2021年第6期有金属（冶炼部分）（h u p://ysyl. bgrimm. cn)• 25 •
d o i： 10. 3969/j. issn. 1007-7545. 2021. 06. 004
氧压浸锌高硫渣工艺矿物学研究及元素回收
胡雅楠K2，杨洪英“2，孟庆宇3，张勤“2，佟琳琳K2
(1•多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室，沈阳110819;
2.东北大学冶金学院，沈阳110819;
白城地震3.呼伦贝尔驰宏矿业有限公司，内蒙古呼伦贝尔021000)
摘要：氧压浸锌是一种新兴的湿法浸锌丁.艺，T.艺过程中将会产生40%高硫渣，由于高硫渣的颗粒不均 匀，黏度大，丁.艺矿物学研究不深入•导致高硫渣的处理和利川难度大。以内蒙某锌冶炼厂的高硫渣、硫
精矿、硫尾矿为研究对象•研究其r艺矿物学特性.以及有价金属铅、锌、铜、银等综合回收利用。采用
XRF、偏光显微镜、SEM-EDS、激光粒度分析仪和M LA矿物解离分析仪等测试分析方法，探究高硫渣、
硫精矿、硫尾矿的元素和矿物组成、粒度和矿物连生情况。高硫渣浮选硫冋收率84. 5% •硫尾矿投人奥 斯麦特富氧顶吹炉铅冶炼系统后，Pb、Zn、A g的冋收率分别为95. 3%、85. 6%、96. 91%。
开元释教录关键词：氧压浸锌；高硫渣；丁艺矿物学；元素冋收
中图分类号：TF813;TD91 文献标志码：A 文章编号：1007-7545(2021)06-0025-07
Process Mineralogy and Element Recovery of
High-Sulfur Slag Leaching Zinc
H U Y a-n a n1'2,Y A N G Hong-ying12,M E N G Qing-yu3,Z H A N G Qin1*2,T O N G Lin-lin12
(1. Key L aboratory of Kcological M etallurgy of Polymetallic Symbiotic O re. M inistry of Education, Shenyang 110819, C h in a；
2. School of M etallurgy. N ortheastern U niversity. Shenyang 110819. C'hina；
3. H ulunbuir Chihong Mining Corporation. H ulunbuir 021000. Inner M ongolia. China)
Abstract：Oxygen pressure zinc leaching i s a new hydrometallurgy process. 40%high-sulfur slag will he produced during the process. Due to uneven particle size and high viscosity of high sulfur slag, research on process mineralogy i s not in-depth, which makes i t difficult to treat and utilize high sulfur slag. Taking high-sulfur slag，sulfur concentrate and sulfur tailings from a zinc smelter in Inner Mongolia as research object, i t s process mineralogical characteristics, comprehensive recycling of valuable metals such as lead, zinc，copper and silver were studied. XRP'. polarized light microscope, SEM-EDS, laser particle size analyzer and M L A mineral dissociation analyzer were used to explore elements, mineral composition, particle s i z e and continuous growth of high-sulfur slag, sulfur concentrate and sulfur t a i l i n g s. Sulfur recovery in flotation of high sulfur slag i s 84. 5%,recovery of Pb. Zn and A g i s 95. 3%,85. 6% and 96. 91%.respectively, after sulfur tailings put into lead smelting system of Ausmelt oxygen-rich top-blown furnace.
Key words：oxygen pressure zinc leaching；high-sulfur slag；process mineralogy；element recovery
收稿日期：202卜0卜20
基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFC1902005)；国家A然科学蓰金资助项H (U1608254)；企业课题：青海山金矿业有限公司复杂矿石性质及选矿X艺方法优化研究（2020021800085)
作者简介：胡雅楠（1995-)，男，天津人，硕士研究生：通信作者：杨洪英（I960-)，女，河北邢台人•教授•博士生导师
• 26 •有金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)2021年第6期
图1金属元素回收工艺流程
Fig. 1 Process flow of metal
element recovery
硫梢矿
硫尾矿注：* g/t
1.2 矿物组成
通过显微镜下光片鉴定及M L A 分析系统综合 分析21]，高硫渣成分以硫磺为主，硫化物主要是黄
铁矿.其次为闪锌矿、黄铜矿；氧化物主要是赤铁矿; 脉石矿物主要是石英，还有少量斧石、阳起石、透闪
石、直闪石、伊利石、透长石、钙长石。高硫渣在 -45 p m 粒级中成分与其他粒级完全不同.硫磺含 量低，其他硫化物含量低，但出现了其他粒级没有的
方铅矿，此粒级中主要成分为铅铁矾，占比 82.41%。硫尾矿一45 p m 粒级占比70. 69%，此粒 级中
铅铁矾占比91.86%。
块煤*英石铅精矿混合烟't 硫酸
z .
氧压浸出法1959年由加拿大舍利特高尔顿公 司首先试验成功，于20世纪90年代传人中国，在 2004年工业化生产14\期间有学者详细介绍国内 外回收元素硫的方法6]，经过多年的探索，目 前国内驰宏锌锗、中金岭南、西部矿业等企业采用浮 选热滤法处理高硫瘡。浮选法回收硫工艺初期研 究者更多集中在对熔融[.艺的改进，在近几年才开 始对浮选工艺以及原料性质加以重视#2°]。对高 硫渣、硫精矿、硫尾矿的工艺矿物学特征研究少，对 浮选工艺改进缺少理论支撑。本文对内蒙某锌冶炼 厂氧压浸出产生的高硫渣、硫精矿硫尾矿的工艺矿 物学特征、化学元素、矿物组成以及主要元素的嵌布 特性、粒度、形状、解离度特征等进行了研究，研究成 果确定高硫渣中单质硫与其它物相的嵌布状况，为 实现单质硫与其它物相的浮选分离奠定理论基础， 确定后续硫和金属元素的回收工序。
1 工艺中浸出渣性质研究
氧压浸锌工艺中产出的高硫渣经过浮选分离
出硫精矿和硫尾矿.硫尾矿投人奥斯麦特富氧顶 吹炉铅冶炼系统，经过氧化熔炼、还原熔炼、烟化 吹
炼工序，产出的粗铅回收了尾矿中的P b 、A g 、 C u ；次氧化锌回收了 Zn ，P b 并返回锌冶炼系统。 最终产出一般固废水淬渣堆存外售。工艺流程见 图1。
髙硫渣样品取自内蒙某锌冶炼厂。高硫渣、硫精矿、硫 尾矿各5 k g ，分別对其进行混匀、加工、破碎。各取 200 g 筛分成+150、一 150 + 75、一 75 + 45、一 45 pm 四个粒级，具体粒度分布见表1。
表1粒度分布
Table 1 Particle size distribution
/%
粒度
高硫渣
硫精矿
硫尾矿
+ 150 3. 12 1. 0813. 82-150 + 7533. 9264. 5813. 41— 75 + 4510. 6611. 21 2. 11-45
52. 29
23. 13
70. 69
故宫博物院教学反思
1.1化学成分
高硫渣、硫精矿、硫尾矿的主要元素及毒害 元素分析结果见表2，通过浮选使P b 、F e 、A g 富 集到硫尾矿中，尾矿中的Z n 、P b 、F e 、A g 可进行 进一步回收；S 大部分富集到硫精矿中，少量的 Z n 、P b 、F e 、A g 在后续热熔热滤I ：序中富集到热 滤淹中.热滤渣和硫尾矿混料后进行金属元素的 回收。
表2 化学成分分析结果 Table 2 Analysis results of
chemical composition
/%
金属型铸造机物料S Zn Pb Cd Fe Ag-Hg*高硫渣42. 10 4. 60 1. 440. 0112. 30153 3. 6硫精矿83. 20 2. 560. 34<0. 01 5. 2448. 98硫尾矿16. 40
2. 01
2. 54
<0. 01
20. 50
257
0. 2
浮选
制酸
2021 年第6 期有金属（冶炼部分）（h ttp://ysyl. bgrimm. cn) • 27 •
表3矿物物相分析结果
Table 3 Mineral analysis results
1%高硫渣硫精矿硫尾矿150 +75 pm—75 +45 pm—45 /im—150 +75 pm—75 +45 卩m-45；im十150卩m—150 +75—45 ^tm 硫磺87.0968. 170. 0284. 2892. 6915. 1345. 0145. 90—
黄铁矿7. 568. 130. 19 6. 43 6. 30 1. 6511. 0910. 29-
闪锌矿1. 410. 68— 1. 210. 180. 010. 99 2. 28-
黄铜矿0. 450. 83—7. 230. 42 2. 490. 250. 70-
赤铁矿0. 231. 050. 590. 09-0. 221. 450. 300. 56方铅矿-—0. 29——-0. 030. 060. 12铅铁矾—-82. 41—-52. 90— 2. 9691. 86石英 2. 5915. 25 3. 760. 020. 17 3. 31 6. 5124. 53 4. 03
直闪石—1. 64-0. 510. 1812. 38——-
硬石裔-— 4. 42———18. 289. 33—其他0. 67 4. 258. 320. 230.0611. 9116. 39 3. 65 3. 43
1.3物相分析23.34%；硫尾矿的89.94%，76.73%。闪锌矿和黄
样品中硫化物的物相分析见表4，硫化物以黄铜矿在硫精矿中的占比较高硫渣和硫尾矿高，为铁矿为主，依次占不同粒度高硫渣的80. 25%、41. 94%、7. 25%。方铅矿只出现在一45 pm的粒级84. 34%、39. 58%；硫精矿的42. 84%、91. 30%、中，占高硫渣的56. 25%，硫尾矿83. 33%。
表4硫化物物相分析结果
Table 4Phase analysis results of sulfide1%高硫渣硫精矿硫尾矿150 +75 卩m—75 +45 ^tm—45 /im—150+75 卩m—75 +45 ^tm-45pm+150pm—150 +75 pm—45
黄铁矿7. 568. 130. 19 6.43 6. 301. 6511.0910. 29-
闪锌矿1. 410. 83—7. 230. 420.010. 99 2. 28—
黄铜矿0. 450. 68—1.210. 18 2. 490.250. 70-
方铅矿——0. 29一一--—0. 25其他—-一0. 14— 2. 88—0. 140. 05总计9. 429. 640.4815.01 6. 907. 0712. 3313.410. 30
2 主要矿物的嵌布特征
2. 1硫
利用M L A测试对硫颗粒的连生状态进行分析，结果见表5。高硫渣中硫颗粒主要与黄铁矿连生，还有与黄铁矿、黄铜矿形成的三元连生体，粗粒级比细粒级中硫颗粒的连生情况更复杂，连生情况多为黄铁矿、黄铜矿呈点状嵌布在硫颗粒中。
硫精矿中粒度对硫颗粒的连生情况影响大，粗 粒级中二元连生体较少，占38. 34%，三元连生体以硫/黄铁/黄铜为主；细粒级中二元连生体占85. 76%，以硫/黄铁为主，还有少量硫/黄铜，而一45 的极
细粒级中二元连生体以硫/闪锌为主，三元连生体以硫/赤铁矿/黄铜为主。
硫尾矿粗粒级中二元连生体以硫/黄铁为主，三 元连生体中硫/黄铁/闪锌.硫/黄铁/黄铜.硫/黄铁/直闪石占比差别小，复杂连生体占37.25%。细粒级中二元连生体以硫/黄铁为主，三元连生体以硫/黄 铁/黄铜、硫/赤铁矿/黄铁为主，复杂连生体占 23. 53%。
—150 +75 p m粒级通过浮选，硫精矿和高硫渣相比，二元共生体减少了 50%，主要是硫/黄铁减少了 60%，反之三元共生体中硫/黄铁/黄铜占比增加。
2.2黄铁矿
黄铁矿是+45 粒级中含量最高的金属矿物，多呈不规则粒状分布，微量呈星状分布（图2a), 有的碎裂的黄铁矿裂隙中还被细粒硫化物和脉石填充。高硫渣中黄铁矿相对于硫颗粒粒度细，部分小颗粒黄铁矿被硫包裹（图2b)，部分大颗粒黄铁矿被硫吸附未被完全包裹（图2c)。黄铁矿还会与黄铜矿、闪 锌矿、石英共生（图2d)。黄铁矿在一150 +45 粒级中最大颗粒为126. 13 最小为1. 39 pm 。
•28•有金属（冶炼部分）（丨1叫://>^}/1.1^1*丨111111.€*11)2021年第6期
表5硫磺连生情况
I able 5Continuous sulfur production1%
高硫液硫精矿硫嵫矿
150〜75 j u m75 〜pm150〜75 p m75 〜45 pm<45//in〉150 ,im150 〜75 pm 硫/黄铁矿65. 0774. 7826. 6371. 21 5. 2627. 4544. 39
硫/闪锌矿 2. 941. 7-11. 750. 3150. 88 5. 88 2. 14
硫/黄铜矿0. 37 2. 909. 3413. 930. 67
4 _硫/赤铁矿0. 37— 3. 51- 2. 14
硫/阳起石-0. 29一一-—
硫/盘闪石—0. 290. 400. 31—9. 80—
硫/毒砂-0. 20----
合计68. 7580. 0038. 3485. 7659. 6543. 1349. 34
硫/黄铁矿/闪锌矿 5. 51 2. 610. 401. 247.84 5. 88
硫/黄铁矿/黄铜矿18. 7514. 2054. 4712. 38 3. 51 3. 9210. 16
—-0. 53硫/闪锌矿/钕铜矿0. 370. 290. 580. 31
硫/黄铁矿/宵闪石—0. 870. 20-—7. 84-三元硫/硫砷铜/黄铜矿——0. 20—-—一硫/赤铁矿/黄铜矿24. 56—
硫/赤铁矿/黄铁矿——-7. 49
硫/黄铁矿/莓砂--1.07合计24. 6317. 9755. 8513. 9328.0719. 625. 13复杂 6. 62 2. 03 5. 840. 3112. 2837. 2523. 53
Py—黄铁矿；S—硫：C'cp—黄铜矿；Sp—闪梓矿
图2黄铁矿嵌布特征
Fig.2 Dissemination characteristics of pyrite
2.3黄铜矿铜矿主要富集在一 150 +75 p m粒级的硫精矿中。
高硫渣和硫尾矿中黄铜矿占比低.通过浮选黄在高硫渣中黄铜矿主要以被硫包裹的单体小颗粒形
二乙二醇二丁醚2021年第6期式存在（图3a 、3b )，在硫精矿中黄铜矿呈星点状分 布在硫颗粒中.或是呈团状、不规则状与其他黄铜矿 及黄铁矿颗粒集聚形成不规则状的大颗粒（图3c )。 在一 150 + 75 p m 硫精矿中单个黄铜矿颗粒细小，最 小到1.97
的颗粒。
2.4
闪锌矿
闪锌矿在高硫渣、硫精矿、硫尾矿中含量均小于2%。 以块状、星点状存在，粒度细小，在一 150 + 75 p m 粒 级中最大颗粒26. 52
，
最小颗粒1. 97 pm ，在硫
精矿中存在多颗闪锌矿颗粒成团的大颗粒（图4a )。
• 29 •
闪锌矿多为小颗粒被硫磺包裹（图 4 b )，但与黄铜 矿、黄铁矿不同.闪锌矿不会与硫颗粒紧密接触.而 是会在闪锌矿和硫颗粒之间存在空隙。
2.5
铅
铅以方铅矿和铅铁矾的形式存在于一45 的
粒级中，通过浮选方铅矿和铅铁矾多富集在硫尾矿 中。铅铁矾多以针状存在（图5a ).小部分呈块状、星 点状。铅铁矾的解离度很高，少与其他的脉石矿物连 生，颗粒粒径小，多小于10 pm 。方铅矿在高硫渣中 含量低.颗粒粒径小.多与脉石矿物连生（阁5b )。
冇金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)Cep—黄铜矿：S -硫；Py-黄铁矿：Sp —闪锌矿
图
3
黄铜矿嵌布特征
Fig. 3 Dissemination characteristics of chalcopyrite
Sp—闪锌矿；S—硫；Cep—黄铜矿；Py —黄铁矿
图
4
闪锌矿嵌布特征
Fig. 4 Distribution characteristics of Sphalerite
Veg—铅铁—方铅矿；S—硫；Py 黄铁矿；Qtz—石英；Hem —赤铁矿；Anh -硬石奔
图
5
方铅矿及铅铁矾嵌布特征
Fig. 5 Dissemination characteristics of galena
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