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世界有色金属 2020年 2月上218 我国复杂多金属硫化矿的磨矿及其浮选工艺研究进展 王泽玉，张文乾，金东汉，朱永涛 （甘肃金徽矿业有限责任公司， 甘肃 陇南 7 4 6 0 0 0 ） 摘 要 铜铅锌多金属硫化矿是我国有色金属矿选矿的重要部分， 由于其复杂的矿物组成和嵌布方式， 一直是有色金 属矿选矿亟待解决的一大难题。 本文从矿石组成、 磨矿工艺以及浮选工艺流程角度出发， 系统地分析整合了复杂多金属 硫化矿矿石的磨矿、 浮选工艺技术现状， 并对该研究方向进行展望。 关键词 复杂多金属矿 ； 矿物组成 ； 磨矿 ； 浮选工艺 中图分类号 T D 9 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 - 5 0 6 5（2 0 2 0 ） 0 3 - 0 2 1 8 - 3 Research Progress on Grinding And Flotation Process of Complex Polymetallic Sulfide Ore in China WANG Ze-yu, ZHANG Wen-qian, JIN Dong-han, ZHU Yong-tao G a n s u J i n h u i Mi n i n g c o . L T D , L o n g n a n 7 4 6 0 0 0 , C h i n a Abstract C o p p e r - l e a d - z i n c p o l y me t a l l i c s u l f i d e o r e i s a n i mp o r t a n t p a r t o f C h i n a s n o n - f e r r o u s me t a l o r e d r e s s i n g . D u e t o i t s c o mp l e x mi n e r a l c o mp o s i t i o n a n d e mb e d d i n g me t h o d , i t h a s a l w a y s b e e n a ma j o r p r o b l e m t o b e s o l v e d i n n o n - f e r r o u s me t a l o r e d r e s s i n g . F r o m t h e p e r s p e c t i v e o f o r e c o mp o s i t i o n , g r i n d i n g p r o c e s s a n d f l o t a t i o n p r o c e s s , t h i s p a p e r s y s t e ma t i c a l l y a n a l y z e s t h e c u r r e n t s t a t u s o f g r i n d i n g a n d f l o t a t i o n p r o c e s s t e c h n o l o g y f o r c o mp l e x p o l y me t a l l i c s u l f i d e o r e , a n d f o r e c a s t s t h e r e s e a r c h d i r e c t i o n . Keywords C o mp l e x p o l y me t a l l i c o r e ; Mi n e r a l c o mp o s i t i o n ; G r i n d i n g ; F l o t a t i o n p r o c e s s 当今社会， 人们对矿产资源的大量需求与资源、 能源的 日渐匮乏两者之间的矛盾愈演愈烈， 基于资源紧迫的当下， 选矿行业响应可持续发展策略， 开阔思维， 优化磨-浮工艺 流程， 提高资源的回收利用率显得尤为重要 [1-3]。 然而， 复杂 多金属硫化矿作为冶炼铜、铅、锌、锡、钨等金属的重要原 料，同时也是金、银等贵金属以及碲、硒、镓等稀土元素的 重要来源 [4]， 却因其矿物组成复杂且有用矿物品位低， 往往 共伴生矿物多，属于典型的复杂难选类矿石 [5， 6]。开展有关 复杂多金属硫化矿的磨矿、 浮选工艺技术进展的研究， 有利 于避免矿物资源的浪费。 本文针对我国复杂多金属硫化矿的 磨矿及其浮选工艺进展进行综述， 以期为实现复杂多金属于 硫化矿选矿水平的进一步提高提供参考。 1 矿石的矿物组成及磨矿特性 1.1 矿石构造及矿物组成特性 复杂多金属硫化矿通常指的是铜铅锌多金属矿，该矿 石绝大部分都产自于矽卡岩型、热液型以及热液充填交代 型矿床 [7]。 其中包含的主要金属硫化矿物包括黄铜矿、 辉铜 矿、 铜蓝、 方铅矿、 闪锌矿、 黄铁矿以及磁黄铁矿等矿物， 同 时也含少量的白铅矿、 铅矾、 菱锌矿和异极矿等氧化铅锌矿 物， 且有菱铁矿、 毒砂等。 金属矿物聚集形态也呈现出多种 不同形态，常见的有团包状、斑点状、星点状、砂粒状以及 浸染状分布 [8]。该矿石中也存在少量的石英、白云母、蛇纹 石、 石榴子石、 方解石、 阳起石、 软玉、 透辉石和高岭石等脉 石矿物， 并且某些情况伴生有金和银等贵金属 [9， 10]。 复杂多金属硫化矿经常呈现出几种矿物相互镶嵌、 致密 共生且嵌布粒度不均匀， 典型的有高铁闪锌矿常与黄铁矿的 共生、 锡石与黄铁矿和绿泥石的共生等其他矿物之间的复杂 嵌布结构。叶从新，李碧平 [11]等人发现华南某铜铅锌矿石 主要发生的矿物构造有细脉状构造、 浸染状构造、 角砾状构 造以及斑点状构造， 方铅矿的嵌布粒度为0.2mm0.03mm， 且与闪锌矿、 黄铁矿发生接触嵌生， 闪锌矿内部有包裹粒装 黄铜矿、 黄铁矿的现象 ； 杨军， 张志忠 [12]等人对某铅锌多金 属矿进行了矿石工艺矿物学研究， 发现该矿石中方铅矿被脉 石交代呈骸晶状且与闪锌矿、 黄铜矿连生紧密， 同时交代闪 锌矿、黄铁矿、毒砂，黄铜矿呈分散状或集合体分布。复杂 多金属硫化矿矿石中矿物的嵌布粒度变化范围大， 其有价组 分的含量浮动范围也比较大 [13]，早期形成的铜铅锌等矿物 易被晚期形成的矿物所替代， 而形成交代构造， 导致其矿石 结构极其复杂且矿物组成也复杂多变 [14]。 因此， 不仅增加了 矿物解离以及选别的难度， 而且有用矿物的回收利用也面临 着巨大的挑战。 基于现有的磨矿、 浮选分离技术条件， 对于此类复杂矿 石的回收利用，我国大多数选矿厂以及相关企业选择回收 铜、铅、锌、硫、金、银、钨、锡等主要矿物，但也会根据具 体矿石的矿物组成以及其品位高低回收其它的有用矿物。 1.2 磨矿特性及技术进展 复杂多金属硫化矿的选别对磨矿作业通常都有着比较 高的要求， 基本都需要高度细磨， 但在磨矿的过程中往往会 出现个别矿物过粉碎以及磨矿能耗大、 成本高的问题 [15]。 矿 物选别的前提条件是各种有用矿物之间的充分解离， 且具有 较好的粒度特性。 一般情况下， 金属矿物与脉石矿物间的机 械强度存在的差异性比较大， 有利于磨矿过程中两类矿物之 间的解离。但是值得注意的是，方铅矿硬度低、性脆，在磨 矿中往往极易过粉碎， 然而常以微细粒嵌布的银矿物则需细 磨来提高单体解离度 [16]， 从而增加了磨矿难度。 因此， 控制 好磨矿程度， 选择合适的磨矿细度在复杂多金属硫化矿的选 别中显得尤为重要。 选择正确的磨矿分级设备、 制定合理的磨矿分级流程直 收稿日期 2 0 2 0 - 0 1 作者简介 王泽玉， 男， 生于1 9 9 0 年， 汉族， 陕西西安人， 选矿助理工程 师， 本科， 研究方向 多金属硫化矿的磨矿和浮选工艺。 万方数据 2020年 2月上 世界有色金属 219 接关系着整个选矿厂的经济效益。李时中 [17]以某地铜铅锌 多金属硫化矿选矿厂为例从矿物回收情况以及能耗、 经济方 面对比研究了集中磨矿-部分混合优先浮选、 分段磨矿-全 浮选、 分段磨矿-优先浮选三种不同磨浮流程方案， 认为当 浮选指标相近时， 对于铜铅锌多金属硫化矿分段磨矿效果突 出。刘飞 [18]以新疆某铜铅锌多金属矿为对象进行了磨矿细 度的研究试验，发现磨矿细度在广泛的粒度范围内 （-200 目5585之间） 精矿中铅、锌品位及回收率总体呈上 升趋势但变化不大，当磨矿细度达到-200目75，回收效 果最佳 ； 陈泉水 [19]对某铜铅锌多金属矿进行了磨矿细度试 验， 得出该矿石的最佳磨矿细度为-0.074mm 82.5， 小于 82.5时三种矿物单体解离程度小， 大于82.5时虽可使各 矿物解离更充分， 但很难抑制易浮的细粒度锌矿物， 增大分 离难度的结论 ； 刘文 [20]等人对青海某多铜低铅锌含量复杂 多金属硫化矿进行了磨矿试验研究， 发现该矿石在磨矿细度 为-0.074 mm 85、 铜铅混合精选的尾矿与扫选精矿兼并 后的再磨细度为-0.037 mm 80的条件下， 结合部分混合 优先浮选流程得到的铜、 铅、 锌矿物品位、 回收率等综合效 果最佳。 在进行复杂多金属硫化矿矿石的磨矿时， 磨矿细度不能 太粗， 但也并非是越细越好， 应该结合矿石性质及其矿物组 成特性， 进行必要的磨矿试验， 从而确定一个最佳的磨矿工 艺流程方案。 复杂难选硫化矿的选别应优先考虑工艺流程灵 活多变的多段磨选， 流程结构及选别顺序可根据相关矿石的 性质及加工艺求适当调整， 才能使经济效益最大化 [21]。 2 复杂多金属硫化矿浮工艺技术进展 随着浮选技术的不断发展与更新， 复杂多金属硫化矿的 浮选原则流程也逐渐丰富了起来， 但是应用中比较常见主要 还是优先浮选、 部分混合浮选、 全浮选、 等可浮等几种流程 [22]。 近几年来处理难选复杂多金属硫化矿浮选原则流程多倾 向于应用优先浮选和部分混合浮选。王周和 [23]等人针对高 铜、 低硫铜陵姚家岭铜铅锌多金属硫化矿进行了选矿试验， 选择优先浮选的原则流程， Z-200和25号黑药分别作为铜 和铅的浮选捕收剂，分别将铜、铅、锌、硫的回收率提高到 了86.86、 62.15、 88.04、 76.09。 刘建华 [24]等人对福 建某铜铅锌多金属硫化矿进行了试验研究， 选择铜铅锌全混 合浮选铜铅混合浮选铜铅分离的浮选工艺流程， 同时用 图1 精矿浮选流程图 万方数据 世界有色金属 2020年 2月上220 [1] 程春枝.复杂铜铅锌多金属硫化矿选矿技术. 中国金属通报 2019年2 期. 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[30] 邱廷省,邱仙辉.铜锌硫化矿浮选分离技术的研究与进展[J].世界有色 金属.200902. 氧化钙和碳酸钠作为铁矿物的抑制剂， 亚硫化钠和硫酸锌作 为闪锌矿的抑制剂， FeSO4Na2SO3CMCNa2SiO3组合 抑制方铅矿的药剂制度， 显著地提高了铜、 铅、 锌的分离回 收效果。 优先浮选流程更多适用于组成相对简单， 原矿品位 较一般多金属复杂硫化矿高， 各类有用金属矿物之间的可浮 性具有较大的差异， 并且嵌布粒度较粗的矿石 [25]。 全浮选浮 选虽然可在一定程度上提高各有用矿物的回收率， 浮选过程 对各矿物的捕收剂、 抑制剂等药剂的要求非常高， 同时全浮 选精矿中各金属矿物可浮性差异很小，很难做得到有效分 离。 复杂多金属硫化矿因其矿物组成复杂多变， 单一的某一 种原则流程在某些选矿场的应用效果往往不理想， 现场大多 会根据矿石性质以及设备现状合理调整浮选工艺流程， 常见 的有类似于两种或两种以上的原则流程结合起来应用，通 常也会制定配套的药剂制度来提高浮选效果。张锦山 [26]等 人采用多种方案的选矿工艺对某低品位铜铅锌锡多金属矿 石进行研究，认为选用铜铅混合浮选-锌硫分离-尾矿选 锡的工艺技术流程有利于回收矿石中的锌、 锡， 该工艺的优 势在于提高浮选中硫化矿的上浮程度，降低硫化矿对锡矿 物选别的影响， 最大化回收了高价值的锡矿石 ； 逄军武， 王 立辉，马龙秋 [27， 28]等人用铜铅混选→铜铅分离→尾矿抑硫 浮锌的流程进行了西藏某高硫铜铅锌硫化矿矿石的浮选试 验研究， 为减小铜铅混浮时对黄铁矿的捕收作用， 铜铅混选 段选用Z-200和乙硫氮作为捕收剂 （Z-200 乙硫氮2 1） ， 选择硫酸锌和硫化钠组合药剂为锌的抑制剂， 铜铅分离 组合抑制剂确定为硫酸锌700g/t、亚硫酸钠2100g/t、硫 化钠200g/t， 此时铜、 铅均获得了比较好的指标 ； 王伟之， 陈丽平 [29]等人采用部分混合优先浮选的原则流程对某复杂 多金属硫化矿进行了选矿试验，选择乙基黄药作为铜铅混 浮段的捕收剂， Zn SO4Na2SO3组合药剂抑制锌矿物，铜 铅分离粗选用K2Cr2O7抑制铅矿物， 脱药剂为活性炭， 锌粗 选CuSO4为锌的活化剂，丁基黄药 （60 g/t） 为锌捕收剂， CaO （1 500g/t） 抑制黄铁矿， 实现了铜、 铅、 锌矿物的有效 分离 ； 邱廷省 [30]等人在铜锌硫化矿的分离中应用CCE组合 抑制剂、硫酸锌、亚硫酸钠共同作用，能有效抑制锌矿物， 也可作为铜离子的去活剂， 在自然pH值的介质中进行铜矿 物的浮选， 利于银矿物的回收。 硫化矿浮选中阴离子捕收剂 主要有黄药、 黑药以及硫氮类， 但根据实际情况， 选矿厂往 往采用的是两种或几种药剂组合的药剂制度。 3 结论与展望 通过对近几年复杂多金属硫化矿磨矿、浮选工艺的分 析， 认为多段磨选具有更强的矿石、 工艺适应性， 在此类复 杂矿石的分选中具有明显的优势。 复杂多金属硫化矿的磨矿 细度应控制在-0.074mm在7585之间，有利于铜铅 锌等矿物的浮选分离。 磨矿工艺应根据不同浮选工艺需要灵 活变化， 从而获得更佳的磨矿效果。 在复杂多金属硫化矿的选矿工艺中， 对于矿物之间可浮 性差异大且品位高的矿石， 推荐采用工艺流程简单的优先浮 选 ； 而对于多数复杂多金属硫化矿， 对矿石性质和加工要求 的适应性更强的部分混合浮选相较于其他原则流程有明显 地优越性。 实际选矿厂更多的采用的工艺流程， 往往会根据 其矿石特性将几种原则流程结合起来应用。 进一步研究新型浮选工艺， 对提高复杂多金属硫化矿的 选别指标具有十分重要的意义。 复杂多金属硫化矿中各矿物 的品位、 回收率与其浮选工艺流程、 药剂制度的优化以及新 型浮选药剂的研发息息相关， 希望未来在以上三个方面能有 关键性的技术突破。 万方数据