銅鋅硫化礦浮選分離研究進(jìn)展

李俊旺，張紅華洪建華

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)公司，江西 南昌 330096；2.江西銅業(yè)集團(tuán)公司 城門(mén)山銅礦，江西 九江 332100；3.中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

銅鋅硫化礦浮選分離研究進(jìn)展

李俊旺1，3，張紅華1，洪建華2

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)公司，江西 南昌 330096；2.江西銅業(yè)集團(tuán)公司 城門(mén)山銅礦，江西 九江 332100；3.中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

概述了近幾年來(lái)銅鋅硫化礦浮選分離研究方面的進(jìn)展，包括銅鋅硫化礦分離理論研究的進(jìn)展、銅鋅硫化礦浮選藥劑的研究現(xiàn)狀及銅鋅硫化礦浮選工藝研究狀況。同時(shí)認(rèn)為，加強(qiáng)浮選理論的研究、開(kāi)發(fā)高效綠色浮選藥劑、完善選礦工藝流程及開(kāi)發(fā)新工藝是銅鋅硫化礦浮選分離研究的發(fā)展方向。

銅鋅分離；浮選；硫化礦；進(jìn)展；浮選劑；工藝流程

1 引言

銅鋅硫化礦石是冶煉銅鋅的重要原料。目前，銅鋅硫化礦分離仍是選礦領(lǐng)域的難題之一，其主要原因有礦物嵌布粒度微細(xì)，有的呈乳滴狀互含；銅礦物種類(lèi)繁多，可浮性差異較大；含有較多的次生銅和可溶性重金屬鹽類(lèi)，使閃鋅礦受到活化，被活化的閃鋅礦與黃銅礦具有相似的可浮性，使得銅鋅難以分離；礦石性質(zhì)差異很大，工藝條件變化較大。為此，國(guó)內(nèi)外選礦學(xué)者在銅鋅硫化礦分離方面做了大量的工作。

近年來(lái)，銅鋅浮選分離研究主要集中在銅鋅分離理論的研究、新型高效浮選藥劑的研制、浮選分離工藝的優(yōu)化以及探索與其他方法相結(jié)合的新工藝等方面，并取得了許多研究成果。本文從以下幾個(gè)方面探討了銅鋅硫化礦浮選分離技術(shù)的研究進(jìn)展。

2 銅鋅浮選分離理論研究進(jìn)展

V·E·Vigdergauz［1］等研究了黃銅礦、閃鋅礦、黃鐵礦疏水顆粒間的相互作用力，并可應(yīng)用在微細(xì)粒級(jí)礦物聚集以及克服顆粒的靜電斥力研究方面。該項(xiàng)研究成果有助于改善微細(xì)粒級(jí)銅鋅礦物的分離。

T·N·赫麥列娃等［2］研究了亞硫酸氫鈉抑制被銅離子活化的閃鋅礦的機(jī)理作用。研究發(fā)現(xiàn)，亞硫酸氫鈉抑制活化后閃鋅礦的原理是：脫去閃鋅礦礦物表面上的疏水性薄膜，并且促進(jìn)形成鋅的親水性羥基化合物。

劉廣義等［3］通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算研究了乙氧羰基硫代氨基甲酸酯（ECTC）優(yōu)先選銅的機(jī)理。焦芬［4］對(duì)二甲基二硫代氨基甲酸鈉在閃鋅礦和黃銅礦表面的吸附機(jī)理與模型進(jìn)行了研究，并分析了它們的電化學(xué)行為。

3 新型高效浮選藥劑的研究進(jìn)展

3.1 高效銅捕收劑

B.A.依格納特金娜等［5］在浮選烏拉爾地區(qū)硫化礦中，采用改性二硫代磷酸鹽作為捕收劑，結(jié)果可提高銅、鋅、金的回收率，且對(duì)黃銅礦、閃鋅礦具有較好的選擇性。

и.и.馬克西莫夫等［6］對(duì)薩費(fèi)亞諾夫斯克礦床銅鋅礦石進(jìn)行浮選試驗(yàn)的過(guò)程中，混合浮選采用Aerophine3418作為捕收劑，優(yōu)先浮選采用Aerophine3418A和丁基黃藥作為混合捕收劑，均獲得了較好的結(jié)果。

針對(duì)烏拉爾選廠處理的銅鋅礦石含有大量黃鐵礦的特點(diǎn)，K·M·阿松奇克等［7］采用HMA-414-1和丁基黃藥作為混合捕收劑，并通過(guò)提高粗選礦漿游離氧化鈣的濃度，銅鋅混合精礦分離指標(biāo)良好。

阿舍勒銅礦在生產(chǎn)實(shí)踐中采用選擇性較強(qiáng)的BK404捕收劑，結(jié)果表明，技術(shù)指標(biāo)顯著提高，銅金屬回收率提高10%左右，鋅金屬在銅精礦中的損失率降到22%左右。

針對(duì)不同礦石的特點(diǎn)，研究人員開(kāi)發(fā)了許多新型藥劑，例如Zj900［8］、TU-32［9］、QP-02［10］等。試驗(yàn)表明，這些新型捕收劑對(duì)銅礦具有較強(qiáng)的捕收能力，且對(duì)黃銅礦的選擇性好，在銅鋅分離中取得了較好的效果。

3.2 新型鋅抑制劑

D.S.Makunga在浮選納米比亞Rosh Pinah銅鉛鋅硫化礦石時(shí)，采用氰化鈉和硫酸鋅作為閃鋅礦的組合抑制劑。研究結(jié)果表明，銅精礦、鉛精礦中鋅的含量有明顯降低，取得了較好的指標(biāo)。

研究表明，亞硫酸及其鹽類(lèi)對(duì)于閃鋅礦具有較好的抑制作用。G.I.Davila-Pulido［11］、T.N.Khmeleva等人采用多種方法研究了亞硫酸氫鈉對(duì)閃鋅礦的抑制作用機(jī)理。此外，研究發(fā)現(xiàn)，多磷酸鈉、乙二胺四乙酸、二甲基二硫代氨基甲酸鹽對(duì)于活化的閃鋅礦也有較好的抑制效果。

針對(duì)銅鋅混合精礦嵌布粒度微細(xì)、殘留藥量大、次生銅離子活化閃鋅礦的特點(diǎn)，陳建華等［12］對(duì)銅鋅混合精礦進(jìn)行了浮選分離試驗(yàn)研究。在銅鋅混合精礦中銅品位7.88%、鋅品位22.45%的條件下，采用活性炭和硫化鈉配合脫藥，乙硫氮作捕收劑，新型抑制劑FS與硫酸鋅、亞硫酸鈉組合閃鋅礦抑制劑，經(jīng)過(guò)一次粗選獲得含銅16.85%，含鋅7.53%，銅回收率62.50%的精礦。

王奉剛［13］、袁明華等［14］在進(jìn)行銅鋅硫化礦浮選試驗(yàn)時(shí)，采用亞硫酸鈉和硫酸鋅作為組合抑制劑，鋅精礦的品位和回收率指標(biāo)良好。

青海某銅鋅礦石中的次生硫化銅含量約占總銅的18.64%，導(dǎo)致部分鋅礦物過(guò)早活化，造成銅精礦中鋅的含量偏高，從而致使鋅精礦的回收率偏低。駱任等［15］采用新型高效鋅抑制劑YS-2，有效降低了銅精礦中鋅的損失，確保了鋅精礦中鋅的回收率，為該礦后續(xù)的工業(yè)試驗(yàn)提供了依據(jù)。

隨著礦石性質(zhì)的復(fù)雜化，各類(lèi)組合抑制劑不斷應(yīng)用在銅鋅分離試驗(yàn)中。研究表明，XY-09［16］、T-16+硫酸鋅［17］、T9+硫酸鋅［18］、YN［19］、CY組合抑制［20］劑對(duì)閃鋅礦具有很好的抑制作用，在處理復(fù)雜銅鋅硫化礦中取得了較好的指標(biāo)。

3.3 高效鋅捕收劑

硫化鋅礦浮選中存在的主要問(wèn)題是：加入的活化劑Cu2+活化黃鐵礦礦物，使一部分可浮性好的黃鐵礦在選鋅過(guò)程中進(jìn)入鋅精礦，從而降低了鋅精礦的質(zhì)量。因此，閃鋅礦選擇性捕收劑的研究與應(yīng)用對(duì)于提高精礦質(zhì)量非常重要。

研究發(fā)現(xiàn)，N-氫化肉桂?；?N-苯基氰胺對(duì)加拿大北部某銅鋅礦［21］具有較好的適應(yīng)性，可明顯提高閃鋅礦的回收率。D.Hamilton［22］對(duì)閃鋅礦進(jìn)行的浮選實(shí)驗(yàn)同樣驗(yàn)證了這一結(jié)論，發(fā)現(xiàn)其不僅提高了閃鋅礦的回收率，而且提高了浮選速率。

I.Nirdosh采用p-庚基銅鐵靈作為捕收劑，對(duì)加拿大某銅鋅硫化礦選銅尾礦進(jìn)行了選鋅浮選試驗(yàn)。結(jié)果表明，在礦漿pH=9.0條件，鋅的回收率達(dá)到了93%。

4 浮選分離工藝的研究進(jìn)展

4.1 常規(guī)浮選工藝

B.A.古恰葉夫等在加伊斯克采選公司原礦Cu品位1.46%、Zn品位0.46%的情況下，采用“銅鋅混浮—混合精礦Na2S脫藥—濃縮礦漿—銅鋅分離”工藝流程，獲得的銅精礦Cu品位15%、Cu回收率85%，鋅精礦Zn品位45%、Zn回收率45%。

楊國(guó)鋒等人［23］通過(guò)條件試驗(yàn)優(yōu)化，最終采用“優(yōu)先選銅—粗精礦再磨—精選—選銅尾礦選鋅”的工藝流程。閉路試驗(yàn)選礦指標(biāo)為：銅精礦含銅18.45%，含鋅5.81%，銅回收率71.54%；鋅精礦含鋅50.95%，鋅回收率95.95%。李吉云［24］對(duì)黑山銅鋅礦進(jìn)行了優(yōu)先浮選與混合浮選2種流程對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果結(jié)果，“混合浮選—銅鋅分離”工藝流程較適宜處理該類(lèi)礦石。

內(nèi)蒙古大井礦［25］針對(duì)銅精礦含鋅偏高的問(wèn)題，采用優(yōu)先浮選，增加銅粗精礦再磨系統(tǒng)，使綜合選礦指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期，滿足了生產(chǎn)及銷(xiāo)售的要求。

此外，針對(duì)所研究礦石的具體特性，研究者在研究過(guò)程中采用選擇性能較好的捕收劑，并配合閃鋅礦組合抑制劑，銅鋅分離獲得了較好的結(jié)果。

4.2 電化學(xué)處理技術(shù)

電位調(diào)控浮選是將礦漿電位作為一個(gè)參數(shù)，和礦漿濃度、pH值一起控制硫化礦的浮選過(guò)程。與常規(guī)浮選相比，其具有節(jié)省藥劑、選擇性好、便于操作等優(yōu)點(diǎn)。但由于礦漿環(huán)境的復(fù)雜性，電位調(diào)控浮選新技術(shù)仍在不斷完善和發(fā)展。

羅仙平等［26］在對(duì)會(huì)理銅鉛鋅多金屬硫化礦進(jìn)行浮選試驗(yàn)過(guò)程中，以石灰作為礦漿電位調(diào)整劑，銅、鉛、鋅礦物的捕收劑分別為L(zhǎng)P-01、乙硫氮、丁黃藥，且采用ZnSO4+YN作為浮銅抑鉛的組合抑制劑，獲得了較好的選礦指標(biāo)。

研究報(bào)道，國(guó)外的帕那亞托V.V.V.Hintikka、J.O.Leppinen、X.M.Yuan等人分別進(jìn)行了有關(guān)礦物的電化學(xué)浮選試驗(yàn)研究。他們通過(guò)磨礦介質(zhì)、浮選氣體等方法調(diào)節(jié)礦漿電位，并取得了較好的選礦指標(biāo)。

4.3 選冶聯(lián)合工藝

針對(duì)某些難選銅鋅硫化礦，國(guó)內(nèi)外選礦學(xué)者采用冶金的方法做了很多研究工作。國(guó)外的格維列夏尼等人［27］等人采用選冶聯(lián)合工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究，使金屬回收率有所提高，這也為難選銅鋅礦石的利用提供了一種方法。

在國(guó)內(nèi)，對(duì)于浮選獲得的混合精礦，研究人員通過(guò)選擇性氯化浸出、加壓浸出、預(yù)浸—氧壓酸浸、氧化焙燒—選擇性浸出等冶金方法［28］，實(shí)現(xiàn)了有價(jià)金屬的高效分離，綜合回收效果良好。研究表明，選冶聯(lián)系工藝不僅簡(jiǎn)化了選礦工藝流程，同時(shí)提高了礦產(chǎn)資源利用水平。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著礦產(chǎn)資源的不斷開(kāi)采，復(fù)雜難處理的銅鋅礦石越來(lái)越多；建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會(huì)也對(duì)礦產(chǎn)資源的綜合利用以及選礦產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求。因此，復(fù)雜難選銅鋅礦石的分離及其綜合利用成為國(guó)內(nèi)外選礦學(xué)者重點(diǎn)研究的課題。在當(dāng)前礦產(chǎn)資源日益枯竭以及部分銅鋅礦石復(fù)雜難選的情況下，進(jìn)一步加強(qiáng)選礦技術(shù)理論研究、開(kāi)發(fā)高效綠色低毒浮選藥劑、完善選礦工藝流程及開(kāi)發(fā)新工藝是今后銅鋅硫化礦分離技術(shù)的發(fā)展方向。

［1］V·E·Vigdergauz. ESTIMATE OF THE LONG-RANGE INTERACTIONS BETWEEN HYDROPHOBIC SURFACES AS APPLIED TO FLOTATION OF SULPHIDE MINERALS［J］. Journal of Mining Science， 2006， 42（5）：506-509.

［2］T. N. 赫麥列娃等. 亞硫酸氫鈉對(duì)被銅離子活化的閃鋅礦無(wú)捕收劑浮選的抑制機(jī)理［J］. 國(guó)外金屬礦選礦， 2005， 42（11）：21-25.

［3］Liu G Y Zhong H， Dai T G et a1. Investigation of the effect of N-substituents on performance of thionocarbamates as selective collectors for copper sulfides by abinitio calculations［J］. Minerals Engineering， 2008， 21（12-14）：1 050-1 054.

［4］焦芬. 復(fù)雜銅鋅硫化礦浮選分離的基礎(chǔ)研究［D］. 長(zhǎng)沙：中南大學(xué)，2013.

［5］B. A. 依格納特金娜等.用改性的二硫代磷酸鹽浮選銅、鐵、鋅和金的硫化礦物［J］. 國(guó)外金屬礦選礦， 2006（6）：15-17.

［6］и.и.馬克西莫夫等.在薩費(fèi)亞諾夫斯克礦床銅-鋅礦石浮選工藝制定時(shí)應(yīng)用有效的藥劑［J］. 國(guó)外金屬礦選礦， 2006（2）：25-27.

［7］K. M. 阿松奇克.在蓋伊斯克銅鋅礦石浮選時(shí)提高銅精礦質(zhì)量［J］.國(guó)外金屬礦選礦， 2007（9）：42-43.

［8］王世輝. 某銅礦銅鋅分離新工藝和新藥劑的研究［J］. 有色金屬，2011（2）：214-218.

［9］詹信順， 鐘宏， 劉廣義. 提高德興銅礦銅浮選回收率的新型捕收劑研究［J］. 金屬礦山， 2008（12）：70-73.

［10］邱仙輝. 銅鋅難選硫化礦高效浮選分離理論與應(yīng)用［D］. 贛州：江西理工大學(xué)， 2009.

［11］Davila-Pulido G I， Uribe·Salas A， Espinosa-Gomez R. Comparison of the depressant action of sulfite and metabisulfite for Cu-activated sphalerite［J］. Intemational Joumal of Mineral Processing， 2011， 101（1-4）：71-74.

［12］陳建華， 李寧鈞， 曾冬麗. 銅鋅混合精礦浮選分離試驗(yàn)研究［J］. 中國(guó)礦業(yè)， 2011（11）：78-82.

［13］王奉剛. 思茅銅鋅硫化礦分離技術(shù)研究［D］. 昆明：昆明理工大學(xué)，2008.

［14］袁明華， 普倉(cāng)鳳. 多金屬?gòu)?fù)雜銅礦銅鋅硫分離浮選試驗(yàn)研究［J］. 有色金屬（選礦部分）， 2008（1）：1-3.

［15］駱任， 朱永筠， 葉從新， 等. 青海某銅鋅礦選礦工藝研究［J］. 湖南有色金屬， 2013（4）：4-7.

［16］張晗， 張海鵬， 鄭曄， 等. 某銅鉛鋅礦石浮選試驗(yàn)研究［J］. 黃金，2011（8）：49-52.

［17］周濤， 師偉紅， 余江鴻. 內(nèi)蒙某難處理銅鉛鋅多金屬礦石選礦技術(shù)優(yōu)化［J］. 金屬礦山， 2013（5）：82-88.

［18］何海濤， 田鋒， 胡保栓. 難選銅鋅多金屬硫化礦浮選試驗(yàn)研究［J］.礦產(chǎn)綜合利用， 2012（2）：17-20.

［19］嚴(yán)偉平， 陳曉青， 楊進(jìn)忠， 等. 某新型抑制劑在銅鋅分離中的試驗(yàn)研究［J］. 有色金屬（選礦部分）， 2015（4）：84-87， 92.

［20］朱一民， 周菁， 張曉峰， 等. 內(nèi)蒙古某難選銅鋅硫化礦浮選分離試驗(yàn)研究［J］. 有色金屬（選礦部分）， 2014（4）：9-12.

［21］Natarajan R，Nirdosh I.New collectors for sphalerite flotation［J］. Intemational Journal of Mineral Processing， 2006， 79（3）：141-148.

［22］Hamilton D， Natarajan R， Nirdosh I. Sphalerite flotation using an Arylhydroxamic Acid collector：improving grade while using a reduced amount of copper sulfate for activation［J］. Industrial&Engineering Chemistry Research， 2009， 48（12）：5 584-5 589.

［23］楊國(guó)鋒， 孫敬鋒， 賈風(fēng)梅， 等. 某銅-鋅礦石的浮選和分離工藝試驗(yàn)研究［J］. 礦產(chǎn)保護(hù)與利用， 2009（4）：33-35.

［24］李吉云. 黑山銅鋅礦兩種原則流程的探索研究［J］. 新疆有色金屬，2009（A01）：130-131.

［25］王志遠(yuǎn). 內(nèi)蒙古大井礦銅鋅分離研究實(shí)踐［J］. 世界有色金屬，2016（3）：83-84.

［26］羅仙平， 付中元， 陳華強(qiáng)， 等. 會(huì)理銅鉛鋅多金屬硫化礦浮選新工藝研究［J］. 金屬礦山， 2008（8）：45-50.

［27］格維列夏尼. 綜合處理馬德紐里斯克礦床的銅鋅礦石［J］. 國(guó)外金屬礦選礦， 2007（1）：38-41.

［28］謝克強(qiáng)， 楊顯萬(wàn)， 舒毓璋， 等. 銅鉛鋅多金屬?gòu)?fù)雜硫化礦綜合回收工藝研究［J］. 中國(guó)有色冶金， 2006（2）：19-22.

The Research Progress on Copper-zinc Sulfide Ore Flotation Separation

LI Jun-wang1，3， ZHANG Hong-hua1， HONG Jian-hua2
（1. Jiangxi Coppr Corparation， Nanchang 330096， Jiangxi， China； 2. JCC Chengmenshan Copper Mine， Jiujiang 332100， Jiangxi， China；3. School of Minerals Processing and Bioengineering， Central South University， Changsha 410083， Hunan， China）

The research progress on copper-zinc sulfide ore flotation separation at home and abroad in recent years is reviewed，including the research progress on copper-zinc separation theory， research status of copper-zinc flotation reagents， and research status of copper-zinc flotation process. The development trend of copper-zinc sulfide ore flotation separation is to strengthen the theory research，exploitnew high-efficiency reagents， improve mineral processing technology and develop new technology in the future.

copper-zinc separation；flotation；sulfide ores；progress；flotation reagent；process flow

TD923

A

1009-3842（2016）04-0056-03

2016-04-11

李俊旺（1982-），男，河北吳橋縣人，博士，主要從事浮選理論與工藝方面的研究工作。E-mail： junwli@126.com