某高硫铅锌矿降砷工艺流程方案对比试验研究*

高连启，刘 进，张红英，刘志成，郎召有，惠世和

（1.驰宏科技工程股份有限公司，云南 曲靖 655000；2.广东省科学院资源利用与稀土开发研究所，广东 广州 510650）

铅锌精矿降砷是选矿工艺中的一个难题，尤其是对于晶格含砷的铜、铅矿的降砷研究未能取得明显性进展[1-3]，本研究的降砷的目的矿物是性质与方铅矿相似的灰硫砷铅矿，通过采用高效抑制剂TH、选择性好的捕收剂A1进行抑铅浮砷，最终达到了砷铅分离的目标。对于原工艺只能得到含砷1%左右的铅精矿，采用此工艺，可得到含砷0.4%以内的低砷铅精矿和含砷较高的高砷铅精矿，试验指标良好，降砷效果明显，可实现铅锌精矿降砷提质的目标。

1 原矿性质分析

1.1 原矿主要元素分析及主要矿物组成及相对含量

原矿X射线衍射分析结果如图1，主要矿物组成及相对含量见表1，原矿多元素分析结果见表2。

图1 原矿X射线衍射（XRD）图谱Fig.1 X-ray diffraction spectrogram of raw ore

表1 原矿主要矿物组成及相对含量Tab.1 Mineral composition and the relative content of raw ore %

表2 原矿主要元素分析结果Tab.2 Main element analysis results of raw ore %

从图1、表1和表2可知，该原矿的主要矿物为白云石、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、方解石、白云母等。原矿由三十多种矿物组成，金属矿物主要是闪锌矿、方铅矿和黄铁矿，分别占矿物总量的29.48%、6.40%和33.41%，累计占矿物总量69.29%；其次为褐铁矿、灰硫砷铅矿、白铅矿、铅钒、砷铅矿、硅锌矿、毒砂等[4]。

原矿中的铅矿物以方铅矿为主，少量硫盐类矿物：灰硫砷铅矿、硫锑铅矿，并有种类繁多的其他铅矿物：砷铅矿、白铅矿、铅矾、铅硬锰矿、磷氯铅矿、碳铅铀矿和硒铅矿等；锌矿物主要为闪锌矿，其次为氧化锌矿物硅锌矿，极微量的水锌矿。

脉石矿物主要为白云石，占矿物总量的17.96%，其次为方解石和白云母，分别占原矿的6.26%和1.58%，少量褐铁矿、石英和绿泥石等。

1.2 原矿中铅、锌物相分析及砷在原矿中的平衡分配

对原矿中的铅和锌进行了化学物相分析，物相分析结果分别见表3、表4和表5。

表3 原矿铅物相分析结果Tab.3 Analysis results of lead phase in raw ore %

表4 原矿锌物相分析结果Tab.4 Analysis results of zinc phase in raw ore %

表5 砷在原矿中的平衡分配Tab.5 Balanced distribution of arsenic in raw ore %

铅、锌相分析结果表明，矿石中铅主要以硫化铅为主，占有率为83.49%，氧化铅和铅铁钒及其它的占有率合计为16.51%；矿石中锌主要以硫化锌为主，占有率为95.49%。

砷的赋存状态结果可见，原矿中砷主要存在灰硫砷铅矿、砷铅矿及黄铁矿中，灰硫砷铅矿和砷铅矿中砷品位均很高，黄铁矿中砷品位不高，但砷占有率达49.32%。

1.3 影响降砷指标的工艺矿物学因素分析

该矿中影响降砷指标的最主要因素是：①黄铁矿中含类质同象替代的砷，黄铁矿砷含量较高，选矿过程中黄铁矿一旦进入铅、锌精矿，易造成铅、锌精矿砷金属量增加；②灰硫砷铅矿是一种铅砷硫盐矿物，与方铅矿理化性质相近，部分灰硫砷铅矿呈小于10 μm的包裹体包含于方铅矿中。灰硫砷铅矿在浮选过程中不可避免进入硫化铅精矿，导致铅精矿砷含量超标；③砷铅矿是一种含铅砷酸盐矿物，与白铅矿等氧化铅矿物的理化性质相近，易在浮选过程中进入氧化铅精矿，造成氧化铅精矿中砷超标[5-7]。

2 试验方案的制定

原矿工艺矿物学分析可知，选矿过程中降砷的途径主要是避免黄铁矿进入铅、锌精矿中，并分离方铅矿与灰硫砷铅矿、砷铅矿[8]。砷铅矿含量较低，属于氧化矿，不容易进入硫化铅、锌精矿中。灰硫砷铅矿含量较高，因此，影响铅、锌精矿砷超标的主要矿物是灰硫砷铅矿。且灰硫砷铅矿可浮性与方铅矿相近因而进入铅精矿造成铅精矿砷超标，对锌精矿影响较小，现场锌精矿及探索试验中锌精矿含砷量均不超标。

探索试验过程发现，磁选和重选均无法对砷和铅进行有效分离，优化条件下灰硫砷铅矿的可浮性优于方铅矿，因此，可以采取优先浮出灰硫砷铅矿。或对含砷的铅精矿进行砷铅分离两种方式进行铅精矿降砷。因此，确定降砷采取“高砷铅优先浮选”与“砷铅混浮-砷铅分离”两个试验方案。因锌精矿中砷不超标，两方案中硫化锌、氧化铅及氧化锌工艺完全相同，因此，本文主要讨论硫化铅精矿降砷试验研究。

3 试验结果及讨论

3.1 降砷工艺流程

“高砷铅优先浮选”工艺，利用矿物未受药剂污染，存在天然可浮性差异，采用选择性好的捕收剂A1，在选厂现有工艺流程的基础上采用铅浮选作业“一粗一扫一精”的简单工艺，除去含砷的灰硫砷铅矿，试验流程如图2所示。

图2 “高砷铅优先浮选”试验工艺流程Fig.2 Process flow of“preferential flotation of high arsenic lead”test

“砷铅混浮-砷铅分离”，对选厂现有工艺流程中得到的含砷铅精矿，以TH作抑制剂、A1为捕收剂进行“一粗二扫二精”的砷铅分离工艺，得到砷含量不同的低砷铅精矿和高砷铅精矿，试验流程如图3所示。

图3 “砷铅混浮-砷铅分离”试验工艺流程Fig.3 Process flow of“mixed flotation of arsenic and lead-separation of arsenic and lead”test

3.2 试验指标对比

“高砷铅优先浮选”与“砷铅混浮-砷铅分离”工艺闭路试验结果对比见表6。闭路试验结果表明，两种工艺流程均解决了含砷铅矿物与方铅矿可浮性相近分离难的问题，所得低砷铅精矿砷含量均在0.4%以内，但“高砷铅优先浮选”工艺所得低砷铅精矿铅回收率高1.36%。

表6 “高砷铅优先浮选”与“砷铅混浮-砷铅分离”工艺闭路试验结果对比Tab.6 Comparison of the closed circuit test results of“preferential flotation of high arsenic lead”and“mixed flotation of arsenic and lead-separation of arsenic and lead” %

3.3 药剂成本估算对比

“高砷铅优先浮选”工艺与“砷铅混浮-砷铅分离”工艺药剂成本估算对比见表7。前者比后的药剂成本低10.03元/t。

表7 “高砷铅优先浮选”与“砷铅混浮-砷铅分离”药剂成本估算对比Tab.7 Comparison of agent cost estimation of“preferential flotation of high arsenic lead”and“mixed flotation of arsenic and lead-separation of arsenic and lead”

3.4 对现场现有工艺的影响

“高砷铅优先浮选”工艺与“铅砷混浮-砷铅分离”工艺均需对现有流程进行简单的改造，后者从选厂铅精矿开始降砷，不影响选厂现有的铅、锌的选别，但所需的设备较多。

3.5 推荐工艺流程

“高砷铅优先浮选”工艺简单、以A1作含砷铅矿的捕收剂，将含砷铅矿从原矿中优先选出，降低了从现有的铅精矿中进行砷、铅分离的技术难度、简化了工艺流程、降低了药剂成本。综合考虑两个工艺方案的优缺点，推荐“高砷铅优先浮选”工艺。

3.6 高砷铅精矿浸出

对分离所得的高砷铅精矿，其中的砷存在于灰硫砷铅矿晶格中，只能通过“浸出”等化学手段使砷、铅分离。本研究对高砷铅精矿进行浸出，得到铅浸出率90.55%的结果。

4 结语

1）对于理化性质（比重、比磁化系数及可浮性）相近的灰硫砷铅矿与方铅矿，采用“高砷铅优先浮选”工艺和“铅砷混浮-砷铅分离”工艺，均解决了含砷铅矿物与方铅矿性质相似分离难的问题，所得低砷铅精矿含砷均在0.4%以内；

2）采用“高砷铅优先浮选”新工艺，对含Pb 6.55%、Zn 19.53%、As 0.23%的原矿，获得含Pb 67.18%、含As 0.37%、Pb回收率81.89%的低砷铅精矿和含Pb 69.17%、含As 2.26%、Pb回收率4.54%的高砷铅精矿，试验指标良好，降砷效果明显，实现了高硫铅锌矿降砷提质的目标；与“砷铅混浮-砷铅分离”工艺相比，“高砷铅优先浮选”工艺所得低砷铅精矿铅回收率高1.36%，药剂成本低10.03元；

3）与“高砷铅优先浮选”工艺相比，“铅砷混浮-砷铅分离”工艺从铅精矿开始降砷，工业化应用过程中，对选厂现有的铅、锌的生产影响最小，但设备投资、能耗及维护成本较高；综合考虑两个工艺方案的优缺点，基于工业化应用的综合经济效益，推荐“高砷铅优先浮选”工艺作为降砷的最终流程；对高砷铅精矿进行浸出，得到铅浸出率90.55%的结果。