江西某銅硫礦石浮選工藝研究

周曉文 張志輝 溫德新

(1.江西理工大學工程研究院，江西贛州341000;2.鎢資源高效開發及應用技術教育部工程研究中心，江西贛州341000;3.江銅集團銀山鉛鋅礦業有限公司，江西德興334201)

銅及其合金是僅次于鋼鐵和鋁的重要金屬材料，是國民經濟建設不可缺少的戰略物資。但是，我國銅資源十分緊缺，目前約有65%的銅礦石依賴進口，并且對外依存度呈逐年上升的趨勢［1-3］。江西某大型鉛鋅礦山在深部接替資源勘查中，除探獲新的鉛鋅接替資源外，還探獲了資源量達到中型規模以上的銅硫資源，對提升我國銅資源自給能力和延長礦山服務年限具有重要意義。為了合理開發利用該礦石資源，本試驗對其進行了浮選工藝研究。

1 礦石性質

1.1 礦石礦物組成及化學多元素分析

礦石中有用礦物有黃鐵礦、黃銅礦、硫砷銅礦、銅藍、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、白鐵礦、輝碲鉍礦、毒砂、褐鐵礦等，脈石礦物有石英、黏土礦物、絹云母、方解石等。根據光譜分析結果，對礦石進行了化學多元素分析，結果見表1。

從表1可以看出，礦石中銅、硫含量較高，是主要考慮回收的元素。

表1 原礦化學多元素分析結果Table 1 Main chemical component analysis of the ore analysis of the ore %

1.2 黃銅礦、黃鐵礦嵌布關系

黃銅礦、硫砷銅礦互相包裹，呈固溶體分離結構，常組成微脈、網脈傳切黃鐵礦、毒砂或沿黃鐵礦、毒砂粒間充填(見圖1)，或被黃鐵礦包裹呈篩孔狀，粒度在0.005～0.05 mm。有的黃銅礦與硫砷銅礦連生，組成不規則團塊狀包裹交代黃鐵礦呈交代殘余結構(見圖2)。

圖1 黃銅礦沿碎裂的毒砂、黃鐵礦裂紋充填Fig.1 Chalcopyrites filled with the cracks of arsenopyrite and pyrite

圖2 黃銅礦、硫砷銅礦包裹交代黃鐵礦Fig.2 Pyrites metasomated by chalcopyrite and enargite

黃鐵礦呈自形粒狀鑲嵌，團塊狀分布，受構造應力作用被壓碎，裂紋發育，普遍被石英、黏土礦物、黃銅礦、黝銅礦微脈穿切分割。有的黃鐵礦被黃銅礦、毒砂、硫砷銅礦包裹呈交代殘余結構，極少量呈浸染狀分布于脈石中;有的黃鐵礦中包裹微粒硫砷銅礦、黃銅礦且呈篩孔狀。

1.3 黃銅礦、黃鐵礦的解離性能

將原礦破碎到－2 mm，測定各粒級中黃銅礦和黃鐵礦的單體解離度，結果見表2、表3。

表2 －2 mm原礦各粒級中黃銅礦的單體解離度Table 2 Liberation degree for chalcopyrite at－2 mm in raw ore

表3 －2 mm原礦各粒級中黃鐵礦的單體解離度Table 3 Degree of liberation for pyrite at－2 mm in raw ore

由表2可以看出，黃銅礦解離性能不是很好，0.074～0.045 mm粒度下單體解離度還不到90%，這不利于黃銅礦的分選。

由表3可以看出，黃鐵礦解離性能良好，粒度0.15～0.074 mm時單體解離度已可達到95.21%。

2 試驗方案的確定

銅硫礦石的浮選可以采用優先浮選方案，也可以采用混合浮選—分離浮選方案［4-7］。為了確定采用哪種方案，通過探索試驗對優先浮選的粗選效果和混合浮選的粗選效果進行了比較。試驗流程見圖3、圖4，試驗結果見表4。

圖3 優先浮選粗選探索試驗流程Fig.3 Detective flowsheet for selective rough flotation

圖4 混合浮選粗選探索試驗流程Fig.4 Detective flowsheet for bulk rough flotation

從表4可以看出:優先浮選時，即使使用了銅礦物的高效、高選擇性捕收劑LP－01，銅粗精礦的銅回收率仍很低，只有25.96%;而混合浮選時，所獲混合粗精礦的銅回收率高達97.77%，硫回收率也達到90.01%。因此，決定采用混合浮選—分離浮選方案。

表4 探索試驗結果Table 4 Detective test results %

3 條件試驗

3.1 混浮粗選條件試驗

3.1.1 磨礦細度試驗

在石灰調pH=8.0、丁黃藥用量為80 g/t、2號油用量為21 g/t條件下，考察磨礦細度對混合粗選指標的影響，試驗結果見圖5。

圖5 磨礦細度試驗結果Fig.5 Test results at different grinding fineness

從圖5可以看出:磨礦細度的變化對混合粗精礦的銅品位以及硫品位、硫回收率的影響都不大，而對混合粗精礦的銅回收率有較大影響。混合粗精礦的銅回收率先隨著磨礦細度的提高逐步上升，但在磨礦細度超過－0.074 mm占75%后開始下降，說明此時部分銅礦物已發生過粉碎現象。因此，選取磨礦細度為－0.074 mm占75%。

3.1.2 捕收劑種類及用量試驗

在磨礦細度為－0.074 mm占75%、用石灰調pH=8.0、2號油用量為21 g/t條件下，通過粗選比較了丁黃藥、乙黃藥、丁胺黑藥、柴油的混合浮選效果，結果表明，柴油、乙黃藥的捕收能力較弱，而丁胺黑藥作捕收劑獲得的混合粗精礦產率太大，對后續精選作業不利，因此選取丁黃藥作為混合浮選的捕收劑。

進一步對丁黃藥進行粗選用量試驗，結果見圖6。

圖6 混浮粗選丁黃藥用量試驗結果Fig.6 Test results of copper and sulphur bulk rough flotation on dosage of butyl xanthate

從圖6可知，隨著丁黃藥用量的增加，混合粗精礦的銅、硫品位變化不大，銅、硫回收率逐漸上升但在丁黃藥用量超過80 g/t后升幅很小，因此選取混浮粗選的丁黃藥用量為80 g/t。

3.1.3 礦漿pH試驗

將原礦磨至－0.074 mm占75%，用石灰調礦漿pH為不同值(自然pH為7)，然后用80 g/t丁黃藥和21 g/t 2號油進行混浮粗選，試驗結果見圖7。

圖7 混浮粗選礦漿pH試驗結果Fig.7 Test results of copper and sulphur bulk rough flotation under different pH

從圖7可以看出，隨著礦漿pH的提高，混合粗精礦的銅、硫品位逐漸上升而銅、硫回收率逐漸下降，尤其是礦漿pH超過8.0以后，銅、硫回收率下降加劇，因此選取混合粗選礦漿pH為8.0。

3.2 分離浮選條件試驗

3.2.1 再磨細度試驗

由礦石性質可知，試樣中銅礦物與硫礦物共生關系密切，銅礦物單體解離性能不是很好，而上述所選條件下獲得的混合粗精礦－0.038 mm粒級含量為34.51%，在這樣的細度下直接進行銅硫分離浮選，恐難以達到好的分離效果，為此進行了分離浮選再磨細度試驗。試驗流程見圖8，試驗結果見圖9。

圖8 再磨細度試驗流程Fig.8 Test flowsheet with different regrinding fineness

圖9 分離浮選再磨細度試驗結果Fig.9 Test results under different regrinding fineness for copper and sulfur flotation separation

從圖9可以看出，混合粗精礦不再磨，即－0.038 mm占34.51%時，所獲銅精礦的銅品位只有3.54%;隨著再磨細度的提高，銅精礦的銅品位逐步上升;但當再磨細度達到－0.038 mm占85%時，銅精礦的銅品位又開始下降，說明此時已產生過粉碎現象，銅精礦機械夾帶嚴重。因此，確定再磨細度為－0.038 mm占80%。

3.2.2 精選方案的確定

由再磨細度試驗可知，混合粗精礦再磨至 －0.038 mm占80%后，經1次分離粗選和石灰調pH=11.5的2次分離精選，已可獲得合格銅精礦，但其銅品位偏低。為此，對不調pH空白精選4次(方案1)、石灰調pH=11.5精選2次(方案2)、石灰調pH=11.5精選3次(方案3)這3種分離精選方案進行了對比試驗，以探索獲得高品位銅精礦的可能性。試驗結果見表5。

表5 分離精選方案對比試驗結果Table 5 Comparative test results of respective concentration %

從表5可以看出:按空白精選方案，即使精選4次，銅精礦的銅品位仍只有6.81%;按石灰調pH=11.5精選3次方案，雖可將銅精礦的銅品位提高到18.83%，但銅回收率太低，僅47.48%。因此，決定采用石灰調pH=11.5精選2次方案，此時獲得的銅精礦銅品位為15.73%、銅回收率為84.12%。

4 閉路試驗

在條件試驗基礎上進行了閉路試驗。試驗流程見圖10，試驗結果見表6。

圖10 閉路試驗流程Fig.10 Flowsheet of closed-circuit tests

表6 閉路試驗結果Table 6 Test results of closed-circuit operation %

從表6可以看出，所確定的工藝流程和條件是合適的，閉路試驗獲得了良好的試驗指標。

5 結論

(1)江西某大型鉛鋅礦山新探獲的銅硫礦石資源中銅硫礦物共生密切、嵌布關系復雜，銅礦物交代黃鐵礦呈網脈狀、篩孔狀、交代殘余等，導致銅礦物單體解離性能不佳，屬難選礦石類型。

(2)根據探索試驗結果，確定采用銅硫混合浮選—銅硫分離浮選工藝流程處理該礦石。在詳細的條件試驗基礎上，閉路試驗獲得了銅品位為14.22%、銅回收率為87.58%的銅精礦和硫品位為34.01%、硫回收率為80.84%的硫精礦。

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