铅阳极泥精选工艺研究.pdf

2 0 1 7 年第3 期有色金属 选矿部分 4 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 3 ．0 1 1 铅阳极泥精选工艺研究 郭军1 ，邱伟明1 ，陈锋1 ，丘秀珍2 ，谭期1 ，林滨钰1 1 ．广东省韶关市质量计量监督检测所，广东韶关5 1 2 0 9 9 ； 2 ．韶关学院化学与环境工程学院，广东韶关5 1 2 0 0 5 摘 要以某铅阳极泥精矿为原料，对精选工艺进行了系统优化。实验表明，当矿浆浓度为1 0 ％，p H 值为2 ，丁基钠黄 药用量为0 ．5 0k g ／t ，丁基铵黑药用量为0 ．2 5k g ／t ，六偏磷酸钠的用量为3 ．5k g ／t 时，精选效果最好。精矿中金的品位由 0 ．5 8 ％升高到0 ．7 1 ％，回收率为8 7 ．9 0 ％，银的品位由2 8 ．7 1 ％升高到3 5 ．4 2 ％，回收率为9 5 ．0 1 ％。优化后的贵金属的回收 率比传统火法熔炼提高5 ％～1 0 ％，并提高了处理能力，降低了成本，可用于企业规模化生产。 关键词铅阳极泥；贵金属；精选 中图分类号T D 9 5 4 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 3 - 0 0 4 9 - 0 6 R e s e a r c ho nF u r t h e rC o n c e n t r a t i o nT e c h n o l o g yo fL e a dA n o d eS l i m e G U OJ u n 。，Q 1 UW e i m i n g 。，C H E N f e n g 。，Q mX i u z h e n 2 ，T A NQ i 。，L I NB i n y u 。 J 『．S u p e r v i s i o n I n s p e c t i o nI n s t i t u t ef o rQ u a l i t y M e t r o l o g y ，S h a o g u a nG u a n g d o n g5 1 2 0 9 9 ，C h i n a ； 2 ．C o l l e g eo fC h e m i s t r ya n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，S h a o g u a nU n i v e 瑙i t y ，S h a o g u a nG u a n g d o n g5 1 2 0 0 5 ，C h i n a A b s t r a c t I nt h i sp a p e r ，t h ef u r t h e rc o n c e n t r a t et e c h n o l o g yo fl e a da n o d es l i m ec o n c e n t r a t ew a so p t i m i z e d s y s t e m a t i c a l l y ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a t ．w h e nt h es l u r r yc o n c e n t r a t i o nw a s15 ％，t h ep Hv a l u ec o n t r o l l e da t2 ，t h e d o s a g eo fs o d i u mn b u t y lx a n t h a t ei s0 ．5k g ／t ，t h ed o s a g eo fa e r o f l o a ti s 0 ．2 5k g ／t ，a n dt h ea m o u n to fs o d i u m h e x a m e t a p h o s p h a t ei s3 ．5k g ／t ．t h er e s u l t so fe x p e r i m e n t sw e r et h eb e s t ．T h eg r a d eo fg o l di n c r e a s e df r o m0 ．5 8 ％t o 0 ．7 1 ％a n dt h er e c o v e r yr a t eo fg o l dw e r e8 7 ．9 0 ％，a n dt h eg r a d eo fs i l v e ri n c r e a s e df r o m2 8 ．7 1 ％t o3 5 ．4 2 ％， a n dt h er e c o v e r yr a t eo fs i l v e rw e r e9 5 ．0 1 ％．C o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lm e t h o do fs m e l t i n g ．t h en e wf l o t a t i o n p r o c e s sc a ni m p r o v ep r o d u c t i v i t ya b o u t5 ％一1 0 ％．A n di t c a na l s oi m p r o v ep r o c e s s i n gc a p a c i t ya n dr e d u c et h e c o s t ，a n dc a nb eu s e di nl a r g e s c a l ep r o d u c t i o ne n t e r p r i s e s ． K e yw o r d s l e a da n o d es l i m e ；n o b l em e t a l ；c o n c e n t r a t i o n 铅阳极泥中含有丰富的贵金属金、银以及铅等 有价金属资源，已经成为贵金属提炼的重要资源。 绿色环保、高效、低成本回收贵金属的选矿工艺成为 研究的热点引。现阶段，从铅阳极泥中提取贵金属 主要有三种工艺火法工艺、半湿法或湿法工艺以及 选冶联合工艺M ‘10 | 。由于铅阳极泥传统的处理工艺 存在铅尘污染严重，贵金属回收率低，成本较高，劳 动强度大等缺点，本研究选用选矿工艺处理铅阳极 泥。本文通过对铅阳极泥精矿的精选工艺的优化， 改善选矿药剂制度，去除精矿中的贱金属杂质铅，提 高精矿中贵金属金、银的品位，使大量的贱金属杂质 富集在尾矿，大大减少了铅污染和烟尘污染，也有利 于综合回收利用铅。与传统的火法冶炼工艺 收稿日期2 0 1 7 - 0 1 1 1修回日期2 0 1 7 - 0 3 - 2 7 作者简介郭军 1 9 8 7 一 ，男，广东韶关人，硕士，助理工程师。 相比，本工艺节省了传统的贵铅炉熔炼并降低了成 本，改善了劳动条件，大大的提高了经济效益。 1 实验 1 ．1 原料及分析 以某铅阳极泥精矿原料，其中贵金属元素主要 为金、银；贱金属元素主要为铅；非金属元素主要为 硫、碳、氧等，各种元素的赋存状态比较复杂。由I C P 光谱仪定量检测分析可知，铅阳极泥原料金含量为 0 ．5 8 ％，银含量为2 8 ．7 1 ％，铅含量为2 2 ．2 5 ％。对铅 阳极泥精矿原料进行x 射线衍射 X R D 分析和 S E M 表征，结果分别见图1 和图2 所示。 万方数据 5 0 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 m l 蔓／ 图l 铅阳极泥精矿X R D 分析结果 F i g ．1 X R Dr e s u l t so fl e a da n o d es l i m e 由x 射线衍射 X R D 分析可知，铅阳极泥精矿 中主要含有的化合物为P b S 0 4 、P b S b 2 0 ，、B a S O 。、 A 9 2 0 、A g A u 等。 1 、4 - A g 2 、3 - 、S 、P } 图2 电镜分析图 7 4 汕m F i g ．2 S E Mo fl e a da n o d es l i m e 7 4I x m 由图2 电镜分析表明，铅阳极泥中金属元素主 要是银、铅、钡，非金属元素主要是氧、硫等，结合图1 的x 射线衍射分析，化合物主要以P b S O 。、B a S O 。、 A g O 等构成。综合图1 和图2 结果，贵金属主要以 A g A u 合金和A g O 形式存在，可选性较好。 1 ．2 工艺流程 精选工艺流程如图3 所示，在选矿试验槽中，将 铅阳极泥精矿加人工业用水配制成一定矿浆浓度的 溶液，通常为1 5 0 ～2 0 0g ／L 。用稀硫酸溶液和氢氧 化钠溶液调节矿浆p H 值 1 ～1 0 ，调节选矿槽设置 合适的转速 通常为12 0 0 ～16 0 0r ／m i n 后开始试 验。等到矿浆混合均匀后，间隔3 ～5m i n 依次加入 一定量的抑制药剂、捕收药剂和起泡药剂，通入空气 进行刮泡，贵金属金、银随着泡沫进入精矿中，其它 金属杂质则随矿浆下沉槽底进入尾矿，可见用药机 制是影响实验效果的关键，一次精选试验总时间大 约为1 5 ～2 0r a i n 。 1 ．3 精选试验 精选试验的工艺流程和原理与粗选试验相似， 目标是通过改善精选药剂制度，优化试验因素，针对 性的去除粗选精矿中的贱金属杂质，使得精矿中进 一步富集贵金属金、银的品位。由铅阳极泥精矿的 X R D 和S E M 分析可知，原料中贵金属主要以A g A u 合金和A g O 的形式存在，选矿性能较好；金属杂质 主要是铅，因而在精选试验施加抑制药剂时，应选用 对铅抑制效果明显的六偏磷酸钠。为了确定最佳的 施药制度，本文将从矿浆浓度、p H 值、抑制剂用量、 捕收剂类型以及捕收剂用量等五个试验因素对精选 试验进行优化。 1 ．4 分析检测 采用x 射线荧光光谱仪定性检测原料及富集过 程中物料的组成。采用I C P A E S 光谱仪定量检测浮 选前后铅阳极泥中金、银、铅等元素含量的变化。采 用Z S X - 1 0 0 e 型X R D 分析不同元素的赋存状态及化 合物组成。采用S S X 一5 5 0 型扫描电镜，观察贵金属、 稀有金属及贱金属的赋存状态、粒度分布等特征。 采用Z a h n e r I M 一6 e X 型电化学工作站，表征铅阳极泥 精矿中有价金属与浮选药剂的作用机制。 2 结果与讨论 2 ．1 矿浆浓度的选择 一般情况下，原料的矿浆浓度影响精矿的产率 和精矿的质量，当矿浆浓度较低时，精矿的质量较高 但产率偏低。在粗选试验时，由于矿物密度较大、粒 度粗，一般选择较高的矿浆浓度，可以节省药剂并获 得较高的精矿产率；在精选试验时，由于矿物的粒度 较细、密度小，为了提高精矿品位，应选择较低的浓 度。为了确定最佳精选试验矿浆浓度，考察了精选 精矿中金、银的回收率和品位。原料粗选精矿，矿 浆浓度5 ％、1 0 ％、1 5 ％，丁基钠黄药1 ．0k g ／t ，丁基 铵黑药0 ．5k g ／t ，六偏磷酸钠2 ．5k g ／t ，松醇油 0 ．7 5k g ／t ，p H 值2 。矿浆浓度的精选结果如表1 所示。 表1矿浆浓度与金、银回收率及品位 T a b l e1T h es l u r r yd e n s i t ye x p e r i m e n t so fr e c o v e r y a n dg r a d eb e t w e e ng o l da n ds i l v e r ，％ 1 单位为g ／t 。 万方数据 2 0 1 7 年第3 期郭军等铅阳极泥精选工艺研究 5 1 由表1 表明，随着原料矿浆浓度的升高，金的品 位和回收率先升高后降低，在矿浆浓度为1 0 ％时，曲 线达到最高峰。银的的品位和回收率也呈现相似的 规律，在矿浆浓度为1 0 ％时，曲线达到最高峰。因 此，综合考察金、银的品位和回收率，在精选试验时， 最佳矿浆浓度为1 0 ％。 2 ．2 p H 值的选择 矿浆的酸碱度是影响选矿试剂的浮选性能的一 个重要指标，过低或者过高均会影响选矿试剂的活 性，从而大大的影响选矿试验效果，通常情况下选矿 试剂在p H 值为1 1 0 之间活性较好。为了探究矿 浆p H 值与选矿试剂试验效果的关系，进而确定最佳 选矿p H 值，考察了不同矿浆p H 值下的贵金属金、 银的回收率和品位。原料粗选精矿，矿浆浓度 1 0 ％，丁基钠黄药0 ．1 0k g ／t ，丁基铵黑药0 ．0 5k g ／ t ，六偏磷酸钠2 ．5k g ／t ，松醇油0 ．7 5k g ／t ，p H 值1 、 2 、4 、6 。不同p H 值精选试验结果如图3 所示。 图3矿浆I 、H 值与金 a 和银 1 ， 的回收率及品位关系图 F i g ．3R e l a t i o n s h i pb e t w e e np u l pp Hv a l u ea n dr e c o v e r ya n dg r a d eo fg o l d a a n ds i l v e r b 由曲线图3 a 表明，随着矿浆p H 值的升高，金 的品位和回收率先升高后降低，在矿浆p H 值为2 时，曲线达到最高峰。观察图3 b 显示，银的的品 位和回收率也呈现相似的规律，在矿浆p H 值为2 时，曲线达到最高峰。在矿浆p H 为1 ～6 时，p H 值 为2 时试验指标最好，p H 值为6 时试验指标最差。 因此，综合考察金、银的品位和回收率，在精选试验 时，最佳矿浆p H 值为2 。 2 ．3 捕收剂类型的优化 选矿捕收剂是选矿药剂的重要组成，直接影响 贵金属捕收效果。一般来说，常用的捕收剂有乙基 钠黄药、丁基钠黄药、高级钠黄药、乙基铵黄药、丁基 铵黑药等。为了确定精选试验最佳捕收剂，本试验 考察了精矿中金、银的回收率及品位。原料粗选精 矿；矿浆浓度1 0 ％，捕收剂变量，六偏磷酸钠3 ．5 k g ／t ，松醇油0 ．7 5k g ／t ，p H 值2 。不同类型捕收剂 的粗选结果如图4 所示 其中A 为乙基钠黄药，B 为 丁基钠黄药和丁基铵黑药混合、C 为松醇钠黄药、D 为丁基钠黄药、E 为丁基铵黑药 。 3 6 ．5 3 6 ．0 3 5 ．5 3 5 ．O 3 4 ．5 窆3 4 ．0 - I x 3 3 ．5 3 3 ．0 3 25 3 2 ．0 3 1 ．5 3 1 ．0 图4 捕收剂类型与金 a 和银 b 回收率及品位关系图 F i g ．4R e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o l l e c t o nt y p e sa n dr e c o v e r ya n dg r a d eo fg o l d a a n ds i l v e r b 万方数据 5 2 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 图4 a 、图4 b 表明，针对铅阳极泥精矿，不同 捕收剂的捕收效果差异比较大，考虑到金、银回收 率、品位综合指标，捕收剂效果排序为丁基钠黄药和 丁基铵黑药混合 丁基钠黄药 松醇钠黄药 乙基 钠黄药 丁基铵黑药。当捕收剂为丁基钠黄药 丁 基铵黑药时，金回收率为8 7 ．8 4 ％，品位为0 ．7 1 ％， 银的回收率为9 5 ．3 0 ％，品位为3 5 ．2 5 ％。综合考 察金、银的品位和回收率，在精选试验时，最佳捕收 剂为丁基钠黄药与丁基铵黑药混合施用。 对不同捕收药剂体系下铅阳极泥进行电化学表 征，考察不同捕收药剂与铅阳极泥表面的相互作用。 不同类型捕收剂体系下的电化学表征见图5 ，电化学 表征分析见表2 。 图5电化学表征曲线图 F i g ．5 F l o t a t i o nr e a g e n t so fe l e c t r o c h e m i c a lc h a r a c t e r i z a t i o nc u r v e 表2 电化学表征分析 T a b l e2 A n a l y s i so fe l e c t r o c h e m i c a lc h a r a c t e r i z a t i o nC H IV e 溶液体系 平衡电位乜／V 极化电位B ／V斜率b极化电流对数L 0 9I ．／A 黑药体系 1 点 0 ．4 8 0 ．2 8 ～ 0 ．4 20 ．2 7 ．9 ～一7 ．3 黄药体系2 点 0 ．4 8 、0 ．5 0 一0 ．0 7 ～ 0 ．3 00 ．77 ．1 ～一6 ．6 黄药加黑药体系3 点 0 ．3 7 、0 ．4 7 、0 ．5 0 一0 ．3 8 ～ 0 ．2 60 ．57 ．1 ～一5 ．8 矿浆体系4 点 0 ．2 4 、0 ．3 8 、0 ．4 4 、0 ．4 9 、0 ．5 5 一0 ．4 0 ～ 0 ．3 00 ．47 ．4 ～一5 ．8 从表2 中电化学表征分析，在黑药体系下的平 衡电位个数最少，比黄药体系下低，说明还原性比黄 药弱；与黄药相比，丁基铵黑药体系下电化学极化区 的电位区间更窄，表明丁基铵黑药的选择性更强；从 反应电流的大小可知，黄药体系下的极化电流是丁 基铵黑药体系下的1 ．5 2 0 倍，说明黄药的捕收效 率更高；从电化学表征的斜率比较显示，黑药体系下 的斜率比黄药药体系下的斜率数值更小，表明黑药 体系下反应比黄药体系下进行的更加充分。因此， 结合黄药体系的高捕收性能以及黑药体系的高速 率、高选择性，试验中应选用黄药和黑药相结合的药 剂制度。不同捕收剂体系下电化学表征结果也与实 际选矿结果相符合。 2 ．4 捕收剂用量的选择 万方数据 2 0 1 7 年第3 期郭军等铅阳极泥精选工艺研究 5 3 一般隋况下，捕收剂的用量将综合影响精矿的 产率和贵金属的金、银品位。当捕收剂用量过低，精 矿产率低，当捕收剂用量过高，贵金属的金、银品位 低。为了确定精选试验捕收剂最佳用量，考察了精 矿中金、银的回收率及品位。原料粗选精矿，矿浆 浓度1 0 ％，丁基钠黄药o ．2 5 、0 ．5 、1 ．O 、1 ．5k g ／t ，丁 基铵黑药0 ．1 2 5 、0 ．2 5 、0 ．5 、0 ．7 5 k g ／t ，六偏磷酸钠 2 ．5k g ／t ，松醇油o ．7 5k g ／t ，p H 值2 。捕收剂用量 的精选结果如图6 所示 以黄药用量说明 。 捕收剂肘避／ k g ’lJ - i i i } q S [ 7 f , i } j t ] I i , 7 ／ k g ．r 】 图6 捕收剂用量与金 a 和银 b 回收率及品位关系图 F i g ．6 R e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o l l e c t o rd o s a g e sa n dr e c o v e r ya n dg r a d eo fg o l d a a n ds i l v e r b 图6 a 表明，随着丁基钠黄药用量的增加，金 的品位和回收率先升高后降低，在丁基钠黄药用量 为0 ．5k g ／t 、丁基铵黑药用量为0 ．2 5k g ／t 时，曲线达 到最高峰。观察图6 b 显示，银的的品位和回收率 也呈现相似的规律，在丁基钠黄药用量为0 ．5k g ／t 、 丁基铵黑药用量为0 ．2 5k g ／t 时，曲线达到最高峰。 因此，综合考察金、银的品位和回收率，当丁基钠黄 药用量为0 ．5k g ／t 、丁基铵黑药用量为0 ．2 5k g ／t 时， 精选试验效果最好。 2 ．5 抑制剂用量的选择 在铅阳极泥的选矿试验中，抑制剂主要选择对 铅离子抑制效果明显的药剂，使其进入尾矿中，达到 富集贵金属金、银效果，抑铅离子效果最好的药剂为 六偏磷酸钠。为了确定精选试验抑制剂最佳用量， 考察了精矿中金、银的回收率及品位。原料粗选精 矿；矿浆浓度1 0 ％；丁基钠黄药O ．5k g ／t ；丁基铵黑 药0 ．2 5k g ／t ；六偏磷酸钠2 ．5 、3 ．0 、3 ．5 、4 ．0k g ／t ； 松醇油0 ．7 5k g ／t ；p H 2 。抑制剂用量的精选结果如 图7 所示。 3 5 ．8 3 5 ．6 3 5 ．4 掌3 5 ．2 掣3 5 ．0 3 4 ．8 3 4 ．6 3 4 ．4 3 4 ．2 2 ．5 3 ．03 ．54 ．0 六偏磷酸钠用量／ k g ．f _ 1 1 0 0 ．0 9 9 ．5 9 9 ．0 堡 料 “ 9 8 ．5 焉 9 8 ．0 9 7 ．5 图7 六偏磷酸钠用量与金 a 和银 b 回收率及品位关系图 F i g ．7R e l e a t i o n s h i pb e t w e e nd o s a g e so fs i xs o d i u mp h o s p h a t ea n dr e c o v e r ya n dg r a d eo fg o l d a a n ds i l v e r b 图7 a 表明，随着六偏磷酸钠用量的增加，金 的品位和回收率先升高后降低，在六偏磷酸钠用量 为3 ．5k g ／t 时，曲线达到最高峰。观察图7 b 显 示，银的的品位和回收率也呈现相似的规律，在六偏 磷酸钠用量为3 ．5k g ／t 时，曲线达到最高峰。因此， 综合考察金、银的品位和回收率，在精选试验时，最 万方数据 5 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第3 期 佳六偏磷酸钠用量为3 ．5k g ／t 。 将选矿后精矿和尾矿分别进行扫描电镜表征， 结果如图8 所示。在精矿中，以颗粒状存在的金、金 3结论 银合金容易被发现，尾矿中化合物主要以P b S O 。形 式存在，结果表明浮选工艺后金、银得到进一步富 集．这也与选矿试验结果相符合。 0l 234567891 01 11 2 满量程1 7 9 d s 光标1 ．1 0 0 d s k e V Ol234567891 01 11 2 瞒量程3 2 5 d s 光标o ．0 0 0 k e Y 图8 选矿精矿 。、L j 和尾矿 乙u 扫描电镜分析结果 F i g ．8 S E Ma n a l y s i sr e s u l t so ff l o t a t i o nc o n c e n t r a t e A B a n df l o t a t i o nt a i l i n g s C D 本文以铅阳极泥精矿为原料，考察了不同药剂 制度下的精选试验效果，并对精选工艺进行了系统 优化。精选试验表明，当矿浆浓度为1 0 ％，p H 值为 2 ，丁基钠黄药用量为0 ．5 0k g ／t ，丁基铵黑药用量为 0 ．2 5k g ／t ，六偏磷酸钠用量为3 ．5k g ／t 时，精选效果 最好。精矿中金品位由0 ．5 8 ％升高到0 ．7 1 ％，回收 率为8 7 ．9 0 ％，银品位由2 8 ．7 l ％升高到3 5 ．4 2 ％， 回收率为9 5 ．0 1 ％。通过对铅阳极泥精矿的精选试 验优化，进一步提升了贵金属金和银的品位和回收 率，比传统贵铅炉熔炼提高5 ％～1 0 ％，并提高了处 理能力，降低了成本，改善了劳动条件，大大地提高 了经济效益，可用于企业规模化生产。 参考文献 [ 1 ] 胡建辉，张传福．铅阳极泥预处理脱铜工艺优化[ J ] ．贵 金属，2 0 0 2 4 2 - 8 ． [ 2 ] 杨勇，陈鹤群．铜极泥选冶联合流程的特点与展望 [ J ] ．昆明理工大学学报，2 0 0 2 ，2 7 1 2 1 _ 4 0 ． [ 3 ] 梁君飞，柳松，谢西京．铅阳极泥处理工艺的研究进展 [ J ] ．黄金，2 0 0 8 ，1 2 2 9 1 2 3 0 ． [ 4 ] 马志玫．铅阳极泥硫酸化焙烧工艺改造与实践[ J ] ．甘肃 冶金，2 0 1 0 ，3 2 3 1 1 3 5 ． [ 5 ] 农大桂．铅阳极泥处理工艺的改进[ J ] ．中国有色冶金， 2 0 0 4 6 3 0 - 4 5 ． [ 6 ] 夏光祥．铅阳极泥全湿法处理工艺研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 2 1 2 - 3 0 ． [ 7 ] 王吉坤，张博亚．铅阳极泥现代综合利用技术[ M ] ．北 京冶金工业出版社，2 0 0 8 1 1 0 - 5 6 ． [ 8 ] 宣善伦．铅阳极泥处理工艺的改进实践[ J ] ．选矿与冶 炼，2 0 0 7 ，2 8 2 3 9 - 4 1 ． [ 9 ] 杨勇，陈鹤群．铜极泥选冶联合流程的特点与展望[ J ] ． 昆明理工大学学报，2 0 0 2 ，2 7 1 3 0 5 0 ． [ 1 0 ] 郭军．铜阳极泥浮选工艺富集金银的研究[ D ] ．沈阳 东北大学，2 0 1 4 ． 万方数据