某难选铜锌硫化矿锌回收选矿试验研究

白 洁 孙志健 于 洋 冯晓燕

(矿冶科技集团有限公司 矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 102628)

我国锌资源储量居世界第二，但贫矿多、富矿少、矿床物质成分复杂、共伴生矿物较多。随着锌产业的迅速发展，对锌的需求量不断增大，难选含锌矿石越来越多。铁闪锌矿属于难选锌矿物，由于闪锌矿晶格上的锌原子被三价铁离子取代，而使其相对于闪锌矿可浮性较差。此外，因铁闪锌矿与常伴生的磁黄铁矿的可浮性相近，使得铁闪锌矿的回收成为研究的难点[1-3]。某铜锌硫化矿所含锌矿物主要为铁闪锌矿，含硫高，矿石中含有较多的磁黄铁矿，针对矿石的这一性质特点，本文对可能适于处理该矿的选矿工艺流程进行了试验研究，并筛选出了较优方案，采用较优方案获得了更高品位的锌精矿，实现了锌矿物的有效回收。

1 矿石性质

矿石的化学成分见表1。化学物相分析结果显示矿石中的铜和锌主要以硫化矿形式存在。工艺矿物学分析结果发现该矿石中的锌矿物为闪锌矿，铜矿物绝大部分为黄铜矿，含微量铜蓝，其他金属矿物主要为磁黄铁矿，含少量黄铁矿、磁铁矿，另有微量毒砂、方铅矿、褐铁矿等；矿石中的非金属矿物大部分为萤石，其次为钙铁榴石、绿泥石、方解石、石英，少量的长石、白云母、透辉石，微量磷灰石、榍石、高岭石等。矿石组成及含量见表2。闪锌矿主要呈不规则状嵌布在脉石矿物中，部分闪锌矿与磁黄铁矿紧密共生，少量闪锌矿与黄铜矿嵌布在一起，有时可见闪锌矿中包裹微粒黄铜矿，二者呈固溶体分离结构产出，见图1～2。

表2 矿石的矿物组成Table 2 Mineral compositions of the ore /%

图1 闪锌矿与磁黄铁矿共生Fig.1 Symbiosis of sphalerite and pyrrhotite

图2 闪锌矿中包裹的微粒黄铜矿Fig.2 Fine chalcopyrite wrapped in sphalerite

从矿石成分、结构和性质来看，该锌矿物属难处理矿物，锌的分离回收存在以下难点：

1)矿石中的闪锌矿为铁闪锌矿，含铁量主要集中在9%～12%，一方面将影响锌精矿的品位，另一方面由于铁闪锌矿相对于闪锌矿浮游性能较差，应注意选矿药剂的选择。

2)矿石中磁黄铁矿含量较高，铁闪锌矿和磁黄铁矿可浮性相近，浮选分离难度较大。

3)部分粗粒的闪锌矿中包裹微细粒的黄铜矿、磁黄铁矿，呈固溶体分离结构，这些矿物难以通过磨矿与闪锌矿完全解离，会随着闪锌矿一起进入锌精矿中，也将影响锌精矿的品位。

2 选矿工艺研究

矿石中的中铜、锌品位低，黄铜矿粒度细，闪锌矿粒度相对较粗，但粒度分布不均匀，可考虑用阶段磨矿方式进行选别。磨矿细度试验结果发现，原矿磨矿细度采用-0.074 mm占70%较为适宜。采用铜优先浮选流程，通过一次粗选、一次扫选、铜粗精矿再磨、三次精选，实现了铜矿物有效回收，铜精矿含铜20.74%，含锌7.98%，铜回收率74.16%，选铜尾矿锌品位4.83%。本文主要对选锌流程进行探讨，根据矿石性质，形成了锌粗选—粗精矿再磨再选、磁选脱磁黄铁矿—锌浮选、磁选脱磁黄铁矿—锌粗选—粗精矿再磨再选、磁选脱磁黄铁矿—锌浮选—锌精矿磁选等四种流程方案[4-7]。

2.1 锌粗选—粗精矿再磨再选流程

矿石含锌矿物为铁闪锌矿，可浮性差，磁黄铁矿含量高，铁闪锌矿和磁黄铁矿可浮性相近，浮选分离难度较大，鉴于此，试验采用锌优先浮选流程。因合理的药剂制度是提高浮选指标的关键，通过对比乙基黄药、丁基黄药和异丙黄药的试验结果，选择异丙黄药为捕收剂，该药剂可以兼顾选择性和捕收性能。在石灰为抑制剂、浮选矿浆pH值控制在12.5左右条件下能够有效抑制磁黄铁矿和黄铁矿。为加强锌硫分离效果，选择亚硫酸钠作为辅助抑制剂，采用一次粗选、一次扫选、锌粗精矿再磨、三次精选流程(流程见图3)，得到的锌精矿锌品位较低，仅为38.06%，回收率80.07%，说明采用单一浮选难以得到合格的锌精矿。

图3 锌粗选—粗精矿再磨再选试验流程Fig.3 Flowsheet of zinc roughing，roughing and regrinding of coarse concentrate

2.2 磁选脱磁黄铁矿—锌浮选流程

矿石中的磁黄铁矿为单斜晶格构造，具有铁磁性，可以考虑对选铜尾矿磁选脱除磁黄铁矿后，再进行锌浮选，以提高锌的选矿指标，试验流程见图4。采用磁选管，在磁场强度119 kA/m的弱磁场条件下，对铜浮选尾矿进行磁选分离磁黄铁矿试验，磁选精矿产率较高，为42.59%，锌品位0.48%，表明选铜尾矿中大量具磁性的磁黄铁矿被脱除。此后，通过一次粗选、一次扫选、三次精选得到的锌精矿含锌42.31%，含铜0.096%，锌回收率85.52%，锌精矿品位有较大幅度提升。由于浮铜尾矿经磁选可脱除大量的磁黄铁矿，选锌处理量大幅降低，浮选药剂用量可显著降低。

图4 磁选脱磁黄铁矿—锌浮选试验流程Fig.4 Flowsheet of magnetic separation demagnetizing pyrite zinc flotation

2.3 磁选脱磁黄铁矿—锌粗选—粗精矿再磨再选流程

为提高锌精矿品位，在选铜尾矿脱磁黄铁矿—锌浮选流程的基础上，进行了优化试验研究。由于部分铁闪锌矿与磁黄铁矿紧密共生，提高磨矿细度或增加再磨作业能使矿物更好的解离，更利于锌的回收。将原矿磨矿细度提高至-0.074 mm占85%。试验结果表明，提高原矿磨矿细度后，锌精矿品位略有提高，为43.07%，整体提高磨矿细度针对性不强，对锌品位提升没有明显的效果。采用磨矿细度-0.074 mm占70%，对锌粗精矿进行再磨作业，试验流程见图5。试验结果表明，锌粗精矿再磨后，锌精矿品位得到了较大提高，回收率略有降低，获得的试验指标为锌精矿锌品位46.81%，含铜0.37%，锌回收率82.60%。

图5 磁选脱磁黄铁矿—锌粗选—粗精矿再磨再选试验流程Fig.5 Flowsheet of magnetic separation demagnetizing pyrite，zinc roughing and rough concentrate regrinding and reconcentration

2.4 磁选脱磁黄铁矿—锌浮选—锌精矿磁选流程

磁选脱磁黄铁矿—锌浮选流程锌精矿中含有部分磁黄铁矿是影响锌精矿质量的原因之一，因此，采用分梯度磁选方法进行提高锌品位试验。对磁选脱磁黄铁矿—锌浮选流程闭路试验获得的锌精矿进行不同磁场强度的磁选试验，试验流程见图6。试验中发现，粗选分离磁感应强度以279 kA/m为宜，浮选锌精矿经过磁选，可显著提高锌精矿品位，结果见表3。

图6 磁粗选磁场强度试验流程Fig.6 Magnetic field intensity test flowsheet of magnetic roughing

由表3可知，磁选产品1与磁选产品2含锌品位较高，损失了较多的锌回收率。因此，对这部分含锌较高的磁选粗精矿进行了再磨再选试验。试验流程见图7，试验结果见表4。

图7 浮选锌精矿中磁粗选—磁选粗精矿再磨再选试验流程Fig.7 Flowsheet of zinc concentrate medium magnetic roughing，regrinding and magnetic separation of rougher concentrate

表3 磁粗选磁场强度试验结果Table 3 Results of magnetic field intensity test on magnetic roughing /%

表4 浮选锌精矿中磁粗选-磁选粗精矿再磨再选试验结果Table 4 Results of zinc concentrate medium magnetic roughing-regrinding and magnetic separation of rougher concentrate test /%

由表4可知，浮选锌精矿经过中磁粗选—磁选粗精矿再磨再选后，磁选精矿中的含锌量明显降低，经过一次粗选、两次精选后，磁选总尾矿(高品位锌精矿)中的锌含量可提高至48.04%，回收率83.38%。

4种选锌方案主要选矿指标比较结果见表5。

表5 主要选矿指标比较Table 5 Comparison of main flotation index /%

由表5可知，磁选脱磁黄铁矿—锌浮选流程由于采用磁选对磁黄铁矿进行预先脱除，与锌粗选—粗精矿再磨再选流程的单一浮选相比，不仅使选矿指标大幅提高，药剂制度更简单，药剂用量更节省，浮选矿石处理量减少超过40%，但需要增加浓密机，提高锌入选浓度。磁选脱磁黄铁矿—锌粗选—粗精矿再磨再选流程锌精矿锌品位有较大提升，但回收率损失较多，而且增加了再磨作业。由于矿石中磁黄铁矿含量高，磁选脱磁黄铁矿—锌浮选—锌精矿磁选流程可明显提高锌精矿品位，且对回收率影响较小，但需增加锌精矿再磨与磁选作业，若对锌精矿品位要求较高，推荐采用此方案。生产现场可根据产品质量需求，综合考虑投资成本与运营成本，选择合适的流程方案。

3 结论

1)某铜锌硫化矿含锌4.88%、铜0.36%、硫24.16%，闪锌矿为铁闪锌矿，浮游性能较差，磁黄铁矿含量高，铁闪锌矿和磁黄铁矿分离难度较大，闪锌矿中包裹微细粒的黄铜矿、磁黄铁矿，不易解离，属于难选锌硫化矿，通过浮选获得高品位锌精矿难度较大。

2)采用磁选脱磁黄铁矿—锌浮选流程，可获得含锌42.31%、含铜0.096%、锌回收率85.52%的锌精矿，实现锌矿物的有效回收，经济性较好。在此基础上，增加锌精矿磁选—磁选粗精矿再磨再选流程，可获得锌品位48.04%、锌回收率83.38%的高品位锌精矿。

3)分别采用了锌粗选—粗精矿再磨再选、磁选脱磁黄铁矿—锌浮选、磁选脱磁黄铁矿—锌粗选—粗精矿再磨再选、磁选脱磁黄铁矿—锌浮选—锌精矿磁选等四种流程方案处理该矿石，研究结果可为此类型矿石的选矿工艺的选择提供参考和借鉴，在实际选矿中可根据指标要求和经济性选择适宜的流程方案。