国内外氧化铅锌矿选矿技术研究现状

   2020-07-16 320

  全球铅锌资源丰富,分布广范,据美国地调局最新数据显示,截止2012年,全球现已明的铅资源量20亿t,铅储量8900万t,主要分布在澳大利亚、中国、俄罗斯、秘鲁、墨西哥、美国,这6个国家的铅储量占世界总储量的87%.全球现已明锌资源量19亿t,锌储量2. 5亿t,主要分布在澳大利亚、中国、秘鲁、墨西哥、印度、美国、哈萨克斯坦,这7个国家的锌储量占世界总储量的72%⑴。

  近3a全球总的铅锋储量呈现出稳步增长的趋势,这主要是因为铅锌金属在建筑、汽车制造、交通运输以及化工等领域的应用越来越广泛,由此各国都加大了对铅镑资源勘的投入力度,发现了大量新矿床,增加了铅锌资源的基础储量。

  国际铅锌研究小组(ILZSG)最新预测,全球精炼铅市场在212年以及2013年将维持供应过剩格局,2012年供应过剩量为10.8万t,2013年为17.4万t;全球炼锌市场在2012年以及2013年也将维持供应量超过需求量的态势,2012年供应过剩量为15.3万t,2013年过剩量还将更明显,预计为1中国铅锌资源概况我国铅锌资源丰富,分布地区广。根据2012年中国矿产资源报告资料,截止2011年,全国铅锌明资源储量(金属量)1亿多t;仅2011年度,全国明新增铅资源储量445.4万t,锌资源储量883.3万t.云南、内蒙古、甘肃、广东、湖南、四川、广西等省份的铅锌资源量占全国明总资源储量的66%,主要集中在3大经济地区的中西部地区。

  但是现有的铅锌资源形势不容乐观,我国铅锌矿富36矿少、贫矿多,铅品位高于3%的探明铅储量只占全部探明储量的30%左右,锌矿床品位略高,但仍有35%以上的锌矿锌品位小于4%w.铅锌储量、基础储量保有年限不高,均不超过5a.后备资源短缺,可供规划利用的资源储量不多。国内铅锌冶炼产能大,而原料自给率不足,再生铅锌产业发展相对滞后,技术规模比较落后,再加上国家环保力度的加大,使得再生铅锌企业生产状况短期内不会有大的改观,再生铅锌产量有限。

  近23a中国铅锌供应一直处于过剩局面,但中国是铅锌消费的大国,一直以来的铅锌进口量位居世界前列,并且随着铅锌冶炼产能的提篼,对铅锌需求会有一定的增长。就长远的中国国民经济发展计划来看,这种供应过剩的局面会逐渐变窄,一直到供应不足的情况出现。这也要求我们除了加大铅锌资源的勘投人力度以外,还应依靠科技进步m篼资源利用率,尤其是在选冶技术领域急待提高。

  全世界所产的铅锌金属多是从硫化矿中冶炼出来的,对氧化铅锌矿的利用很少,尤其是低品位的氧化铅锌矿资源。随着世界铅锌产品的消耗逐年增加,硫化铅锌矿资源的日趋减少,氧化铅锌矿资源的开采利用逐步受到人们的重视。我国的铅锌原料问题尤为严重,进口量较大,国内生产不足,充分利用国内的低品位氧化铅锌矿资源意义重大。

  我国氧化锌矿资源较为丰富w,2008统计我国锌资源量为10393万t,居世界第2位,其中氧化锌矿资源4 000余万t.云南省拥有锌资源量2028.9张方齐(1卿一),男,硕士研究生,102600北京市大新区北新路1262信箱。

  万t,占国内梓资源量23%,居全国首位,其中,氧化矿占41.8%,混合矿占34.5%,合计占全省矿石总量的76.3%左右。云南兰坪铅锌矿的锌金属储量1290万t,锌平均品位为5.74%,是世界排名第2位的特大型矿山,其中极难处理的低品位氧化矿和混合矿占总处储量的40%.我国氧化铅锌矿石的主要特征有:①氧化铅锌矿的矿物组成复杂,同一矿床内有用矿物种类繁多,多种氧化矿物具有不同的浮游性能,各矿物的浮选条件要求不同,使浮选过程复杂,难以统一;②矿石中既有硫化物,又有大量的石膏、硫酸铜硫酸锌等可溶性盐,以及其它的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐、砷酸盐等物质。可溶盐不仅凝聚矿泥而且能与碳酸根离子作用生成碳酸钙沉淀覆盖在矿物表面,妨碍了氧化铅锌矿的浮选,③矿石含泥量篼,严重恶化选冶过程。在矿石氧化过程中产生的大量褐土、铅矾,极易泥化,造成常规浮选等作业药耗高,生产指标波动,产品质量低;④氧化铅锌矿物性脆,而又往往呈细粒或微细粒嵌布,并与其它氧化矿物和脉石矿物嵌布密切。

  常见的最有工业价值的氧化铅矿物是白铅矿(PbC03)和铅矾(PbSO,氧化锌矿物是菱锌矿(ZnC03)和异极矿(Zn4 2氧化铅锌矿选矿理论研究进展选矿理论研究能够科学的指导我们如何有效的利用难选的低品位氧化铅锌矿,为改善氧化铅锌矿的处理工艺提供理论技术支持。

  磨矿介质对矿物可浮性的影响一直都是选矿工球作为磨矿介质,研究了这两种介质干/湿磨对菱锌矿浮选的影响。研究结果表明,磨矿介质种类影响菱锌矿的可浮性,无论是采用氧化锆球介质还是钢球介质磨矿,湿磨菱锌矿的浮选回收率明显篼于干磨菱锌矿。

  硫化钠在氧化锌矿物浮选过程中的作用机理仍是研究的热点,但没有得到统一的认识。张祥峰研究认为,异戊基黄药不能直接吸附在异极矿表面,但硫化钠与异极矿作用后,异戊基黄药表面发生了化学吸附。韩聪研究认为,硫化钠对菱锌矿的活化作用主要是因为HS吸附在菱锌矿表面降低了其表面电位。陈晔等研究认为,硫化钠的作用机理是HS-离子活化异极矿,氢氧化钠的协同效应有利于硫化钠解离出更多的HS离子。作者也曾对硫化钠的作用机理进行过研究,结果表明,硫化钠对白铅矿和菱锌矿、异极矿的作用机理不同,硫化钠处理后的白铅矿表面生成了硫化铅相,具有硫化铅相的白铅矿在一定程度上显示了方铅矿的形态,有利于黄药的吸附,增强了白铅矿的浮游性,而硫化钠处理后的菱锌矿、异极矿表面未发现硫化锌相,但使菱锌矿、异极矿表面电位向负值方向变化,增加了矿物表面的电负性,从而增强了阳离子捕收剂月桂胺的吸附量,提高了锌含氧盐矿物的浮游性。

  冯其明W针对氧化锌矿的工艺矿物学特性,从矿物结晶学、固液界面化学、矿浆溶液化学、药剂分子设计等方面开展深入基础研究,解决了多矿相锌矿物的浮选及脉石矿物分离中的科学问题,建立了氧化锌矿浮选的矿浆溶液化学调控机制。

  韩文静对絮凝浮选分选细粒有用矿物理论进行了研究,其中包括分散细矿粒、加入有效絮凝剂、使氧化锌矿泥的粒度增大、可浮性增强;添加特效吸附捕收剂使矿粒表面疏水,强烈搅拌矿浆使有用矿粒选择性絮凝。

  3氧化铅锋矿选矿工艺研究进展硫化铅锌矿资源日趋枯竭,而我国又是铅锌消费大国,丰富的氧化铅锌矿资源被开采利用的步伐不断加快。氧化铅锌矿的主要加工处理方法有2种:选矿法和冶金法。选矿法以浮选为主,主要有常规的硫化一黄药、硫化一胺法浮选及脂肪酸类捕收剂浮选法、阴离子捕收剂直接浮选法等。由于氧化铅锌矿通常与硫化矿共生,因此在具体的浮选工艺流程上又可划分为:先硫化矿后氧化矿的分段浮选工艺流程、先铅后锌的优先浮选工艺流程、先易后难等浮选原则流程。

  3.1常规浮选工艺氧化铅矿的常规浮选工艺是硫化+黄药浮选工艺,而氧化锌矿的常规浮选工艺是硫化+胺浮选工艺。氧化铅矿的浮选关键是硫化问题,其相对氧化锌矿较为易选;而氧化锌矿的浮选关键是解决矿泥和可溶性盐的影响问题,较为难选,因此就要根据矿石的性质进行分析在浮选氧化锌矿时是否需要脱泥流程。皇甫明柱等对云南某大型低品位氧化铅锌矿石的选矿试验结果表明,在氧化锌浮选时胺类捕收剂对矿泥比较敏感,需要预先脱泥才能获得较好的指标。何晓娟等对云南某难选氧化铅锌矿石的选矿试验结果表明,氧化锌矿物采用加温一不脱泥浮选就能获得较好的指标。

  3.2选择性絮凝浮选工艺为解决氧化铅锌矿浮选精矿品位低、回收率不高的问题,有研究者采用选择性絮凝浮选工艺回收铅锌。韩文静利用絮凝浮选理论,采用控制有效分散一药剂、机械、乳化等复活活化一微细粒氧化锌矿粒的疏水聚团一聚团与分散脉石的浮选分离工艺对河南省方城县四里店铅锌矿做了絮凝浮选试验。

  结果表明,随着调浆速度的提高,锌精矿、铅精矿的品位、产率、回收率均随之调篼。且该工艺应用于工业生产,现场指标表明锌回收率提高幅度明显,锌回收率达到64%,且锌品位能保证在30%以上,锌精矿中含硅量较低,总的药剂成本降低了5%~10%.3.3氧化锌矿原浆浮选工艺冯其明通过新型药剂的开发应用以及矿浆体系化学调控,成功实现了兰坪氧化铅锌矿的浮选,工业试验主要技术指标为:原矿含锌6.5%~7.5%,锌氧化率88%,氧化锌精矿含锌18% ~20%,锌总回收率80%.此工艺的创新性在于首次提出并在工业规模实现了氧化锌矿不脱泥原浆浮选,形成了高效药剂制度与工艺流程。该工艺还制定了分段回水利用方案,实现了尾矿水的循环利用。

  3.4重浮联合工艺通常氧化铅锌矿资源伴生金属元素种类多、嵌布复杂,重浮联合工艺流程有时可以综合回收金属资源,有效地提高铅锌回收率。相关科研工作者采用重浮联合工艺对氧化铅锌矿进行了实验研究203,结果表明,重浮联合工艺可以获得较好的指标。

  3.5选冶联合工艺有些氧化铅锌矿石由于结构复杂、多与硫化矿混合共生、泥化严重且氧化程度不同等原因,使用单―的选矿方法很难获得理想的回收指标。根据矿石性质,采用选冶联合工艺实现了氧化铅锌矿的有效回收,避免了单一选矿工艺或冶金工艺的技术经济不合理。选冶联合流程工艺可分为先选后冶工艺和先冶后选工艺。先选后冶工艺是指对氧化铅锌进行预先富集、脱除大部分的脉石矿物,为后续冶金流程缓解压力,降低成本。先冶后选工艺是指冶金流程尽量地浸出大部分的氧化铅锌,然后再对浸出渣进行有用矿物的回收。选冶联合工艺流程适应性好,能提篼资源的综合利用率,具有十分重要的研究意义,也是未来处理氧化铅锌矿很有前景的工艺流程。

  谭欣等对云南某砂岩型与石灰岩型的低品位难38选氧化锌矿进行了研究,结果表明,采用预先磨矿分级一硫化矿物的混合浮选一含锌褐铁矿的磁选一氧化锌矿的浮选一浮选精矿的湿法冶金的选冶联合工艺能有效的降低酸耗,减少脱泥工序,有效回收了部分难选褐铁矿和异极矿,提高了锌的回收率,为低品位难选氧化锌矿资源的有效分选利用提供了一个经济可靠的工艺选择。由张文彬为首的研究团队提出了氨浸一萃取一电积一浸渣浮选工艺,采用氨浸解决了篼钙矿石中氧化锌矿物难以浮选回收的问题,同时很好地解决了难浸硫化锌矿物的回收问题。

  3.6其他新工艺廖基强等对篼硅氧化锌矿进行了水热硫化试验研究,对氧化锌矿进行水热硫化预处理,将氧化锌矿转化为人造硫化矿或者硫氧混合矿,是加强氧化锌矿硫化过程的新工艺。该工艺应用时,由于实际矿石中矿泥对硫化、选矿过程有很大干扰,硫化温度较篼时氧化矿硫化效果较好,但温度篼,同时增高了预处理体系压力,设备的投资运行成本过高而受到阻碍。

  随着选冶理论及技术的不断发展,对于氧化铅锌矿处理新工艺的研究在近几年有了长足的进步,虽然大部分新工艺还都处于实验室研究阶段,但在众多选冶工作者的努力下,新工艺会越来越完善成熟,进而被应用于工业中,促进氧化铅锌矿的开采利用。

  4氧化铅锌矿选矿药剂进展4.1捕收剂新型捕收剂的研制和现有捕收剂的复配一直是选矿工作者研究的热点。按照药剂作用基团的不同,分为阴离子捕收剂、阳离子捕收剂、两性捕收剂和螯合捕收剂等。阴离子捕收剂的作用机理是在矿浆中以阴离子与矿物结合,吸附在矿物表面,从而实现对矿物的浮选,具有代表性的此类捕收剂有黄药、黑药、油酸等:良好的水溶性和抗低温性;多数不受硬水和海水的影响;在矿物表面发生静电吸附和化学吸附,同时可与部分金属离子发生螯合作用,选择型好。

  螯合捕收剂的作用方式主要是在矿浆中与金属离子反应,生成非常稳定的金属螯合物,进而使矿物从矿浆中浮选分离出来。螯合捕收剂通常具有较高的选择捕收性能,因而受到人们的重视。

  目前,氧化铅锌矿捕收剂研究较多的是组合捕收剂、新型捕收剂。组合捕收剂不但能够提高氧化铅锌矿的回收率,还能降低主捕收剂的药耗,从而降低浮选成本。新型捕收剂具有很强的针对性,使难浮的氧化铅淇蟠涌蠼蟹掷氤隼吹靡曰厥眨绫乙基丙二酸和十二胺、捕收剂LW51、伯胺类有机硅捕收剂TAS101、油酸与十八胺。

  4.2活化剂活化剂的主要作用体现在消除矿物表面的抑制剂薄膜,去除抑制离子,在矿物表面形成有助于捕收剂作用的活化薄膜等。常规的活化剂或硫化剂有Na2S和NaHS,也有采用硫磺作为硫化剂。新型活化剂有NH4C1与硫化剂EMS-3、CF作捕收剂时采用Pb(N03)2作为活化剂、螯合活化剂水杨醛肟、ct-安息香聘、邻氨基苯甲酸、8-羟基睡啉等。

  4.3抑制剂抑制剂的作用一是降低矿物表面的疏水性,提高其亲水性;二是去除矿物表面的活化性,如去除活化离子,溶解活化薄膜等。

  在使用胺类捕收剂对氧化锌矿进行浮选的时候,选用抑制剂最主要考虑的问题就是对钙镁碳酸盐为主的脉石进行抑制,并尽量的消除矿泥对浮选的影响。众多的研究表明六偏磷酸盐能有效地抑制石英和白云石类脉石;水玻璃对绢云母、绿泥石和铁质脉石的抑制效果最佳;腐植酸钠对碳酸盐脉石和褐铁矿的硅酸盐有较好的抑制效果;聚丙烯酸能强烈抑制碳酸弈和碳酸镁类矿石;羧甲基纤维素对粘土矿泥具有良好的抑制作用。在组合抑制剂方面,使用水玻璃与淀粉组合对脉石矿物进行抑制。

  4.4絮凝剂通过絮凝剂可以实现目的矿物的絮凝,但脉石矿物处于分散中,从而为氧化铅锌矿物与脉石矿的分离提供前提条件。常用的絮凝剂有马铃薯淀粉、羧甲基纤维素。

  S结论全球铅锌金属的供应过剩,中国作为铅锌消费大国,铅锌进口量位居世界前列,并且对铅锌的需求仍将持续增长。

  我国铅锌矿产资源丰富,难选氧化铅锌矿的开发利用一直是研究的重点和难点。许多研究者从选矿理论、工艺和药剂方面做了大量工作,取得了许多成果。有些研究成果已经成功用于工业生产。

  氧化铅矿选矿的主体技术仍以硫化钠活化一黄药浮选为主,氧化锌矿选矿的主体技术仍以硫化钠调浆一胺类浮选为主,许多新工艺和技术都是以此为基础发展而来的。

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