未经预脱碳处理的含碳硫化物矿的铅锌浮选：铜胺络合物活化剂在闪锌矿活化中的作用

《Minerals Engineering》：Pb–Zn flotation of carbonaceous sulfide ores without pre-decarbonization: role of a copper–ammine complex activator in sphalerite activation

　　

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  直接Pb–Zn浮选无需预脱碳，可最大限度地减少有价值金属的损失。
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  结合使用抑制剂和混合捕收剂，实现了高效的Pb–Zn分离。
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  T-47形成了稳定的铜-胺复合物，并抑制了碱性矿浆中Cu²⁺的水解。
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  T-47减少了表面氧化，并促进了活性Cu(I)–S物质的形成。
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  闭路试验显示出Pb（92.55%）和Zn（94.12%）的优异回收率。

引言

铅锌矿物加工逐渐转向以低品位和细分散为特征的多金属硫化物矿石（Chettibi和Abramov，2016年；Cui和Chen，2021年）。在这些资源中，含碳的Pb–Zn硫化物矿石尤其难以处理，因为硫化物矿物和含碳脉石之间存在复杂的共存关系（Basilio等人，1996年）。含碳脉石的固有的疏水性、高比表面积以及发达的孔隙结构导致其被非选择性地带入泡沫中，并吸附浮选剂，从而增加了试剂消耗，严重降低了Pb–Zn的分离效率（Gredelj等人，2009年；Pan等人，2022年）。虽然通常采用碳预浮选来减轻这些不利影响，但其冶金效益并非普遍适用。细分散的方铅矿和闪锌矿可能会被带入富碳泡沫中，由此造成的金属损失可能会抵消碳去除的好处。因此，对于每种特定矿石，应定量评估预脱碳和直接Pb–Zn浮选之间的选择，而不能事先假设。

已有两种主要策略用于控制含碳干扰。第一种是在硫化物浮选之前去除自然可浮选的含碳物质；第二种是将含碳物质保留在矿浆中，并通过抑制剂、分散剂和优化的捕收剂系统来控制其不利影响。在Century Mine，Gredelj等人发现大量MIBC被细小的富碳颗粒吸附，而添加柴油可减少约50%的MIBC消耗，这表明碳预浮选需要大量的试剂（Gredelj等人，2009年）。Pan等人报告称，碳预浮选使Pb精矿品位提高了50.99%，Pb回收率提高了47.95%，证实了碳去除可以显著改善某些矿石的浮选效果（Pan等人，2022年）。然而，Yergeshev等人进行的比较试验表明，工艺性能仍强烈依赖于矿石类型。涉及初步碳去除的批量差分流程图产生了含30.80% Pb和77.9%回收率的Pb精矿，以及含53.59% Zn和79.7%回收率的Zn精矿，而直接差分浮选的Pb和Zn回收率分别为50.7%和67.4%（Yergeshev等人，2025b）。其他研究也表明，碳去除的有效性强烈依赖于碳的类型、粒度分布、矿物关联性和药剂制度（Li等人，2024年；Xie和Ma，2025年；Yergeshev等人，2025a）。这些发现表明，碳去除可以提高浮选选择性，但也可能增加流程复杂性并引入有价值矿物的额外损失。因此，只有当含碳干扰可以在不牺牲Pb–Zn分离的情况下得到控制时，直接浮选路线才具有吸引力。因此，消除预脱碳阶段并不能消除与碳相关的干扰；相反，它只是将主要工艺挑战转移到了铅浮选后产生的含碳碱性尾矿中的闪锌矿的选择性再激活上。

在Pb–Zn序贯浮选系统中，残留的含碳物质不仅会影响矿浆化学性质和工艺稳定性，还可能干扰闪锌矿的后续再激活，从而对高效的铅锌分离构成关键挑战。在铅浮选过程中，通常使用亚硫酸钠和硫酸锌在碱性条件下抑制闪锌矿，随后必须重新激活以恢复其浮选响应（Dávila-Pulido和Uribe-Salas，2014年）。硫酸铜（CuSO₄）是最常用的传统闪锌矿活化剂（Liu等人，2026年）。然而，在高碱性和含碳的矿浆环境中，其有效性可能会受到限制。一方面，Cu²⁺在碱性条件下容易水解，产生亲水的Cu(OH)₂物质，减少了可用于有效表面活化的铜的比例。另一方面，残留的含碳物质会非选择性地消耗浮选剂，并改变矿浆中溶解铜物质的可用性，从而增加活化剂需求并降低铜的利用率（Chandra和Gerson，2009年）。这些效应会削弱闪锌矿的再激活能力，并可能妨碍后续捕收剂的吸附，最终降低锌的浮选性能。因此，直接序贯浮选过程中锌回路的一个关键化学要求是在碱性条件下保持铜的可用形式，并促进其与先前被抑制的闪锌矿表面的有效相互作用。

铜络合提供了一种调节铜物种形态并提高活性铜物质可用性的潜在方法。氨可以与Cu(II)结合，改变其配体环境，可能在碱性条件下维持更多可溶性铜物种，并减少快速水解。尽管如此，大多数关于闪锌矿活化的先前研究都集中在传统的CuSO₄系统、纯矿物系统或简化的矿浆环境中（Chandra和Gerson，2009年；Ejtemaei和Nguyen，2017年；Ma等人，2025年；Qu等人，2025年）。因此，仍有三个问题尚未得到充分解决。首先，很少有研究通过同一矿石的直接序贯浮选与碳预浮选进行对比，来量化专门由碳预浮选引起的额外Pb和Zn损失。其次，当碳物质保留在浮选进料中时，是否能在闭路系统中持续获得高且稳定的Pb和Zn回收率仍不确定。第三，铜-胺物种在碱性溶液中的配位行为、铜化学状态的变化、闪锌矿表面的硫物种变化以及相应的再激活响应之间的关系仍不完全清楚（Yang等人，2026b）。

为了解决这些挑战，本研究调查了来自贵州省丹寨的一种典型的低品位含碳Pb–Zn硫化物矿石。研究目标有三个：首先，通过与直接序贯浮选进行对比，量化碳预浮选引起的额外Pb和Zn损失；其次，开发无需单独脱碳阶段的铅锌浮选选择性药剂制度；第三，使用紫外-可见光（UV–Vis）光谱和X射线光电子能谱（XPS）比较传统的CuSO₄与T-47（一种铜-胺复合物活化剂），并阐明T-47的溶液配位行为和闪锌矿表面活化机制。假设T-47中的铜络合能够在碱性条件下保持更多的可用铜物种，并促进有利于闪锌矿再激活的表面化学状态。通过结合金属分布分析、闭路浮选、溶液配位化学和表面表征，本研究评估了无需预脱碳的直接Pb–Zn浮选的冶金可行性，并提供了T-47介导的闪锌矿再激活的机制洞察。

章节摘录

样品特征

本研究使用的原始矿石来自中国贵州省丹寨的一个铅锌矿。为了确定其化学成分，进行了多元素化学分析，结果如表1所示。分析表明，该矿石含有4.35%的Zn和0.71%的Pb，Fe和S的含量分别为3.77%和5.38%。此外，总碳（C）含量达到4.49%，表明这是一种典型的富碳Pb–Zn硫化物矿石。

进一步

研磨细度的效应

研磨细度对Pb–Zn浮选性能起着关键作用，因为它影响了矿物的解离和矿泥的生成。如图2所示，随着研磨时间从5分钟延长到9分钟，?74 μm粒级的比例逐渐从51.3%增加到89.1%，表明矿物解离得到了逐步改善。在这个研磨范围内，将研磨细度从82%提高到85%（通过?200目），铅的回收率显著增加

结论

• (1)
  预脱碳将12.03%的进料Pb和6.01%的进料Zn转移到了富碳泡沫中。尽管碳去除改善了后续的锌浮选效果，但这并没有弥补Pb–Zn浮选前引入的有价值金属损失。因此，使用适当的药剂控制进行直接序贯浮选可以得到更优的整体冶金平衡。
• (2)
  在铅浮选过程中，Na₂SO₃（500克/吨）和ZnSO₄（1000克/吨）有效地抑制了闪锌矿

CRediT作者贡献声明

刘思彦：正式分析、数据管理。何彦雄：方法学、调查。谢贤：方法学、正式分析。童雄：资源、概念化。谢瑞琦：方法学、调查。宋强：监督、资源、概念化。王昌涛：撰写——审阅与编辑。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

该项目得到了云南省基础研究项目（项目编号202501BN070001-006）和云南省基础研究项目（项目编号202601BE070001-057）的支持。

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