CO2活化铅锌浮选尾矿中黄铁矿试验研究

沈发明 崔 瑞 杨哲辉

（1.深圳市中金岭南有色金属股份有限公司凡口铅锌矿；2.武汉科技大学资源与环境工程学院；3.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点试验室）

凡口铅锌矿是我国最大的铅锌生产基地之一，同时也是我国重要的黄铁矿生产基地［1］。凡口选矿厂在铅锌浮选作业时，由于添加了大量的石灰抑制黄铁矿［2-3］，导致矿浆pH 值达12 以上，因此，在后续选硫浮选时需添加大量硫酸将矿浆pH 值降至7 左右，以对黄铁矿进行活化［4］。由于浓硫酸具有高氧化性以及强腐蚀性，导致其在运输、存放以及使用等方面存在一定的安全隐患。将浓硫酸加入矿浆进行搅拌，会导致局部产生高温并伴随二氧化硫、硫化氢和酸雾产生，加大企业安全生产压力。在回水处理及利用过程中，选硫工序中添加的硫酸导致选矿废水中的COD 及硫酸根含量增加，废水直接回用对选矿浮选指标具有较大的影响，因此，大量添加硫酸给选矿废水的厂前处理和回用带来了极大的压力。

随着“双碳”目标的提出，各行业对CO2利用方式的关注度日渐增加。通过向选矿矿浆中添加CO2，发现可以降低选矿矿浆pH 值，考虑到选矿厂现有流程中通过硫酸调整选锌尾矿pH 值以达到活化黄铁矿的目的，提出了采用CO2取代硫酸选硫的探索研究。本试验在保证硫粗选品位和回收率的前提下，通过采用CO2气体取代浓硫酸，对浓缩后的锌尾矿进行调浆，以达到活化黄铁矿的目的。

1 试验样品及方法

1.1 矿样性质

凡口铅锌矿的矿石属高硫复合铅锌矿石，原矿含硫28%左右［5］，其硫化矿物主要成分是黄铁矿，选硫作业的给矿为经浓密机浓缩后的铅锌浮选尾矿。该试验选取锌尾矿作为研究对象进行试验。

1.2 试验药剂与设备

试验用药考虑到现场生产的实际情况，捕收剂采用丁基黄药以及乙基黄药，起泡剂为2#油，调整剂采用硫酸或CO2调整矿浆pH 值并活化黄铁矿。CO2的添加方式为直接通入浮选机［6-7］。

粗选试验使用1.0 L 的XFD 型单槽式浮选机，精选使用0.5 L的XFD型单槽式浮选机。

1.3 试验方法

粗选试验称取含有固体矿物843 g 的矿浆，浮选矿浆浓度为52%，保证其浓度与现场生产浓度保持一致。CO2存放于气瓶中，CO2气体经减压后通过气管接入浮选机搅拌，并通入浮选槽。粗选流程见图1，通入CO2示意见图2。

2 试验内容与讨论

2.1 CO2活化粗选条件试验

2.1.1 CO2与硫酸活化效果对比试验

在pH 值6.5、丁基黄药用量50 g/t、2#油用量6.88 g/t 的条件下，对比CO2与硫酸调浆的粗选活化效果，试验结果见表1。

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由表1 可知，在相同矿浆pH 值的条件下，使用CO2活化调浆得到的粗选精矿硫品位比使用硫酸低0.87 个百分点，硫回收率高18.40 个百分点，表明CO2能够完全替代硫酸，充分活化黄铁矿；初步分析可能由于CO2为气体通入，气泡在矿浆内能与黄铁矿表面更充分地接触，所以CO2活化黄铁矿效果较好。

2.1.2 粗选矿浆pH值试验

在丁基黄药用量50 g/t、2#油用量6.88 g/t 的条件下进行粗选矿浆pH 值（CO2用量）试验，试验结果见图3。

由图3 可见，当矿浆pH 值从6.0 提高到8.0 时，粗选精矿硫品位变化不大，但硫回收率不断下降；当矿浆pH 值为6.0 时，粗选精矿硫回收率最高，硫品位为41.05%、硫回收率为95.28%。因此，选择pH 值为6.0，此时CO2充气量为100 L/min。

2.1.3 活化搅拌时间试验

在CO2用量100 L/min、丁基黄药用量50 g/t、2#油用量6.88 g/t的条件下，进行搅拌时间试验，试验结果见图4。

由图4可见，CO2通入矿浆后，随着搅拌时间的增加，粗选精矿硫品位和回收率均未见明显变化；说明CO2对黄铁矿的活化速率快，可以在较短时间内充分活化黄铁矿。

2.1.4 粗选丁基黄药用量试验

在CO2充气量100 L/min、2#油用量6.88 g/t的条件下，进行粗选丁基黄药用量试验，试验结果见图5。

由图5 可见，随着丁基黄药用量从10 g/t 增加到50 g/t，粗选精矿硫品位先增加后降低，硫回收率不断提高；当丁基黄药用量继续增加，硫品位下降，硫回收率上升趋势变缓；综合考虑，选择丁基黄药用量为50 g/t，此时粗选精矿硫品位为40.37%，硫回收率为96.45%。

2.1.5 粗选起泡剂用量试验

在CO2充气量100 L/min、丁基黄药用量50 g/t 的条件下进行起泡剂2#油用量试验，试验结果见图6。

由图6 可见，随着起泡剂2#油用量的增加，粗选精矿硫品位下降，硫回收率先上升后下降；当2#油用量为6.88 g/t 时，硫回收率最高；综合考虑，选择2#油用量为6.88 g/t，此时粗选精矿硫品位为41.95%、硫回收率为94.50%。

2.2 浮选开路试验

在粗选条件试验的基础上，结合选矿厂选硫工艺流程进行开路试验，试验流程及药剂制度见图7，试验结果见表2。

由表2 可知，经2 粗2 精1 扫开路试验，可获得硫品位47.39%、硫回收率78.93%的硫精矿，且在精选过程中不需要再另外通入CO2，活化后可持续性良好。

2.3 浮选闭路试验

在开路试验的基础上进行闭路试验，试验流程见图8，试验结果见表3。

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由表3 可知，经过2 粗2 精1 扫闭路试验，最终可获得硫品位46.89%、硫回收率91.43%的硫精矿，闭路试验指标较好。

3 结 论

（1）在相同矿浆pH 值的条件下，使用CO2活化调浆得到的粗选精矿硫品位比使用硫酸低0.87 个百分点，硫回收率高18.40 个百分点，表明CO2能够完全替代硫酸，充分活化黄铁矿。

（2）搅拌时间试验结果表明，CO2通入矿浆后，随着搅拌时间的增加，粗选精矿硫品位和回收率未见明显变化，说明CO2对黄铁矿的活化速率快，可以在较短时间内充分活化黄铁矿。

（3）以CO2作为粗选活化剂，经过2 粗2 精1 扫闭路试验，最终可获得硫品位46.89%、硫回收率91.43%的高品质硫精矿，闭路试验指标较好。