内蒙有色多金属矿综合回收影响因素及解决途径
来源：网络 作者：网络转载 2019-10-14 阅读：588
内蒙有色多金属矿综合回收影响因素及解决途径 刘永茂 刘健民 苏丽娜 白 鸽 摘要：通过对内蒙古典型的有色多金属矿及选矿工艺的综合研究分析，找出了影响多金属综合回收的主要因素，并有针对性地采用不同的方法、工艺消除或减轻这些因素的不利影响，从而取得较好的选矿指标。 关键词：有色多金属矿；综合回收；影响因素；解决途径 中图分类号：TD925.9 文献标识码：A 内蒙古有色金属矿产资源十分丰富，分布地域广阔，矿石性质复杂，种类繁多，金属含量较低，属难选矿石者居多，综合回收难度较大。从影响选别的角度，按矿石所含杂质元素的不同（各类矿石主要成分分析结果见表1），可分为以下几种类型：（1）高含碳型：主要是铅锌矿石含碳。白音诺尔铅锌矿南矿带矿石、霍各乞铜矿铅锌矿石、甲生盘铅锌矿石等属此类型。有的矿石产于碳质板岩中，余者碳普遍存在于矿石中。在选别过程中可明显观察到碳的存在；（2）高含砷型：赤峰官地铜铅锌矿石、后卜河铅锌矿石、玛尼吐银锡矿石、赤峰大井银铜矿石等均为高含砷矿石。砷大多以毒砂形态产出，且与金属矿物共生密切、交代严重；（3）高含硫型：硐子铜铅锌矿石、代兰塔拉铅矿石，另外霍各乞铅锌矿石、赤峰官地铜铅锌矿石和后卜河铅锌矿石又属高含硫类型矿石。以上各类型矿石还又一个共同特点，即金属矿物之间共生密切，嵌布关系复杂，同种矿物粒度不均匀，相差悬殊。此外各种矿石中不同程度地伴生有金、银等贵金属元素。 表1 各类矿石主要元素分析结果/%| 矿石名称 | C | As | S | Cu | Pb | Zn |
| 白音诺尔南矿带矿石霍各乞铜矿铅锌矿石甲生盘铅锌矿石赤峰官地铜铅锌矿石后卜河铅锌矿石玛尼吐银锡矿赤峰大井银铜矿石硐子铜铅锌矿石 | 1.721.494.49 0.153.321.04 | ＜0.001＜0.001 2.632.102.840.640.09 | 3.6310.1520.6621.1210.706.519.9113.9 | ＜0.010.0035 3.730.231.341.460.40 | 2.011.390.686.341.340.090.371..88 | 5.981.823.428.746.600.360.683.25 |
1 选矿分离的影响因素分析 矿石中各种金属矿物的有效分离是实现多金属综合利用的前提，而矿石中所含的碳、砷、硫等杂质元素及其与金属矿物之间可浮性相似的特点，成为影响多种金属矿物有效分离的主要因素。1.1 碳的影响 矿体中含碳或矿体赋存于碳质板岩中造成矿石含碳。对浮选造成影响的主要是以石墨和有机碳（煤）形态存在的碳，这部分碳在总碳中占有率不等，差别较大，但对浮选的影响却非常明显，石墨碳和煤具有层片状结构，性脆易碎，在磨矿过种中极易磨细，甚至过粉碎，这些细粒的碳，由于其表面性质独特，在浮选过程中，一方面碳粒表面优先吸附大量的浮选药剂，使碳粒自身的可浮性发生变化，变得差别较大，同时消耗掉大量的浮选药剂；另一方面，碳粒也极易吸附到金属矿物颗粒表面，影响药剂在矿粒表面的选择性吸附，从而使各种矿物的可浮性变得混乱，这就是通常所说的碳污染矿物表面的实质。其次，由于矿石中不可避免地含有一定量的矿泥（包括矿石含泥和磨矿过程产生的矿泥），这部分矿泥很容易与细粒的碳相互吸附或发生泥碳团聚现象，形成泥碳质，使部分矿泥在矿浆中具有与细粒碳类似的行为，变得难以分散和抑制而进入泡沫。对于含泥碳较多的矿石或者在浮选过程中泥碳累积到一定量，就会使浮选过程发生变化，如霍各乞铅锌矿石，在铅粗选时有近20%的碳质进入粗精矿，若不采取措施，在逐次精选时，铅精矿品位将逐渐降低，不能产出合格精矿。从浮选现象看，在粗选作业的初始阶段，泥碳优先浮出，泡沫发黏，随后才有明显的铅矿物上浮。精选现象相似，在选锌时也有类似情况，只是程度不同而已。此外，碳本身的可浮性也存在较大差异，在采取预先脱碳时，碳不能较彻底脱除，而在抑碳时又不能有效地抑制，这就造成碳存在于整个浮选过程，在各阶段选别中都会受到碳的不利影响，最终使多种金属矿物不能有效分离。1.2 砷的影响 前面所述含砷类型的四个矿山的矿石中，砷绝大多数以毒砂（FeAsS）形态村在，个别矿石含有少量的斜方砷铁矿、砷黝铜矿等含砷矿物。矿石中的砷作为有害杂质与碳的危害不同，它对浮选过程的影响相对较小，主要是对精矿产品的质量等级构成严重的威胁，甚至成为等外品而难以销售。因此，选矿产品除砷或砷与其它金属矿物的分离，成为影响含砷多金属矿综合回收的关键因素之一。砷矿物的分离难点主要表现在以下几个方面：（1）砷矿物的嵌布特征。大多数含砷矿石中，毒砂与其它金属硫化矿物紧密共生（交代关系普遍，或毒砂交代其它金属矿物，或被毒砂交代），这就使得在磨矿过程中，毒砂与其它硫化矿物较难彻底解离，致使这部分含砷的连生体进入泡沫的机会增加；（2）砷矿物的可浮性。由于毒砂的可浮性与其它金属硫化矿物相差不大，同时毒砂自身的可浮性又有差异，，尽管在添加抑制剂的情况下，仍有部分可浮性好、活性大的砷矿物难以抑制，浮出进入泡沫；（3）矿浆中金属离子的活化。主要是Cu2+的活化，原矿中次生铜产生的Cu2+吸附在砷矿物表面，使砷的浮游活性增强，难以抑制，另外在优先浮选中，选锌时通常都加入硫酸铜活化剂，在锌被活化时已被抑制的砷也同时被活化，与锌一起浮游。Cu2+等对毒砂的活化，是毒砂难以抑制的主要原因之一；（4）对于含砷高的矿石，以上几个方面的因素几乎同时存在，程度不同地影响到选矿工艺和精矿产品的等级。1.3 硫的影响 在有色多金属矿石中，硫（黄铁矿和磁黄铁矿）是最普遍、最常见的金属矿物，往往含量较高，可作为硫精矿回收。大量硫的存在给多金属的选矿造成很大的困难，主要原因为：（1）硫的嵌布特征。大多数黄铁矿或磁黄铁矿（赤峰官地铜铅锌矿和霍各乞铅锌矿属磁黄铁矿型）与其它金属矿物紧密共生，互相交代关系比较普遍，沿矿物边缘或矿物内部裂隙交代产出，且粒度差别较大，磨矿时较难彻底解离；（2）硫的可浮性差别，总的来说，硫的可浮性较好，与铜、铅、锌等硫化矿的可浮性相近，不易分离。同时不同的矿体，或同一矿体的不同矿段，甚至同一矿段，硫的可浮性变化也较大这主要由于矿床形成时造成黄铁矿（或磁黄铁矿）表面结构的不均匀、晶格缺陷、含杂不同、结晶形态不同等因素所致。另外原矿中可溶性盐的存在，特别是产出的Cu2+，对硫有活化作用，可使硫的可浮性变好。浮选过程中，由于硫的上浮，产生大量成分复杂的中矿如后卜河铅锌矿，优先浮铅，铅粗精矿一次精选尾矿产率高达10.96%，以含硫居多，含铅7.6%，含锌7.92%。试验表明，随着中矿量的累积和循环，浮选过程变得混乱，不能得出合格的铅、锌精矿。硫可浮性的变化，使硫与其它金属矿物分离的浮选过程不易控制，同时使浮选工艺变得复杂，指标变坏。（3）硫及伴生金、银的综合回收。石灰是硫的主要抑制剂，在硫与多金属分离过程中，往往加入大量的石灰以抑制硫和削弱矿浆中金属离子的不利影响，而在选硫时，已被抑制的硫又较难活化，通常需加入大量的硫酸。酸化的矿浆除加速腐蚀浮选设备外，还对环境造成严重的危害。此外有色金属矿石通常都伴生有金、银等元素，超量石灰造成的高钙矿浆也不利于金、银等的综合回收。1.4 多金属嵌布特征的影响 多金属矿石中，通常铜、铅、锌矿物间共生密切，彼此间交代关系发育，嵌布复杂，同种矿物粒度相差悬殊，甚至某种矿物细小颗粒以固熔体分离结构存在于另一种矿物中，这些特点造成磨矿时难以解离，使精矿产品互含高，金属损失多，在此不再赘述。[next]2 解决途径 2.1 消除碳的影响 在处理含碳高的铅锌矿石中，对碳的处理至关重要，因为它直接影响到能否得出合格的精矿以及金属的回收率，根据碳可浮性的差异对碳的处理应采取不同的方式：（1）脱碳，可预先脱碳或中间脱碳。通过简单的可浮性试验，可大致了解碳的可浮性状况，如果可浮性好的碳含量较大，致使铅锌的浮选分离无法进行，必须进行预先脱碳，可在自然pH值、加入少量松醇油（或与其它非极性油混用，如柴油、煤油等）的条件下将其浮游脱除，这部分易浮碳的脱除，往往可极大地改善浮选过程和浮选指标。不利的方面是在预先脱碳时，不可避免地有部分易浮的铅、锌矿物也同时浮出，造成铅、锌金属的损失。如果预先脱碳时铅锌金属损失较多，而脱碳后浮选指标没有明显的改善时，可采取中间脱碳的方式，即抑制锌、铅碳混选，粗精矿一般需精选一次后再用抑碳浮铅或抑铅浮碳的方法分离铅碳，得出铅精矿和碳物质而将碳脱除。脱碳方案对比试验结果见表2。如霍各乞铅锌矿石，预先脱碳后铅的浮选指标不及不脱碳时的指标，铅粗精矿品位和回收率分别低于后者1.78%和7.49%，而采用中间脱碳则能有效地提高浮选指标。在铅碳分离时有时需要脱药。无论是预先脱碳还是中间脱碳，脱除的碳均为碳中极易浮的部分，虽然量不大（通常占总碳量的20%左右），但可有效地减轻碳对选别的干扰，及时将易浮的碳排除，可避免中矿循环时碳的累积，从而进一步恶化浮选过程。对于含碳很高的复杂矿石，有时需采用多段脱碳，才能彻底排除碳的影响，如甲生盘铅锌矿石，采用了预先脱碳，铅精选脱碳，硫集中精选脱碳后，综合回收了铅、锌、硫，得到较理想的浮选指标。试验结果见表3。（2）抑碳，一方面对脱碳效果不理想的矿石类型，必须采用抑碳的方式；另一方面，如前所述脱碳只能脱出易浮的碳，其余可浮性稍差的碳留在矿浆中，在加入药剂时，又能被活化和浮游，若不加抑制这部分碳的存在和在选别过程中的累积也会给浮选造成极为不利的影响。由于碳始终存在，因此，抑制碳必须实施于整个浮选过程。对于本文所研究的几种含碳类型矿石，CMC—1是较为有效的碳的抑制剂，添加于浮选过程的各个阶段，总用量为200～400g/t，逐渐强化抑制，将碳抑制到尾矿中。另外，用水玻璃和硫酸铝配制的组合抑制剂对碳物质具有良好的抑制作用[1]。（3）采用快速浮选方法。脱碳时会造成铅锌金属的流失，利用部分铅矿物可浮性好这一特点，可采用快速浮选，即在中性介质中，适当抑锌的条件下，加入微量（有时不加）捕收剂和适量（通常30～40g/t）松醇油，快速浮选，可直接得出含碳的铅精矿，如白音诺尔铅锌矿石，在试验中，上述条件下浮选1min，可得出含铅65.18%、含锌3.01%、铅回收率20.41%的铅精矿，及时地回收了易浮的铅，同时脱出近10%的碳，明显减轻了碳对后续作业的影响。（4）对于含泥碳质高的矿石，适当降低浮选矿浆浓度，同时加强对矿浆的分散，可减轻泥碳的干扰作用。 表2 脱碳方案对比试验结果/%| 矿石名称 | 方 案 | 产品名称 | 产 率 | 品 位 | 回 收 率 | 备 注 |
| Pb | Zn | Pb | Zn |
| 霍各乞铅锌矿石 | 预先脱碳 | 碳铅粗精矿 | 3.458.28 | 5.239.02 | 2.603.40 | 12.6952.54 | 4.7514.90 | 碳产品含碳7.94%，占有率16.36% |
| 不脱碳 | 铅粗精矿 | 8.25 | 10.80 | 3.04 | 60.03 | 13.12 |
| 甲生盘铅锌矿石 | 预先脱碳 | 碳 | 5.46 | 1.21 | 2.86 | 9.72 | 4.61 | 碳产品含碳21.17%，占有率22.38% |
| 不脱碳 | 铅精选无法顺利进行 |
表3 各种矿石闭路试验结果/%| 矿石名称 | 产品名称 | 品 位 | 回 收 率 | 备注 |
| Cu | Pb | Zn | As | Cu | Pb | Zn |
| 霍各乞铅锌矿石 | 铅精矿锌精矿 | | 62.971.04 | 2.9944.09 | | | 67.962.28 | 2.3570.41 | 铅精选脱碳，选锌抑碳，少氰组合剂抑硫，综合回收硫 |
| 甲生盘铅锌矿石 | 铅精矿锌精矿 | | 55.980.67 | 4.1943.71 | | | 56.316.45 | 0.3483.14 | 预先、中间脱碳，高碱度抑硫，中矿单独处理，综合回收了硫 |
| 后卜河铅锌矿 | 铅精矿锌精矿 | | 63.200.49 | 5.1550.67 | 0.600.10 | | 78.7285.82 | 1.350.60 | 少氰组合剂抑砷、硫，乙硫氮强化捕收剂，综合回收硫砷 |
| 玛尼吐多金属矿 | 铜精矿 | 29.03 | | | 0.37 | 89.30 | | | 组合抑制剂抑砷 |
| 赤峰大井银铜矿 | 铜精矿 | 21.80 | | | 0.27 | 94.55 | | | 组合抑制剂抑砷 |
| 硐子铅锌矿 | 铜精矿铅精矿锌精矿 | 19.241.230.53 | 7.6749.000.81 | 17.693.3746.84 | | 71.7910.667.73 | 5.5886.782.43 | 8.093.5883.99 | 多段抑碳，高碱度抑硫，综合回收了硫 |
2.2消除砷的影响 在选矿阶段除砷，是综合利用含砷多金属矿的根本途径。在选别中抑砷是降低产品含砷的主要方法，因此研制和选用选择性好的抑砷药剂，是砷与多金属矿物分离的关键。石灰、亚硫酸钠、腐殖酸钠等是常用而较有效的毒砂类砷矿物的抑制剂，特别是石灰，应用普遍，同时作为调整剂和抑制剂，它不但能较好地抑制毒砂，而且还能消除矿浆中金属离子对毒砂的活化影响，生产应用成功的实例较多。对性质复杂的矿石采用组合抑制剂是一种趋势。如后卜河铅锌矿原矿含砷2.10%，同时运用上述三种抑制剂，并辅以少量（小于20g/t）氰化钠，使铅、锌精矿含砷分别降至0.60%和0.10%的理想程度。赤峰大井银铜矿采用我院配制的FYS组合抑制剂，使铜精矿含砷降至0.30%以下，工业指标0.40%以下，达到冶炼的要求，试验结果见表3。另外，利用选择性捕收剂也非常重要，如采用甲基硫氨酯和乙基黄药混合或丁黄腈酯对铜砷的分离有明显效果，如兴安盟莲花山铜矿，用石灰和亚硫酸钠作抑制剂，乙基黄药和甲基硫氨酯作捕收剂，使铜精矿含砷降到0.3%以下。 对于含砷、硫较高的多金属矿石，均要考虑对砷和硫的综合回收，由于砷和硫可浮性非常相似，因此砷、硫分离是关键问题。通常是砷、硫混选得出混合精矿后在近中性介质下加入氧化剂或加温氧化，利用砷矿物先于硫被氧化而受抑制，或者在石灰介质中加入铵盐，实现砷硫分离。2.3 消除硫的影响 在含砷较高的多金属矿选矿中，由于硫可浮性差别大的特点，致使硫的浮选行为比较复杂，在优先浮选条件下，仍有相当部分硫上浮，消除硫的影响变成实际意义上的硫与其它各种金属矿物能否有效分离的问题。就浮选流程而言，根据硫的可浮性特点，实践中优先浮选、混合浮选和（分布）等可浮流程均较常用，但不管采用哪种流程，进一步选别时都会遇到硫与其它金属的分离。石灰是较有效的硫的抑制剂，应用普遍，通过加大石灰的用量可强化对硫的抑制，但过量的石灰对其它金属矿物也有一定的抑制作用，采用捕收剂能力强的捕收剂可解决这一矛盾，即“强压强拉”。如霍各乞铅锌矿、后卜河铅锌矿浮选中，采用石灰高碱度抑硫、乙硫氮或Z—200作捕收剂的方法有效地实现了铅或铜与硫分离。在选锌或锌硫分离时加入石灰也较有效，虽然硫酸铜的加入使部分硫同时活化，但在高碱度介质中被活化的硫稳定性较闪锌矿差，选用低级黄药选闪锌矿有利于锌硫分离的顺利进行，试验结果见表3。另外适当增加精选次数也有利于锌硫的分离，在某种程度上精选是一个脱硫的过程。其缺点是高钙矿浆介质对伴生贵金属的回收和选硫时硫的活化产生不利影响。对于混合浮选或等可浮流程，在分离或精选时通常会产生大量的中矿，这部分中矿成分复杂（以含硫为主，含铅、锌等也较高），直接返回时易浮步累积并形成恶性循环，破坏浮选过程，通常需单独处理，进一步分离出残留的有用矿物，并及时甩出分离或精选回路中的硫，可明显地改善浮选过程和指标，同时得出部分硫精矿。2.4 伴生贵金属的回收 有色多金属矿大多都伴生有数量不等的金、银等贵金属，在选矿过程中通常富集于有色金属精矿中，但在采用高碱度分离硫时高钙矿浆介质会抑制某些金银矿物，不利于金、银等的回收。黄铁矿有机抑制剂CTP[2]及黄铁矿新型捕收剂K201和K202[3]在低碱度条件下成功地实现了铜硫分离，强化了金、银回收、硫与铅、锌的分离可借鉴，有待于进一步研究。 3 结语 内蒙古有色金属矿资源丰富，大多性质复杂，综合回收难度大，本文综合研究了各种矿石类型及其选矿工艺，分析归纳出影响多金属综合回收的主要因素，以及在研究和生产实践中为消除这些不利因素所采取的相应的措施，为内蒙古有色多金属矿的进一步开发提供参考。 参考文献1 胡为柏.浮选[M].北京：冶金工业出版社，19832 陈建华，等.矿冶工程.1997，（4）：3 黄礼煌，周 源.低碱介质铜硫分离与原浆选硫新工艺研究[J].有色金属（选矿部分），1997，（2）：1
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