强磁选—浮选分离某铜铅混合精矿

朱恩领,何爱婷,李敏,罗文成,王丞

青海鸿鑫矿业有限公司，青海 格尔木 816099

引言

浮选法是当前处理硫化铜铅混合精矿的主要方法[1]。由于硫化铜铅混合精矿中的铅矿物主要为方铅矿，而硫化铜矿物除原生黄铜矿外，还有种类繁多、含量不一的次生硫化铜矿物如辉铜矿、斑铜矿、黝砷铜矿等，根据浮选分离“浮易抑难”的原则，采用单一抑制方铅矿的方式较抑制多种铜矿物的方式难度更小，所以当前铜铅混合精矿多采用“浮铜抑铅”的处理工艺。当前该工艺的研究重点主要集中在方铅矿抑制剂的研发及应用上[2]，如Bulatovic S[3]通过使用重铬酸络合物在实现取代原有的重铬酸盐获得较好的铜铅分离指标的同时，还实现了尾矿废水中Cr6+离子浓度的大幅度降低；Qin Wenqing[4]、Jan Drzymala[5]、Peng Huang[6]等分别开发了以壳聚糖、马铃薯淀粉等对方铅矿具有较明显的选择性吸附作用的多糖类聚合有机物，这也是当前铜铅分离药剂研发的主攻方向，此外某些小分子抑制剂[7]及无铬组合抑制剂如CMC+Na2SO3+水玻璃[8]、CHP[9]等抑制剂也可用于不同性质、不同产地的铜铅混合精矿的分离中。

为消除传统铜铅混合浮选分离工艺药剂成本高、生产过程中浮选工艺操作难度大、选矿废水重金属离子污染大等不利影响，引入磁选作为铜铅分离的重要手段愈发引起我国选矿科技工作者的重视。由于黄铜矿具有微弱的磁性，比磁化系数为 67.53×10-9m3/kg，而方铅矿的比磁化系数为0.62×10-9m3/kg，二者具有强磁选分离的天然可能性，早在20世纪90年代，中南大学杨鹏等人[10]率先引入振动脉动高梯度磁选试验装置用于分离湖南某铜铅混合精矿，磁选尾矿中铜脱除率达到93%左右；湖南有色金属研究院薛伟等人[11]通过对铜铅混合精矿进行超声波分散后进行强磁处理可分别得到铜精矿及铅精矿产品，但较少有文献对强磁处理对铜铅混合精矿各矿物的可浮性变化进行论证，所以本文以青海某铜铅锌选厂产出的铜铅混合精矿为对象，通过样品性质分析混合精矿中黄铜矿、方铅矿的嵌布粒度及共生关系，并对比了常规分离方法与高梯度磁选—浮选分离方法对该混合精矿中铜铅矿物的分离效果，通过试验条件的优化得到高梯度磁选—浮选分离工艺的最佳指标，为下一步开展现场生产改造提供依据。

1 样品性质

1.1 样品化学成分及矿物组成分析

本研究所用铜铅混合精矿样品取自青海某铜铅锌矿山选矿厂铅精矿缓存槽，其现场生产原矿含Cu 0.09%～0.14%、Pb 1.25%～1.30%、Zn 2.80%～3.25%，采用铜铅混合浮选工艺将伴生铜富集于铅精矿中[12]形成铜铅混合精矿矿浆产品，矿浆产品的质量浓度为45%，经充分搅拌均匀后取代表性的矿浆经过滤、烘干后制得分析样品，其化学多元素分析结果如表1所示。

表1 铜铅混合精矿样品化学多元素分析结果

使用扫描电镜对代表性样品进行扫描识别分析，可得该铜铅混合精矿镜下典型形貌如图1所示。由图1可看出，该铜铅混合精矿矿物组成较为简单，主要的组成矿物为方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿及黄铜矿，脉石矿物含量极少，同时含有少量的赤铁矿、褐铁矿等铁质矿物，该铜铅混合精矿中各矿物组成及相对含量如表2所示。

表2 铜锌混合精矿样品中主要矿物组成及相对含量 /%

图1 铜铅混合精矿微观形貌

由表1可知，铜铅混合精矿主要的金属元素为Pb、Zn、Cu，含量分别为Pb 56.39%、Zn 4.15%、Cu 1.96%；非金属元素为S，含量为27.98%。样品中除硫化铜、铅、锌矿物含硫外，还有部分硫以磁黄铁矿、黄铁矿等矿物形态赋存。混合精矿中银含量为293.90 g/t，其主要赋存矿物为硫锑铜银矿及螺状硫银矿。

由表2及图1可看出，铜铅混合精矿中方铅矿为含量最多的矿物，占总矿物含量的78.27%，其次为闪锌矿、磁黄铁矿及黄铁矿，黄铜矿含量较少，仅占总矿物含量的2.48%。

1.2 混合精矿中各粒级铜、铅矿物分布情况及连生关系

对该铜铅混合精矿进行筛析，并对各分级产品进行化学分析、制备砂光片及镜下检测，该混合精矿筛析结果如表3所示，采用横尺面测法[13]镜下统计得到该铜铅混合精矿中不同粒级的铜、铅矿物矿物的单体率及连生关系如表4所示。

表3 混合精矿筛析结果

由表3结果可看出，该铜铅混合精矿整体粒径较细，铜、铅矿物在细粒级(-0.026 mm)部分集中度较高。结合表4结果可知，不同粒级产品中铜、铅矿物的单体率较高，黄铜矿、方铅矿的整体单体率达到了90%左右，在细粒矿物中单体率更高，所以不需要采用再磨工艺对该混合精矿进行处理。

表4 不同粒级中各矿物的单体率及不同矿物的连生关系

2 试验结果及讨论

由铜铅混合精矿样品性质分析结果可知，该铜铅混合精矿中主要的矿物成分为方铅矿，且方铅矿含量占混合精矿矿物总含量的78%左右；其次为闪锌矿和黄铜矿。根据“抑多浮少”的浮选分离原则，采用浮铜抑铅工艺是处理该铜铅混合精矿的常见工艺，由于该铜铅混合精矿中方铅矿嵌布粒度较细，-0.026 mm部分接近60%。由文献可知[14-15]，当单体方铅矿粒径过小时，由于其流变行为的变化导致方铅矿难以被常规抑制剂抑制，进而增大了铜铅分离的难度。采用常规的铜铅分离浮选工艺处理该铜铅混合精矿试验流程如图2所示，所得结果见表5。

图2 铜铅分离试验流程

表5 铜铅分离试验流程结果 /%

由表5可知，使用无铬组合抑制剂CMC+水玻璃+亚硫酸钠对该铜铅混合精矿进行铜铅分离，所得铜精矿含Cu 12.33%、Pb 21.21%，但铜精矿中Cu回收率低，含Pb较高，分离效果较差，所以拟采用高梯度磁选工艺对该铜铅混合精矿进行预处理，磁选分离后的精矿用于下一步的铜铅浮选分离。

2.1 磁选试验

2.1.1 铜磁选背景磁场强度条件试验

由于黄铜矿为顺磁性矿物，具有弱磁性，而方铅矿为非磁性矿物，可考虑采用高梯度磁选对该铜铅混浮精矿进行预处理，并对磁选所得的精矿、尾矿进行分析及再处理。本文使用赣州金环公司所生产的SLon-100试验型立环脉动高梯度磁选机为试验设备，在入选物料质量浓度为20%、设定脉冲冲次为15 Hz条件下，通过条件激磁电流强度条件磁选背景强度，背景磁场强度条件试验流程如图3所示，所得结果见图4。

图3 铜铅分离磁选强度条件试验流程

图4 背景磁场强度对铜精矿金属品位及回收率的影响

由图4结果可看出，在设定脉冲冲次为15 Hz条件下，随着背景磁场强度的增大，铜精矿中Cu回收率可明显提高，而铜精矿中Pb回收率维持在较低的水平，表明采用高梯度磁选是分离该铜铅混合精矿铜、铅矿物有效的分离方法，当磁场强度为1.5 T的条件下，铜精矿中Cu回收率达到68.51%，再增大磁场强度时，铜精矿中Cu回收率增长幅度较小，同时铜精矿中Cu品位有小幅度降低，所以采用高梯度磁选工艺处理青海某铜铅混合精矿的最佳背景磁场强度为1.5 T。

2.1.2 脉冲冲次条件试验

在使用高梯度磁选机处理物料时，可以通过调节脉冲冲次的大小促进处理器中混合精矿中各矿物的有效分散，减少夹杂现象的发生[16]，为考察脉冲冲次对本铜铅混浮精矿磁选分离的影响，进行了脉冲冲次试验，试验流程如图3所示，固定背景磁场强度为1.5 T，以脉冲冲次为变量，所得结果如图5所示。

由图5可知，脉冲冲次对铜铅分离的效果有显著的影响，当脉冲冲次为25 Hz时，铜精矿中Cu回收率达到最大，为86.74%，铜铅分离效果最好，综合考虑，高梯度磁选处理该铜铅混合精矿磁选分离的脉冲冲次为25 Hz。

图5 脉冲冲次对铜精矿金属品位及回收率的影响

2.1.3 磁选扩大试验

根据已有的磁选条件和使用SLon-100型磁选机得到的磁选参数，进行了磁选扩大试验，扩大试验采用SLon-500型立环脉动高梯度磁选机，参数为：处理量为0.125 t/h，入选矿浆质量浓度为20%，同时控制磁场强度为1.5 T，脉冲冲次为25 Hz，以青海某铜铅锌选厂产出的含Cu 1.96%、Pb 56.39%的铜铅混合精矿为试验对象，得到磁选扩大试验指标如表6所示。

表6 磁选扩大试验结果 /%

由表6可知，使用高梯度强磁选机在推荐参数条件下，磁选精矿含Cu 3.32%、Pb 49.40%，磁选尾矿含Cu 0.53%、Pb 59.32%，磁尾矿可直接作为铅精矿产品进行销售，磁精矿中Cu回收率达到86.84%，可用于下一步的铜铅浮选分离。

2.2 磁精矿铜铅浮选分离试验

以磁选扩大试验产出的磁精矿为浮选分离对象进行了磁精选铜铅分离试验，试验流程及药剂制度如图2所示，试验指标如表7所示。

表7 磁选精矿铜铅分离试验结果 /%

对比表5和表7结果可看出，在相同的浮选药剂制度条件下，磁选处理后的磁选精矿浮选所得铜精矿中Cu的产率及作业回收率明显提高，同时铜精矿中Pb品位降低，分离后的铅精矿中Cu品位降低至1.00%以下，且磁选分离效果明显优于未磁选处理的铜铅混合精矿，所以采用高梯度强磁处理可明显降低该铜铅混合精矿浮选分离的难度。

2.3 全流程闭路试验

在已有的磁选指标和磁选精矿铜铅分离开路试验的基础上进行了高梯度磁选—磁选精矿铜铅浮选分离的全流程闭路试验，试验流程如图6所示，所得指标如表8所示。

图6 全流程闭路试验流程

表8 全流程闭路试验指标 /%

由图6可看出，经上述流程处理青海某铜铅混合精矿可产出一个铜精矿和两个铅精矿，其中铜精矿含Cu 17.63%、Pb 9.31%，铜精矿中Cu回收率71.48%，铜精矿含Cu>15%，满足铜精矿的销售要求，同时由于部分微细粒铜铅连生体矿物的存在致使铜精矿铅含量偏高。铅精矿1含Cu 0.53%、Pb 59.32%，铅精矿2含Cu 0.70%、Pb 60.16%。综合铅精矿1和铅精矿2，总铅精矿平均含Cu 0.61%、Pb 59.72%；总铅精矿中Pb平均回收率为98.67%。

3 结论

(1)青海某铜铅混合精矿为该选厂铜铅混浮作业产出的产品，含Cu 1.96%、Pb 56.39%，混合精矿中主要的组成矿物为方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿及黄铜矿，经筛析及单体解离度分析可知，该混合精矿中的各硫化矿物整体粒径细小，单体解离度高。

(2)由于该混合精矿中的方铅矿粒径微细，增大了铜铅浮选分离的难度，所以采用高梯度磁选的方式对该铜铅混合精矿进行处理，在背景磁场强度为1.5 T、脉冲冲次25 Hz条件下，一次粗选可得到含Cu 3.32%、Pb 49.40%，Cu回收率86.84%的磁选精矿，用于下一步铜铅浮选分离。磁选尾矿含Cu 0.53%，可直接作为合格的铅精矿产品。

(3)经对比试验可知，在相同药剂制度条件下，高梯度强磁得到的磁选精矿再进行铜铅分离浮选效果比直接铜铅浮选分离效果更好。磁—浮联合工艺流程处理青海某铜铅混合精矿可得到含Cu 17.63%、Pb 9.31%、Cu回收率71.48%的铜精矿和含Cu 0.61%、Pb 59.72%、Pb回收率98.67%的铅精矿，分离指标理想。