廣西某半氧化銅礦石預脫碳加溫硫化浮選試驗

胡明振 吳伯增 陳錦全 卜顯忠

(1.廣西華錫集團股份有限公司;2.西安建筑科技大學材料與礦資學院)

隨著我國礦產資源開發力度不斷加大，選礦處理的富礦石和易選礦石越來越少，貧細雜難選礦石越來越多［1］。廣西某銅礦石屬于半氧化礦石，并含有一定量的碳質。選礦廠采用直接常溫浮選工藝處理該礦石，但由于部分銅礦物因表面氧化蝕變而影響捕收劑的作用效果、次生銅離子進入礦漿活化其他硫化礦物、含碳礦物吸附大量藥劑干擾浮選過程，導致銅精礦品位只有18%左右且回收率不到60%。本研究對該礦石進行預先脫碳加溫硫化浮選試驗，獲得了較好的試驗指標，為現場工藝流程改造提供了依據。

1 礦石性質

礦石中含銅礦物主要為黃銅礦、銅藍、輝銅礦、孔雀石，有極少量的斑銅礦;脈石礦物主要為白云石、石英，其次為云母、長石，還含有約1%的碳質。原礦化學多元素分析和礦物定量分析結果見表1、表2。

表1 原礦化學多元素分析結果 %

對原礦進行銅物相分析，結果如表3所示。可見，礦石中的銅有27.12%被氧化。

巖礦鑒定表明，主要含銅礦物在礦石中多呈他形粒狀集合體嵌布在白云石粒間，有的呈不規則狀、孤島狀被白云石交代，粒度多集中在0.05～0.15 mm。

表2 原礦礦物含量 %

表3 原礦銅物相分析結果 %

2 條件試驗

2.1 磨礦細度試驗

按圖1流程進行磨礦細度試驗，試驗結果見圖2。

圖1 磨礦細度試驗流程

圖2 磨礦細度試驗結果

由圖2可知:磨礦細度過粗時，粗精礦的Cu品位和回收率均較低，這是因為一方面上浮的銅礦物較多以連生體形式存在，另一方面部分銅礦物被脈石礦物包裹而未能上浮;磨礦細度在－0.074 mm占65%～81%之間時，粗精礦的Cu品位和回收率均較高且變化不大，說明銅礦物在磨礦細度為－0.074 mm占65%時已經解離比較完全;當磨礦細度為－0.074 mm占90%時，粗精礦的Cu品位和回收率都明顯下降，說明發生了過粉碎現象，惡化了浮選環境。根據試驗結果，選擇磨礦細度為－0.074 mm占65%。對該細度下的磨礦產品進行解離度測定，銅礦物單體含量達到 80.72%，連生體含量僅為19.28%，說明選擇該磨礦細度是比較合適的。

2.2 預脫碳后選銅與直接選銅對比

礦石中含1%左右的碳質，會吸附大量藥劑，影響浮選效果［2］，因此有必要進行預脫碳處理。將礦石磨至－0.074 mm占65%，按圖1流程和藥劑條件進行預脫炭后選銅，并與相同藥劑條件下的不脫碳直接選銅進行對比，以驗證預脫碳的效果，試驗結果見表4。

表4 脫碳與不脫碳選銅效果對比 %

由表4可知，經過預脫碳處理，粗精礦銅品位可提高1.73個百分點，銅回收率可提高3.23個百分點，說明預脫碳的效果是顯著的。

2.3 加溫硫化條件試驗

加溫硫化是選別氧化銅礦石的有效方法。試驗礦石銅的氧化率超過27%，因此采用硫化鈉作為硫化劑［3］對其進行加溫硫化來改善選銅指標，并考察了硫化鈉用量、硫化溫度和礦漿pH對加溫硫化效果的影響。

2.3.1 硫化鈉用量試驗

將礦石磨至－0.074 mm占65%，在硫化溫度及其他藥劑條件不變的情況下按圖1流程進行硫化鈉用量試驗，結果見圖3。

圖3 硫化鈉用量試驗結果

由圖3可知:硫化鈉用量由0提高到3 000 g/t時，由于硫化作用降低了含銅礦物表面的價鍵極性，有利于捕收劑的吸附［4］，因而粗精礦的銅品位和回收率均呈上升趨勢;硫化鈉用量超過3 000 g/t后，粗精礦銅品位變化不大，但礦漿中大量的HS－反而對銅礦物產生了抑制作用［5］，導致銅回收率明顯下降。因此，確定硫化鈉用量為3 000 g/t。

2.3.2 硫化溫度試驗

在硫化過程中進行加溫能夠改變礦物晶體表面和體相載流子的能級、濃度及比率，有利于藥劑的分散溶解和藥劑在礦粒表面的吸附［6］，從而提高硫化效果。

將礦石磨至－0.074 mm占65%，按圖1流程和藥劑條件進行硫化溫度試驗，結果見圖4。

圖4 硫化溫度試驗結果

由圖4可知，粗精礦的銅品位和回收率先是隨著硫化溫度的提高而不斷上升，然后在硫化溫度達到60℃時趨于穩定。因此選擇硫化溫度為60℃。

2.3.3 礦漿pH試驗

硫化鈉在水溶液中會發生以下反應［7-8］:

當pH過低時，將造成礦漿中H2S電離不充分，從而影響硫化效果;反之，若pH過高，會產生過量的OH－和HS－或S2－，它們吸附在銅礦物表面，也會影響銅的回收［9］。可見，礦漿pH是硫化效果的重要影響因素。

將礦石磨至－0.074 mm占65%，在硫化溫度及其他藥劑條件不變的情況下按圖1流程進行礦漿pH(碳酸鈉用量)試驗，結果見圖5。

圖5 礦漿pH試驗結果

由圖5可知，當pH=9時，粗精礦的銅品位達最高值，銅回收率達次高值且與最高值相差很小。因此選擇礦漿pH為9，此時相應的碳酸鈉用量為4 000 g/t。

2.4 抑制劑的選擇

將礦石磨至－0.074 mm占65%，分別以腐植酸鈉(代號A)、羧甲基纖維素(代號B)、六偏磷酸鈉(代號C)、水玻璃(代號D)為抑制劑(用量均為200 g/t)，在硫化溫度及其他藥劑條件不變的情況下按圖1流程進行抑制劑對比試驗，結果見圖6。

圖6 抑制劑種類試驗結果

由圖6可知，以200 g/t腐植酸鈉為抑制劑時，可獲得較高的粗精礦銅回收率，而以200 g/t六偏磷酸鈉為抑制劑時，可獲得較高的粗精礦銅品位。鑒于粗精礦應保證足夠的銅回收率，選擇采用200 g/t腐植酸鈉作為抑制劑。

2.5 捕收劑的選擇

將礦石磨至－0.074 mm占65%，分別以丁黃藥、兼具起泡性能的DY、丁黃藥+DY為捕收劑，在硫化溫度其他藥劑條件不變的情況下按圖1流程進行捕收劑對比試驗，結果見表5。

表5 捕收劑選擇試驗結果

由表5可知，以單一丁黃藥為捕收劑時，可獲得較高的粗精礦銅品位，而以丁黃藥+DY為捕收劑時，可獲得較高的粗精礦銅回收率。鑒于粗精礦應保證足夠的銅回收率，選擇采用丁黃藥+DY作為捕收劑，其用量為粗選時50+50 g/t、掃選1和掃選2時5+5 g/t。

3 閉路試驗

在上述條件試驗的基礎上進行了閉路試驗。試驗流程如圖7所示，試驗結果見表6，所得銅精礦的化學多元素分析結果見表7。

圖7 閉路試驗流程

表6 閉路試驗結果 %

表7 銅精礦化學多元素分析結果 %

由表6、表7可知:所獲銅精礦的銅品位和回收率分別達到了20.57%和62.75%，比現場生產指標分別提高了約2個百分點和近3個百分點，體現了較好的選別效果。精礦中Ag的含量比較高，后續研究中可以考慮綜合回收。

4 結論

廣西某銅礦石銅氧化率在27%以上，且含1%左右的碳質，屬難選半氧化銅礦石。以硫化鈉為硫化劑、丁黃藥+DY組合為捕收劑，在60℃下對該礦石進行預脫碳加溫硫化浮選試驗，可獲得Cu品位為20.57%、Cu回收率為62.75%的銅精礦，與現場采用的直接常溫浮選工藝相比，選別指標得到了顯著提高。

［1］ Bruckard W J，Sparrow G J，Woodcock JT.A review of the effects of the grinding environment on the flotation of copper sulphides［J］.Int JMiner Process，2011，100(1):1-13.

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