低碱度下高硫铅锌矿的无钙浮选分离工艺研究.pdf

2 0 1 9 年第5 期有色金属 选矿部分7 1 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 5 ．0 1 3 低碱度下高硫铅锌矿的无钙浮选分离工艺研究 梁溢强1 ’2 ⋯，刘鹏4 ，宋涛1 ’2 ”，阚赛琼1 ’2 ’3 1 ．昆明冶金研究院，昆明6 5 0 0 3 l ； 2 ．云南省选冶新技术重点实验室，昆明6 5 0 0 3 1 ； 3 ．共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术国家重点实验室，昆明6 5 0 0 3 1 ； 4 ．彝良驰宏矿业有限公司，云南昭通6 5 7 6 0 2 摘 要为了解决高硫铅锌矿分离时石灰用量大的问题，结合工艺矿物学，对云南某高硫铅锌矿进行了选矿试验研究。 试验结果表明，在低碱度的情况下 p H 值 9 采用I 。Y 一2 可以较好地抑制黄铁矿。闭路试验可获得铅精矿含铅6 1 ．1 3 ％，铅回 收率8 8 ．4 0 ％，铅硫分离铅作业回收率9 1 ．7 5 ％，硫精矿含铅1 ．6 6 ％，含锌2 ．7 6 ％，铅回收率7 ．9 5 ％，锌回收率5 ．1 9 ％．实现了 铅硫的高效分离，对该类矿山的开发提供新思路。 关键词浮选；硫抑制剂；铅硫分离；低碱度 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 19 0 5 0 0 7 1 0 5 S t u d yo nC a l c i u m - f r e eI o nF l o t a t i o nP r o c e s sf o rS e p a r a t i o no fH i g hS u l f u r L e a d - z i n cO r e sa tL O WB a s i c i t y L I A N G Y i q i a n 9 1 ’2 ’3 ，L I U P e n g4 ，S O N GT a o ’2 ’3 ，K A NS a i q i o n g 7 ，2 3 】．K u n m i n gM e t a l l u r g i c a lR e s e a r c hI n s t i t u t e ，K u n r n i n g6 5 0 0 3 1 ，C h i n a ； 2 ．Y u n n a nK e yL a b o r a t o r yf o rN e w T e c h n o l o g yo fB e n e f i c i a t i o na n dM e t a l l u r g y ， K u n m i n g6 5 0 0 3 1 ，C h i n a ；3 ．S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fP r e s s u r eHy d r O m e t n } l u r g i c n lT e c h n o l o g y o fA s s o c i a t e dN o n f e r r o u sM e t a lR e s o u r c e s ，K u n m i n g6 5 0 0 3 1 ，C h i n a ； 4 ．Y i l i a n gC h i h o n gM i n i n gC o ．L t d ．，Z h a o t o n gY u n n a n6 57 6 0 2 。C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt os o l v et h ep r o b l e mo f1 a r g ea m o u n to fl i m ei nt h es e p a r a t i o no fh i g h s u l f u rl c a d z i n co r e ，c o m b i n e dw i t hp r o c e s sm i n e r a l o g y ，r e s e a r c ho nt h em i n e r a lp r o c e s s i n go fah i g h s u l f u rl e a d z i n c m i n ei nY u n n a nw a sc a r r i e do u t ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a t u s i n gL Y 一2a sap y r i t ed e p r e s s a n t ，i nt h ec a s eo f l o wa l k a l i n i t y p H2 9 ，p y r i t ec o u l db ed e p r e s s e db e t t e r ．T h r o u g hc l o s e d c i r c u i tt e s t 。t h el e a dg r a d ea n d r e c o v e r yo fl e a dc o n c e n t r a t ew e r e6 1 ．1 3 ％a n d8 8 ．4 0 ％，a n dl e a do p e r a t i o nr e c o v e r yw a s9 1 ．7 5 ％i nl e a d s u l f u rs e p a r a t i o n ；S u l f u rc o n c e n t r a t ec o n t a i n sl e a d1 ．6 6 ％，z i n c2 ．7 6 ％，w i t hl e a dr e c o v c r yo f7 ．9 5 ％a n d z i n cr e c o v e r yo f5 ．19 ％，w h i c hr e a l i z e dt h eh i g he f f e c t i v es e p a r a t i o no fl e a da n ds u l f u r 。a n dp r o v i d e dan e w i d e a sf o rt h ed e v e l o p m e n to ft h i st y p eo fm i n e ． K e yw o r d s f l o t a t i o n ；d e p r e s s a n tf o rp y r i t e ；l e a ds u l f u rs e p a r a t i o n ；l o wb a s i c i t y 铅锌矿作为重要的有色金属矿产资源在国民经 济中具有重要作用，金属铅、锌广泛应用于电气工 业、机械工业、军事工业、冶金工业、化学工业、轻工 业和医药业等领域。此外，铅金属在核工业、石油工 业等部门也有较多的用途。我国的铅锌资源非常丰 富，但是铅锌矿矿物类型复杂，共伴生元素较多，贫 矿多，富矿少，因此在开采时应尽可能地考虑综合回 收有用矿物，使资源得到充分利用。高硫多金属矿 山都面临的共性问题是有价金属矿物与黄铁矿的浮 选分离，分离效果直接影响主金属精矿的品位及回 收率[ 1 。2 ] 。高硫铅锌矿常常采用石灰作为黄铁矿的 抑制剂，主要存在以下几个问题第一，石灰用量大， 由于含硫高，其石灰用量一般在6 ～1 0k g ／t ，造成管 道结巴、后续金属矿物活化困难及生产操控难与指 标波动大等弊端；第二，使用大量石灰导致回水中 C a 抖含量高和p H 值高，回水处理时需要添加大量 的硫酸和碳酸钠，导致回水的处置成本高，同时高碱 环境造成稀贵金属回收率低；第三，石灰存在一定的 收稿日期2 0 1 9 - 0 4 2 9修回日期2 0 1 9 - 0 72 0 作者简介梁溢强 1 9 8 2 - - ，男，广东佛山人，高级工程师，主要研究矿浆环境对有色金属矿石浮选行为研究。 万方数据 7 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 环保影响，生产过程中对工人的职业健康危害大。 为了加快转变矿业发展方式，提升矿业整体形象，开 展高硫铅锌资源选矿关键技术研究是该类矿山当前 势在必行之举。 1 矿石性质 原矿采自云南彝良，其多组分分析结果见表1 。 对其进行x _ 射线衍射分析和偏光显微镜镜下观察统 计后，得到其矿物组成及相对含量结果见表2 。 矿石中有硫化物、碳酸盐、氧化物、硅酸盐四类 1 4 种矿物。硫化物为主要成分，约占8 5 ．1 3 ％；碳酸 表1 T a b l e1 盐次之，约占1 1 ．4 3 ％；氧化物约占2 ．2 1 ％；硅酸盐 约占1 ．2 3 ％。铅主要以独立矿物的形式赋存在方铅 矿 8 5 ．9 8 ％ 、灰硫砷铅矿 1 1 ．0 7 ％ 、车轮矿 2 ．9 4 ％ 中。锌主要以独立矿物的形式全部赋存在 闪锌矿。方铅矿主要与黄铁矿、闪锌矿、灰硫砷铅矿 连生，共有表面积比例分别为1 3 ．5 1 ％、5 ．7 5 ％、 1 ．1 1 ％，自由表面积比例为7 7 ．0 2 ％。闪锌矿主要与 黄铁矿、方铅矿连生，共有表面积比例分别为 6 ．2 4 ％、0 ．9 70 A ，闪锌矿的自由表面积比例为 9 0 ．0 4 ％。从结果看出，铅锌矿物的自由表面积较 高，其主要与黄铁矿连生[ 3 ] 。 原矿多组分分析 T h er e s u l t so fm u l t i e l e m e n ta n a l y s i so fr a wo r e ／0 A 2 试验结果与讨论 根据矿石的性质不同，常见的高硫铅锌矿浮选 工艺流程有铅锌硫顺序优先浮选流程、铅硫混选一 锌浮选流程、铅硫锌混浮再分离等三种主要工艺流 程[ 4 ] 。根据该矿的工艺矿物学特点分析，针对其硫 高、锌高的特点，结合方铅矿、闪锌矿和黄铁矿的天 然可浮性[ 5 卅，在初步探索的基础上，最终选择采用 部分等可浮工艺流程处理该矿先铅硫混选一铅硫 分离一再选锌。通过前期试验，确定了采用两次粗 选一两次扫选一两次精选一两次脱锌扫选来获得铅 硫混合精矿，试验流程见图1 。试验重点为铅硫混合 精矿进行低碱度的无钙浮选分离。 2 ．1 硅酸钠用量试验 硅酸钠是浮选中常用的分散剂。其溶于水后会 变成无机胶体，既可以对石英等硅酸盐矿物进行抑 制，也可以改善浮选泡沫的黏度，由于使细粒矿物均 匀分散，还可以为获得高品位的精矿提供条件。为 此进行硅酸钠的用量试验，试验流程见图2 ，试验结 果见图3 。 从图3 可以看出，随着硅酸钠用量的增加，铅品 位逐步升高，铅作业回收率先增加后减少，当硅酸钠 的用量大于10 0 0g ／t 时，铅的回收率明显下降。因 此，为了保证铅精矿有较高的铅回收率，最终选择硅 酸钠的用量为10 0 0g ／t 。 2 ．2 氢氧化钠用■试验 根据浮选理论和实践经验可知，黄铁矿是可浮性 较好的易浮矿物，其在p H 值小于6 的酸性环境下，天 然可浮性很好，但在p H 值大于6 的弱酸或者碱性环 境下，其天然可浮性变差[ 5 ] 。为了较好地抑制黄铁 矿，需要保证矿浆的p H 值大于8 。为了降低矿浆中 的C a 2 ，采用氢氧化钠调整矿石的p H 值，固定硅酸 钠的用量为10 0 0g ／t ，采用组合抑制剂L Y - 1 替代石 灰，用量为4 0 0g ／t ，采用乙硫氮5g ／t 进行氢氧化钠用 量试验，试验结果见图4 。从图4 可以看出，随着氢氧 化钠用量的增加，铅品位缓慢升高，当氢氧化钠为8 0 0 g ／t p H 值为9 时，选铅的作业回收率达到最大值 9 1 ．9 7 ％，超过该用量，铅的回收率有了明显的下降。 因此，采用氢氧化钠8 0 0g ／t 较为适宜。 2 ．3 抑制剂种类试验 根据前人的不断探索和研究，现在工业生产中 黄铁矿的抑制剂主要分为石灰、氰化物、氧化还原 剂、有机抑制剂和无机抑制剂[ 7 书] 。本文中的L Y 系 列抑制剂是亚硫酸钠及其络合物，D 5 4 1 是高分子有 机抑制剂，固定硅酸钠用量10 0 0g ／t ，氢氧化钠用量 8 0 0g ／t ，乙硫氮用量5g ／t 进行抑制剂种类试验。其 中石灰用量20 0 0g ／t 不加氢氧化钠 ，L Y _ 1 的用量为 4 0 0g ／t ，L Y - 2 的用量为5 0 9 ／t ，D 5 4 1 用量为10 0 0g ／t ， 万方数据 2 0 1 9 年第5 期梁溢强等低碱度下高硫铅锌矿的无钙浮选分离工艺研究 7 3 原矿药剂用量单位矾； 搅拌、浮选时间单位r a i n ，下同 【 - 7 4 斗m 占7 0 ％ 、√ 3 ≥I I | 硫酸锌9 0 0 1 l 乙基黄药5 精I 选l I 肯3 铅硫混合精矿 3 g 硫酸锌8 0 0 1 k 乙基黄药2 0 I I 松醇油2 0 铅硫I 粗选Ⅱ 3 3 铅硫浮选尾矿 图1铅硫混合精矿生产浮选工艺流程图 F i g ．1 B e n e f i c i a t i o nf l o w s h e e to fL e a da n dS u l p h u rm i xc o n c e n t r a t e 铅硫混合精矿 3 硅酸钠3 0 0 3 ≥ 石灰2 0 0 0 1 ．5 乙硫氮5 铅硫分 离粗选 铅精矿 硫精矿 图2 硅酸钠用量试验流程图 F i g ．2 T h ef l o w s h e e to fs o d i u ms i l i c a t ed o s a g e 一； 硅酸钠用量地t - 1 图3 硅酸钠用量试验结果 9 4 ．∞ 9 3 ．5 0 9 1 ．∞ 9 0 ．0 5 F i g ．3 T h er e s u l t so fs o d i u ms i l i c a t ed o s a g e 硫代硫酸钠的用量为15 0 0g ／t 。试验的结果见图 5 。从图5 可以看出，采用石灰、L Y 一2 和硫代硫酸钠 时，铅作业回收率较高 作业回收率都在9 3 ％左右 ， 采用L Y 一1 获得的铅精矿铅品位最高。由于L Y 一2 的用量较低，相对成本最低，因此采用L Y - 2 进行以 下试验。 氢氧化钠用量， g t - 1 图4 氢氰化钠用量试验结果 F i g ．4 T h er e s u l t so fs o d i u mh y d r o x i d ed o s a g e 2 ．4 抑制剂用量试验 为了确定L Y 一2 最佳的用量，进行L Y 一2 的用量 试验，试验结果见图6 。 X O 甄2，●药M 锌黄油 酸基醇●硫乙松蛊 毯∞瓤 枣、堪磕睾 oP、静】III苴血平 ∞ 铂 ∞ ∞ 蛆 s } s 虬 opa咯嗣争 万方数据 7 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 从图6 可以看出，随着L Y 一2 用量的增加，铅精 矿中铅的品位缓慢升高，铅回收率大幅下降，这表明 该抑制剂对黄铁矿抑制的同时，也会对铅矿物的上 浮有一定的影响，较大的L Y 一2 用量将不利于铅矿物 高效的回收。综合考虑，采用4 0g ／t 的L Y 一2 进行 以下试验。 1 0 0 8 0 堡 帮6 0 求 } Ⅲ 加 2 0 0 匿 P b 最I 程 P b 匣I 啦率 匡匡蓁縻蓁 石灰L Y 一1 L Y 一2D 5 4 1 硫代硫酸钠 抑制剂种类 图5 抑制剂种类试验结果 F i g ．5 T h er e s u l t so fd e p r e s s o rt y p e L Y - 2 用量／ g t “ 图6L Y 一2 用量试验结果 F i g ．6 T h er e s u l t so fL Y 一2d o s a g e 罨 蔷 窜 2 ．5 捕收剂种类试验 不同的捕收剂的捕收能力和选择性差异较大， 对铅的浮选影响较大，为此进行了四种不同捕收剂 的最佳用量对比。其中乙硫氮的用量为5g ／t ，乙基 黄药的用量为6g ／t ，2 5 ”黑药的用量为1 5g ／t ，苯甲 酰硫氨酯用量为8g ／t ，试验结果见图7 。试验结果 表明，采用乙基黄药作为铅的捕收剂，铅的回收率最 高，但其铅品位略低。考虑到前后药剂一致，对后续 的回水效果影响更小，故选择乙基黄药进行后续 试验。 图7 捕收剂种类试验 F i g ．7 T h er e s u l t so fc o l l e c t o rt y p e 2 ．6 闭路试验 根据条件试验，最终进行了如图8 的小型浮选 闭路试验，试验结果见表3 。 表3全流程闭路试验结果 T a b l e3R e s u l t so ft h el o c k e d c y c l et e s t ／％ 从表3 可以看出，铅精矿含铅6 1 ．1 3 ％，铅回收 率8 8 ．4 00 A ，硫精矿含铅1 ．6 6 ％，铅回收率7 ．9 5 ％。 锌精矿含锌5 2 ．6 7 ％，锌回收率9 1 ．0 8 ％。铅锌硫都 得到了较好的回收。 3结论 1 工艺矿物学表明，矿石主要是硫化矿物，有价 金属主要是铅锌，可伴生回收银。方铅矿自由表面 积比例为7 7 ．0 2 ％，主要与黄铁矿、闪锌矿等连生。 锌矿物的嵌布粒度较粗，主要与黄铁矿连生。 2 结合矿石性质和各目的矿物的可浮性差异， 通过探索试验对比后，采用两次粗选一两次扫选一 两次精选一两次脱锌扫选来获得铅硫混合精矿。对 铅硫混合精矿进行低碱度的无钙浮选分离试验研 究。最终可获得铅精矿含铅6 1 ．1 3 ％，含锌5 ．3 6 ％， 铅回收率8 8 ．4 0 ％，锌回收率3 ．0 5 ％；硫精矿含铅 1 ．6 6 ％，含锌2 ．7 6 ％，铅回收率7 ．9 5 ％，锌回收率 5 ．1 9 ％；锌精矿含铅0 ．6 4 ％，含锌5 2 ．6 7 ％，铅回收 率2 ．8 2 ％，锌回收率9 1 ．0 8 ％。 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 如 ∞ 如 加 m 0 ％，犟略率 万方数据 2 0 1 9 年第5 期梁溢强等低碱度下高硫铅锌矿的无钙浮选分离工艺研究 7 5 原矿 图8闭路试验流程图 F i g ．8 F l o w s h e e to fl o c k e d c y c l et e s t 3 在低碱度下，采用新型黄铁矿抑制剂L Y 一2 替 代石灰，可以保证获得较好的铅硫分离效率。该药 剂既可避免石灰的使用，减少了矿浆中C a 2 的含 量，也可为后续的回水处理简化流程和降低成本。 参考文献 [ 1 ] 朱加乾，黄丽亚，陈波．某高硫铅锌多金属矿选矿工艺试 验[ J ] ．现代矿业，2 0 1 8 9 1 5 ． [ 2 ] 马龙秋，周世杰，李阔．内蒙古某高硫铜铅锌多金属矿浮 选试验[ J ] ．金属矿山，2 0 1 2 7 7 1 7 5 ． [ 3 ] 李磊，王明燕．青海某铅锌硫多金属矿工艺矿物学研究[ J ] ． 尾矿 有色金属 选矿部分 ，2 0 1 5 1 4 - 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