从云南边境某选矿尾矿中回收铅锌的工艺试验研究

    云南位于中国的西南边陲，与越南、缅甸等国接壤，边境线长达数千公里。在中国云南瑞丽与缅甸接壤的边境地区，堆存着大量的以前选矿的尾矿，种类繁多，性质复杂。这些大量堆存的尾矿，不仅占用了土地与森林，而且由于其粒度较细，云南的风又大，经风一吹，造成了较严重的环境污染。由于过去的矿石加工技术或其他原因，在这些尾矿中往往还存在大量的有用元素，如我们研究的这种矿料，铅与锌的含量之和超过30%，据初步估计其铅、锌金属总量达80万t，相当于一座小型铅锌矿山。因此，如能将这些被丢弃的尾矿加以利用，不仅大大减少了环境污染，而且可以变废为宝，对二次资源的综合利用、贯彻可持续发展具有重要的现实意义。     一、原矿性质     这是一种选矿尾矿样，原矿粒度较细，－74µm粒级含量达到72.63%。矿料部分结团，水分含量高，为12%左右，且有较微的选矿药剂气味。     通过X射线衍射分析发现，原矿中的主要金属矿物为闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、铅矾、黄铜矿、褐铁矿等；非金属矿物主要是石英、长石、玉髓等。对其进行的多元素分析和物相分析结果分别见表1和表3。 表1  原矿多元素分析结果/%

元素	Cu	Pb	Zn	S	Fe	CaO	MgO	SiO2	Al2O3	As
含量	0.21	7.44	25.18	12.58	10.35	1.27	1.02	14.69	6.39	0.001

 表2  铅物相分析结果/%

物  相	硫（砷）化物	硫酸铅	碳酸铅	铅铁矾及其它铅	全  铅
含  量分布率	1.0614.22	6.2083.22	0.0540.73	0.1361.83	7.45100

 表3  锌物相分析结果/%

物  相	硫（砷）化物	氧化物	锌铁尖晶石及其它锌	全  锌
含  量分布率	22.2688.40	2.5310.04	0.391.56	25.18100

     从表1可以看到，处理该矿料时，应主要回收矿料中的铅和锌，因铜含量较低，可暂不考虑。从物相分析的结果看，该矿样是一种性质非常特别的矿样，矿样中的锌以硫化矿为主，而铅矿物则以氧化矿为主，且氧化率高达85%左右，硫酸铅是春中的主要矿物。     二、流程制定     作为铅锌矿石的常规选别流程，主要有优先浮选和混合浮选再分离流程。但作为本次处理的矿料，由于锌以硫化锌为主，而铅又以氧化铅为主，其可浮性差异相对较大，故而采用优先选锌然后再选氧化铅的选别流程。在浮选锌时，对加入重铬酸钾抑制方铅矿和加入硫酸铜活化闭锌矿进行了条件试验。对氧化铅矿的浮选采用常规的硫化钠法，但试验结果均不理想，主要表现在：（1）矿浆的pH为5.5～6.2，经加入石灰（或氢氧化钠）调浆后，即使石灰用量达到10㎏/t，矿浆pH值仍在6左右。（2）锌精矿中铅含量较高。虽然锌精矿中锌品位较高，可达52%，回收率达91%，但其中含铅也高达11%左右，铅、锌互含严重。（3）铅精矿中铅回收率较低，尾矿含铅较高，几乎和原料中的铅含量相等。（4）锌抑制剂用量较大。因原料中锌含量高，导致锌抑制剂用量大，生产成本高。     根据试验结果，可以推测，原料中可能存在某种耗碱化合物，即酸性物质。原料中部分铅、锌的天然可浮性很好，大量的氧化铅很难被硫化钠活化，浮选效果差。为此，我们确定采用浮—重联合流程，在弱酸性介质中快速浮选铅、锌，然后硫酸铜活化浮选锌，浮选尾矿用重选（摇床）富集其中的氧化铅，工艺流程见图1，并以此流程进行试验研究。

图1  浮选—重选联合流程     三、试验结果与讨论     根据矿料性质和初步试验结果制定图1所示的选别工艺流程，实质上分为4个选别回路：铅锌等可浮回路，铅、锌分离浮选回路，锌浮选回路，重选回路。     在铅锌等可浮回路中，回收的对象是一些可浮性特好的矿物，主要是方铅矿和部分闪锌矿。在这一回路中，一般不使用矿物的任何活化剂和抑制剂，在常用捕收剂作用下，它要求方铅矿尽可能回收到泡沫产品中，锌上浮的量越少越好，这样就可为后续的铅锌分离创造较好的条件。在对磨矿细度、矿浆pH值和捕收剂用量进行了条件试验后，确定了其最佳的工作参数，磨矿细度－74µm87.5%，矿浆pH6～6.5，乙基黄药用量70g/t。而浮选时间，特别重要，因为即使在上述相同的工艺参数下，浮选时间越长，锌的上浮率也会明显增加。图2显示了这一回路中浮选时间与选别效果的关系。在前3min内，硫化铅矿物上浮速度很快，锌矿物相对上浮较少，粗精矿的产率也不大。但当3min后，粗精矿产率明显增大，这主要是因为锌矿物开始大量上浮，锌的品位和作业回收率都快速提高，这是我们不需要的，因为这会增大后续铅锌分离的困难，甚至拿不到合格的铅精矿，锌的损失也会较大。所以，该作业的关键就是控制浮选时间和加药量，进行快速浮选。建议3min为宜。

图2  浮选时间与选别指标的关系1—铅品位；2—锌品位；3—铅回收率；4—锌回收率图3  分离粗选抑制剂用量对分离效果的影响1—铅品位；2—锌品位；3—铅作业回收率     在铅锌分离的浮选回路中，虽然所处理的粗精矿中铅、锌品位均较高，但由于矿量不多，药剂消耗不大，操作参数（如抑制时间）更易控制。     为了使铅、锌矿物有效分离，试验在不使用捕收剂的情况下，分别对硫化钠、亚硫酸钠、硫酸锌、硫代硫酸钠等锌矿物抑制剂进行了单独和混合用药试验研究。结果硫酸锌与亚硫酸钠混合用药抑制锌矿物效果显著，两者比例为2：1，铅锌分离粗选时药剂用量各为400g/t和200g/t，在经两次精选分离后（精选时抑制剂用量分别成倍降低），开路条件下，可获得含铅52.18%、含锌2.17%、铅作业回收率85.32%的铅精矿。硫酸锌与亚硫酸钠混合用药时，不同抑制剂用量与铅精矿中铅、锌品位关系曲线见图3。抑制闪锌矿的机理可以认为是，ZnO₂^2-胶体吸附在闪锌矿表面增强亲水性以及SO₃^2-水解沉淀Pb²⁺，使闪锌矿失去活化作用而联合实现抑制闪锌矿。     在锌选矿回路中，由于铅的硫化矿物已绝大部分被选出，此时的选矿，相当于处理单锌矿物。因此，我们主要使用了硫酸铜作为活化剂，并进行了条件试验，当硫酸铜用量为200g/t时，锌的作业回收率可达86.75%、锌品位53.17%的较好选矿指标。     重选的目的主要是选别硫酸铅矿物，在摇床的选别作用下，可获得合格铅精矿，其品位为32.59%，作业回收率62.37%。     根据条件试验结果，按照图1的工艺流程，进行了闭路试验，试验结果见表4。 表4  闭路流程试验结果/%

产品名称	产  率	品  位		回收率
		Pb	Zn	Pb	Zn
硫化铅精矿  锌精矿  氧化铅精矿  尾  矿  原  矿	1.6942.5715.4510.29100.0	50.330.9532.762.817.45	2.2551.963.366.2125.18	11.425.4367.9415.21100.0	0.1587.852.069.94100.0

     四、结论     （一）该矿石性质较为复杂，铅矿物大都为硫酸铅，铅氧化率高达83%，而锌多为硫化物，即闭锌矿，硫化率为88%。     （二）采用重浮联合流程，氧化硫化矿物分别处理，可选出氧化铅精矿、硫化铅精矿和硫化锌精矿三种产品，使铅精矿中铅的总回收率为79.36%，锌精矿中锌的回收率为87.85%。     （三）根据矿料为尾矿的特点，其中的矿物相互影响更大。我们采用了等可浮流程，即减少了精矿中的铅、锌互含，又降低了药剂用量。