栖霞山银铅锌矿高浓度浮选技术的研究与应用.pdf

2 0 1 8 年第5 期 有色金属 选矿部分．4 3 ． 一 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 l - 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 5 ．0 0 9 栖霞山银铅锌矿高浓度浮选技术的研究与应用 赵志强1 ，缪建成2 ，贺政1 ，罗科华1 ，马斌2 1 ．北京矿 台科技集团有限公司矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 ； 2 ．南京银茂铅锌矿业有限公司，南京2 1 0 0 3 3 摘 要常规浓度和高浓度浮选条件下浮选药剂用量、浮选时间对浮选指标影响的试验结果表明，高浓度浮选 不仅有利于银、铅、锌、硫选别指标的提高，而且大幅降低了选矿药剂的用量、缩短了浮选时间。该技术应用于工业后， 银、铅、锌、硫金属 元素 回收率分别提高了9 、1 ．8 4 、2 ．5 3 、1 0 ．9 5 个百分点；年新增销售额21 8 4 万元、新增利润16 3 8 万元、新增税收5 4 6 万元。该关键技术不仅成为矿山实现选矿废水零排放的重要环节，同时大幅提升了企业的经济效 益，为国内同类型矿山实现清洁生产提供了理论和实践指导。 关键词银铅锌多金属矿；高浓度浮选技术；浮选速率；清洁生产；矿浆体积 中图分类号T D 9 5 2 ．2 ；T D 9 5 2 ．3 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 l - 9 4 9 2 2 叭8 0 5 删3 旬6 T h eR e s e a r c ha n dA p p l i c a t i o no fH i g hC o n c e n t r a t i o nF l o t a t i o nT e c h n o l o g y o ft h eS i l v e rB e a r i n gL e a d ．z i n cO r ei nQ i x i aM o u n t a i n z H A Oz h 均t c m g i ，M l A oj t n n c h e n 9 2 ，H Ez h e n g J ，L U oK e h 眦J ，M AB 衍 0 1 ．s t m eK e ，L 曲o r m o r y 可M 讥e m lP r o c e s s 流g ，B G R l M MT e c h 聃t o g yG r o u p ，B e 谤i n g1 0 2 6 2 8 ，C h i n 叭 2 ．№彬昭H 肼m o 厶Ⅱd 一五船膨n i 增c o ．，儿d ，№，彬凡g2 J D ∞3 ，观流o A b s t r a c t T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so ft h ei n n u e n c eo fn o t a t i o na g e n t sa n dn o t a t i o n “m eo nn o t a t i o ni n d e x e s u n d e rn o 瑚a lc o n c e n t I a t i o na n dh i g hc o n c e n t m t i o nn o t a t i o ni n d i c a t et h a t ，T h eh i g hc o n c e n t r a t i o no fn o t a t i o ni sn o t o n l yb e n e 6 c i a lt ot h ei m p m V e m e n to fs e p a m t i n gi n d e xo fs i l v e r ，l e a d ，z i n ca n ds u l f u r ，b u ta l s o 铲e a t l yr e d u c e st h e a m o u n to fd r e s s i n ga g e n ta n ds h o r t e nt h en o t a t i o nt i m e ．T h er e c o v e r yr a t eo fs i l v e r ， l e a d ， z i n ca n ds u l f u r e l e m e n t w a si n c r e a s e db y9 ，1 ．8 4 ，2 ．5 3a n d1 0 ．9 5p e r c e n t a g ep o i n t sr e s p e c t i v e l ya f t e rt h et e c h n o l o g yw a s a p p l i e dt oi n d u s t r y ． T h ea n n u a ls a l e sv o l u m ew a s2l8 ．4m i l l i o ny u a n ，t h en e wp r 0 6 tw a s16 ．3 8m i U i o ny u a n ，a n d t h en e wt a xr e V e n u ew a s5 ．4 6m i l l i o ny u a n ．T h i sk e yt e c h n o l o g yn o to n l yb e c o m ei m p o r t a n tp a r ti nm i n i n gm i n e r a l p r o c e s s i n gw a s t e w a t e rz e r 0e m i s s i o n s ， b u ti m p m v e de n t e 叩r i s e7 se c o n o m i cb e n e n t sa tt h es a m et i m e ，f o rt h e d o m e s t j cs a m e ￡y p em i n et or e a l i z ec l e a np m d u c t j o np m v i d e st h et h e o r e t j c a la n dp r a c t i c a lg u i d a n c e ． A b s t r a c t c o m p l e xs i l V e rb e a r i n gl e a d - z i n co r e ； h i g hc o n c e n t r a t i o nn o t a t i o nt e c h n o l o g y ； n o t a t i o nr a t e ； c l e a n e rp r o d u c t i o n ；v o l u m eo fs l u H y 栖霞山银铅锌矿隶属于南京银茂铅锌矿业有限 公司，始建于1 9 5 7 年1 1 月。北邻长江，西靠南京长 江四桥，毗邻国家4 A 级南京栖霞山风景区，是华东 地区最大的铅、锌有色金属矿山，已探明和经批准开 采的铅锌地质储量近20 0 0 万t ，并伴生A u 、A g 、S 、 F e 、M n 、c u 等有价元素。由于地处风景区内，不能 建设尾矿库，因此，尾矿和选矿废水必须实现零排 放，否则矿山将无法生存。针对该难题经过多年技 术攻关，创新性开发出高浓度浮选技术并成功应用 于工业实践，该技术的成功应用不仅保证了本体原 液的快速回用、大幅降低了末端废水的处理量，从而 较为经济的实现了选矿废水零排放，而且还大幅提 高了主金属回收率、降低了选矿成本、提升了企业的 经济效益，为矿山的可持续发展提供了技术保障。 1 矿石性质 该矿石富含金、银、铅、锌、硫、铁等有价金属 元素 ，原矿密度3 ．7 2 ∥e m 3 ，属于典型的高硫复 基金项目“十二五”国家科技支撑计划 2 0 1 5 B A B 0 2 8 0 l 、2 0 1 5 B A B l 3 8 0 2 ；国家自然科学基金资助项目 5 1 6 3 4 0 0 9 收稿日期2 0 1 8 _ 0 1 ．3 1修回日期2 0 1 8 - 0 8 1 4 作者简介赵志强 1 9 8 3 一 ，男，山东临沂人，硕士，高级工程师，主要从事稀贵金属以及复杂难处理多金属矿矿物加工技术研究。 万方数据 4 4 有色金属 选矿部分2 叭8 年第5 期 杂银铅锌多金属矿，原矿中铅矿物绝大部分为方铅 矿，微量的铅矾；锌矿物绝大部分为闪锌矿，微量的 菱锌矿；铜矿物主要为黄铜矿，其次为黝铜矿；硫矿 物绝大部分为黄铁矿；铁矿物主要为菱铁矿、磁铁 矿，其次为褐铁矿、赤铁矿；含银矿物主要为黝铜矿， 另外有微量的辉银矿、银金矿等；原矿中还有少量的 菱锰矿、毒砂、磁黄铁矿、铜蓝、白铁矿、钛铁矿等。 非金属矿物主要为石英、含锰白云石，其次为含锰方 解石、白云母，少量的高岭石、钠长石，微量的金红 石、榍石、磷灰石、萤石、有机碳等。 表1 T a b l e1 方铅矿、闪锌矿和黄铁矿的嵌布粒度都较粗， 7 4 斗m 粒级中，各占8 0 ．3 8 ％、9 0 ．0 3 ％和8 7 ．6 1 ％； 闪锌矿的嵌布粒度最粗，其次为黄铁矿，方铅矿嵌布 粒度最细。只要磨矿细度合适，可以较好的回收矿 石中的铅、锌，但由于方铅矿和闪锌矿嵌布关系较为 紧密，且方铅矿、闪锌矿与黄铁矿的嵌布关系也较为 紧密，对铅、锌、硫的分选造成一定影响。原矿多组 分分析结果见表1 ，主要矿物组成及相对含量见 表2 。 原矿多组分分析结果 M u l t i c o m p o s i t i o na n a l y s i so fr u n - o f - m i n eo r e 勺e 塑坌垒 垒g ”皇 兰 竺垒 竺垒 竺竺 竺坚鲤 含量 1 ．1 27 0 ．7 00 ．1 6 4 ．2 5 6 ．6 22 8 ．9 52 3 ．8 03 ．3 5O ．0 90 ．0 l l1 2 ．6 01 ．1 95 ．9 21 ．2 2 1 单位为g ／t ，下同。 表2主要矿物组成及相对含量 T a b l e2M a i nm i n e r a lc o m p o s i t i o na n dr e l a t i v e c o n t e n t／％ 2 高浓度浮选试验研究 栖霞山银铅锌多金属矿采用铅锌硫顺序优先浮 选工艺，铅、锌、硫浮选浓度分别为3 3 ％、2 7 ％、 2 2 ％，选矿厂全部废水经过净化处理后直接返回磨 矿作业，因此，水处理成本较高，很大程度上影响了 企业的经济效益。为减少废水处理量、降低水处理 成本，提出废水分质回用技术，该技术不仅可以大幅 降低废水处理量，还可以降低选矿药剂的损耗。但 该技术应用过程中的一个必要环节是需要分段增加 浓缩作业，浓缩试验表明，旋流器溢流浓缩后其矿浆 浓度可以从3 3 ％提高到5 0 ％左右，而如果可以实现 在5 0 ％浓度条件下直接浮选，可以大幅降低新鲜水 的使用，从而可以实现选矿厂水平衡，为实现选矿废 水零排放奠定基础。为此，本次试验开展了3 3 ％和 5 0 ％两个浓度条件下的浮选试验研究。 2 ．1 银铅粗选捕收剂用量试验 首先，针对银铅粗选作业，进行了3 3 ％和5 0 ％ 两种矿浆浓度条件下的银铅粗选捕收剂用量试验， 其试验工艺流程见图1 ，试验结果见图2 。 药剂用量单位 药剂搅拌及浮 下同 银铅粗精矿铅尾矿 图1 银铅粗选捕收剂用量试验工艺流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fs i l v e r l e a dr o u g h e r c o l l e c t o rd o s a g et e s t 从图2 可以看出，银铅粗精矿中银和铅的回收 率随银铅捕收剂B K 9 0 6 用量的增加而提高。在 3 3 ％浮选浓度条件下，当B K 9 0 6 用量达到9 0 ∥t 时，可获得相对较高的银、铅回收率，继续增加捕收 剂用量，回收率增加幅度较小；而在5 0 ％浮选浓度 条件下，当B K 9 0 6 用量仅为6 0 ∥t 时，即可获得较 高的银、铅回收率，继续增加其用量，银和铅的回收 率变化不大，但铅的品位下降明显。综合比较3 3 ％ 和5 0 ％两个浮选浓度条件下银、铅回收率和铅品位 以及银铅捕收剂B K 9 0 6 的用量，后者在捕收剂用量 降幅超过3 0 ％、铅品位基本相近的情况下，获得了 更高的银和铅的回收率。 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 赵志强等栖霞山银铅锌矿高浓度浮选技术的研究与应用 4 5 图2 银铅粗选捕收剂用量试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fs i l v e r l e a dm u g h e r c o l l e c t o rd o s a g et e s t 2 ．2 银铅浮选时间试验 为考察矿浆浓度对银铅矿物浮游速率的影响，进 行了3 3 ％和5 0 ％两个浮选浓度条件下的浮选时间试 验，其试验工艺流程见图3 B l 涨9 0g ／t 对应3 3 ％浮 选浓度、6 0g ／t 对应5 0 ％浮选浓度 ，试验结果见图4 。 呱矿 泡沫 图3 浮选时间试验工艺流程 F i g ．3 F l o w s h e e to fn o t a t i o nt i m et e s t 从图4 可以看出，5 0 ％浮选浓度条件下，银、铅 矿物上浮速率均大幅提高，浮选时间为2m i n 时，银 和铅的回收率与3 3 ％浮选浓度条件下4m i n 所获得 银、铅回收率基本一致，因此，高浓度浮选条件下，可 大幅缩短浮选时间。 2 ．3 锌粗选捕收剂用量试验 3 3 ％和5 0 ％两个浓度条件下锌粗选捕收剂用 量试验工艺流程见图5 ，试验结果见图6 。 从图6 可以看出，锌粗精矿中锌的回收率随丁 基黄药用量的增加而提高，而锌的品位则随之降低。 孚选时问／n 图4 浮选时间试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fn o t a t i o nt i m et e s t 给矿 2 石灰渊p H 值 1 2 ‘ 2 硫酸铜㈣} 2 丁基黄药变 锌粗选 图5 锌粗选捕收剂用量试验工艺流程 F i g ．5 F l o w s h e e to fz i n cr o u g h e r 1 0 l l e c t o r d o s a g et e s t _ Jj 【疆弱川；进7c ‘【’ 图6 锌粗选捕收剂用量试验结果 F i g ．6 R _ e s u l t so fz i n cr o u g h e rc o U e c t o rd o s a g et e s t 3 3 ％和5 0 ％两个浓度条件下所对应较佳捕收剂用 量分别为1 0 0g ／t 和8 0 ∥t ，且后者所获得锌回收率 更高，因此，高浓度条件下可获得更高的锌回收率， 同时锌粗选捕收剂用量可降低2 5 ％。 2 ．4 硫粗选捕收剂用量试验 3 3 ％和5 0 ％两个浓度条件下硫粗选捕收剂用 量试验工艺流程见图7 ，试验结果见图8 。 万方数据 4 6 有色金属 选矿部分2 叭8 年第5 期 图7 硫粗选捕收剂用量试验工艺流程 F i g ．7 F l u w s l l e e to fs u Ⅱ、u rr o u g l l e r c o U e c t o rd o s a g et e s t 从图8 中可以看出，硫粗精矿中硫的回收率随 丁基黄药用量的增加而提高，而硫的品位则有所 降低。3 3 ％和5 0 ％两个浓度条件下所对应较佳捕 收剂用量分别为1 0 0g ／t 和8 0g ／t ，且后者无论是 硫的品位还是回收率均高于前者，因此，高浓度更 有利于硫的浮选，且硫粗选捕收剂用量可降 低2 5 ％。 2 ．5 全流程闭路试验 在条件试验优化基础上，分别进行了3 3 ％和 表3 T a b l e3 图8 硫粗选捕收剂用量试验结果 F i g ．8 R e s u l t so fs u h rr o u g h e r c o U e c t o rd o s a g et e s t 5 0 ％两种浮选浓度条件下的全流程闭路试验，试验 采用银铅异步混合浮选一锌硫顺序优先的工艺流 程，其中银铅浮选作业采用两次粗选、两次扫选、三 次精选顺序返回工艺；锌硫浮选作业则均采用一次 粗选、两次扫选、两次精选顺序返回工艺，最终分别 获得银铅精矿、锌精矿和硫精矿等三种精矿产品，闭 路工艺指标和药剂用量分别见表3 和表4 。 闭路试验指标 I n d i c a t o ro fc l o s e d c i r c u i tt e s t／％ 表4闭路试验主要药剂用量 7 r a b l e4M a i nr e a g e n td o s a g eo fc l o s e d c i r c u i tt e s t ／％ 从表3 和表4 中试验指标和主要药剂用量分析 来看，5 0 ％浮选浓度条件下，其银、铅、锌、硫回收率较 3 3 ％浮选浓度分别提高5 ．0 8 、3 ．0 8 、1 ．1 3 、1 ．3 6 个百分点 且精矿品位基本相近，同时药剂成本降低3 ．5 9 形t 。 综合比较来看，采用高浓度浮选，不仅可以获得更高 的金属回收率，同时还有利于降低药剂成本。 3工业应用 选矿试验研究的成功为选矿厂进行技术改造提 供了理论依据，南京银茂铅锌矿业有限公司通过增 加原矿浓缩、锌尾浓缩、尾矿浓缩系统，改造铅、锌、 硫、锰选别流程和设备，实现了浓缩废水优先直接回 ⋯％％蚪睨㈨呈呈晰甜睨洲 冰、辟擎丑谤 篡一 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 赵志强等栖霞山银铅锌矿高浓度浮选技术的研究与应用．4 7 ． 一 用和高浓度选矿，并通过建设末端废水适度处理系 统，实现选矿废水全部回用。矿山实现清洁生产的 同时，铅、锌、硫、银、锰回收率显著提高。改造后原 则工艺流程、技术指标分别见图9 和表5 。 从表5 中可以看出，高浓度浮选技术应用后，铅、 锌、硫品位分别提高3 ．1 、3 ．1 5 和1 0 ．1 个百分点，银、 铅、锌、硫回收率分别提高9 ．0 、1 ．8 4 、2 ．5 3 、1 0 ．9 5 个百 分点；浮选机数量减少一半，选矿电耗和选矿成本分 别降低了2 5 ．3 6 和1 5 ．5 8 个百分点，1t 原矿减少新鲜 水使用量为5 ．1 2t ，降低幅度达9 5 ．1 7 ％。 栖霞山银铅锌多金属矿选矿厂技术改造和新技 术应用后，年增加银、铅、锌、硫金属 元素 量分别 为22 0 5k g 、1 0 5t 、1 3 1 ．2 5t 、1 78 5 0t ；节约选矿成本 22 2 7 ．5 万形年；实现年新增销售额21 8 4 万元、新 增利润16 3 8 万元、新增税收5 4 6 万元。 表5 T a b l e5 原矿 图9 选矿厂改造后原则工艺流程 F i g ．9 F l o w s h e e to ft h ep l a n t 撕e rr e f 0 珊e d 高浓度浮选技术应用前后指标对比 C o m p a r i s o no fi n d e x e sa f t e rt h ea p p l i c a t i o no fh i g hc o n c e n t r a t i o nn o t a t i o nt e c h n o l o g y 4 机理分析与探讨 高浓度浮选技术在栖霞山银铅锌多金属矿工业 应用获得成功，其机理分析与探讨如下 1 对于密度较高的矿石，增加矿浆浓度有利于 其浮选回收率的提高。栖霞山银铅锌多金属矿矿石 密度高达3 ．7 2k g ／m 3 、金属矿物量高达6 0 ％以上， 与一般矿石相比，同等质量浓度条件下矿浆体积浓 度相对要低的多，而在一定范围内，提高矿浆体积浓 度有利于浮选回收率的提高。 2 在一定范围内，随着矿浆浓度增加，浮力上 升，有利于粗粒的浮选，同时由于矿浆粘度增大，当 细粒是疏水性颗粒时增大浓度有利于提高细粒的回 收率。 3 在相同的药剂用量条件下，矿浆浓度增大， 药剂的浓度亦随之增大，这有利于降低药剂用量。 4 随着浓度增大，矿浆在浮选机内的停留时间 延长，有利于提高浮选回收率，换句话说，如果在浮 选时间不变的情况下，随着浓度的增加，浮选机的生 产率随之增加，因而可以减少浮选机的数量，有利于 降低能耗。 5结论 栖霞山高浓度浮选技术是在浮选流程中引入分 段浓密脱水，将铅、锌、硫粗选作业质量浓度分别从 3 3 ％、2 7 ％、2 2 ％提高到5 0 ％、4 5 ％和5 0 ％以上，打 破了4 5 ％以上粗选浓度浮选效果差的思维模式。 高浓度浮选技术的实施，不仅可减少矿浆体积和浮 选设备台数，而且增加了矿浆密度和矿物的上浮力， 形成稳定的泡沫层和二次富集区，提高精矿品位和 回收率。该技术在国内率先实现了工业化应用，实 现了多金属矿高浓度浮选控制与分离技术的重大突 破，给国内选矿厂的清洁生产提供了理论和实践 指导。 参考文献 [ 1 ] 孙传尧．选矿工程师手册[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 1 5 6 5 9 _ 6 6 9 ． [ 2 ] 魏明安，孙传尧．硫化铜、铅矿物浮选分离研究现状及 发展趋势[ J ] ．矿冶，2 0 0 8 2 6 一1 7 ． 万方数据 ．4 8 ．有色金属 选矿部分 2 0 1 8 年第5 期 [ 3 ] 刘洪萍，孙伟，曹志群，等．铅锌选矿废水对方铅矿表 面电化学反应的影响研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 7 ，2 7 4 3 1 3 4 ． [ 4 ] 王孝武，孙水裕，戴文灿．铅锌硫化矿浮选清洁生产技 术研究[ J ] ．矿业安伞与环保，2 0 0 6 ，3 3 1 4 6 4 8 ． 上接第9 页 表3 T a b l e3 [ 5 ] 高翔，魏立安，邵谱生．清洁生产理念在铅锌矿选矿 总的应用[ J ] ．江西化工，2 叭4 3 l 一3 ． [ 6 ] 刘万峰．某银铅锌多金属难选矿石选矿试验研究[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 0 9 3 5 - 9 ． 不同磨矿细度下方铅矿、闪锌矿及黄铁矿的解离特征 L i b e r a t e dd e g r e eo fg a l e n a ，s p h a l e r i t ea n dp y r i t ei nd i f f ．e r e n tm i U i n gi n d e x ／％ 针对该样品中银及其它硫化物的产出特征，若 直接选出银铅精矿、银锌精矿等的情况下，在不同的 精矿中相互之间的夹杂混入情况会比较严重，不仅 影响铅、锌的回收率，而且工艺流程相对复杂。建议 采用银铅锌硫混合混选再分离获得银铅锌精矿和硫 精矿，一方面可以保证银、铅、锌的回收率，另一方面 工艺流程结构相对简单。 参考文献 [ 1 ] 杨秀华，王少波．世界银矿资源及主要银矿床特征[ J ] ． 地质与勘探，1 9 9 0 ，2 6 1 2 1 4 ． [ 2 ] 张秀华．银矿物工艺性质与分选的关系[ J ] ．矿产保护 与利用，1 9 9 3 5 4 0 掣． [ 3 ] 王静纯，简晓忠．银的赋存特征研究[ J ] ．有色金属矿产 与勘查，1 9 9 6 ，5 2 8 9 9 3 ． [ 4 ] 矿产资源综合利用手册编辑委员会．矿产资源综合 利用手册[ M ] ．北京科技出版社3 9 9 4 2 1 ． [ 5 ] 李磊，闫飞旗．东坪金矿工艺矿物学研究[ J ] ．矿冶， 2 0 1 3 ，2 2 1 1 0 1 一1 0 6 ． [ 6 ] 黄晓梅，李国斌，胡亮，等．银的提取研究进展及前景 展望[ J ] ．稀有金属，2 0 1 5 ，3 9 3 2 6 8 2 7 5 ． [ 7 ] 郑其，杨奉兰，高洪山．采用浮选．氰化工艺合理利用 矿产资源[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，1 9 9 8 2 1 5 ．1 8 ． [ 8 ] 罗晓华，黄万抚．伴生金银【旦l 收研究与进展[ J ] ．矿业快 报，2 0 0 4 1 5 7 ． [ 9 ] 张大权，江彪，王登红，等．中国银矿的资源特征及成 矿规律概要[ J ] ．地质学报，2 0 1 5 ，8 9 6 1 0 0 8 ．1 0 2 5 ． [ 1 0 ] Gc 阿兰．自然金和银金矿浮选评述[ J ] ．国外金属矿 选矿，2 0 0 2 1 4 8 ． 万方数据