分以非晶态 形式存在。 万方数据 4 8 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第4 期 2 磁选对铅有一定的富集作用,表明含铅矿物 与含有磁性的矿物共生在一起,可以通过磁选进行 预先富集。优化磁选条件,确定在磁选磨矿细度为 一7 4 肚m 含量占7 0 %、磁选的磁场强度为40 0 0k A /m 时可获得铅品位为6 .6 7 %、产率为3 7 .8 0 %、铅回收 率为7 5 .6 1 %的磁精矿。 3 对浮选中的参数进行优化试验,最终确定在 浮选磨矿细度为一4 5 ”m 含量占8 0 %时,硫化钠用 量1o O Og /t ,丁基黄药用量1 5 0g /t ,松醇油用量 3 0g /t 的条件下,经“一段磁选”和“一粗二精二扫中 矿返回”的闭路浮选联合工艺流程,使废渣中铅品位 从3 .3 5 %提高至1 6 .5 3 %,获得回收率达5 1 .4 2 %的 铅精矿。可为固废处理行业从铅冶炼渣中回收金属 铅提供参考。 参考文献 [ 1 ] [ 2 ] 李飒,张希柱,李时蓓.我国铅锌冶炼行业环境问题探 讨[ J ] .环境保护,2 0 1 3 ,4 1 7 5 3 5 4 . 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