河北某高硫銅鋅礦石選礦試驗研究

金之易 閆會賢 田江濤 唐平宇 曹月明

（1.保定學院，河北保定071001；2.河北省地質實驗測試中心，河北保定071051）

銅、鋅金屬廣泛應用于近現代工業生產中，銅鋅硫化礦石作為冶煉銅鋅的重要原材料，其開發利用需求連年增長。硫化銅鋅礦中常伴生銀、鎘等貴金屬元素，具有很高的綜合利用價值。但硫化銅鋅礦普遍存在金屬礦物之間嵌布關系密切、有用礦物嵌布粒度粗細不均和相互包裹等特征，這些因素為黃銅礦和閃鋅礦的選別與分離帶來了困難［1-2］。因此針對礦石性質特點，選取合理的選別工藝流程和高效的藥劑制度對于銅鋅硫化礦浮選分離至關重要。

河北某熱液型多金屬硫化礦石含鋅6.67%、含銅1.14%、含硫29.12%，屬于高硫銅鋅礦，為了實現銅、鋅、硫的有效分離，并綜合回收有價伴生元素，對代表性礦石進行了選礦試驗研究。

1 礦石性質

1.1 礦石礦物組成及主要礦物嵌布特征

礦石金屬礦物主要有黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦，偶見輝銅礦和方鉛礦，非金屬礦物主要為綠泥石和石英，少量絹云母和碳酸鹽礦物等。

閃鋅礦主要呈他形晶粒狀分布，粒度大小不等，多在0.1～2 mm之間，常見與黃鐵礦和黃銅礦連生，在礦石中多呈斑雜狀或浸染狀分布，穿切綠泥石、石英等脈石礦物，或見閃鋅礦填隙在黃鐵礦粒間或碎裂裂隙中，閃鋅礦中多分布有黃銅礦微粒。

黃銅礦呈他形晶粒狀分布，粒度較粗的黃銅礦呈單顆粒或彼此連生或與閃鋅礦、黃鐵礦連生分布在脈石礦物間，部分呈短細脈狀填隙在黃鐵礦粒間或破碎裂隙中，部分黃銅礦呈乳滴狀和微粒狀，粒度較細，多在0.002～0.05 mm，呈固溶體分離結構和被包含結構分布于閃鋅礦中。銅、鋅礦物復雜的嵌布關系，為兩者的分離與分選增加了難度，將會造成銅、鋅精礦互含率較高。

黃鐵礦多呈半自形—他形晶粒狀，少見自形晶粒狀，粒度多在0.1～2 mm間，多彼此鑲嵌呈集合體分布在脈石礦物間，少見與閃鋅礦、黃銅礦連生或呈單顆粒分布在脈石礦物間。

1.2 原礦化學多元素及銅鋅物相分析

礦石的化學多元素分析結果見表1，銅、鋅物相分析結果見表2、表3。

注：Au、Ag含量的單位為g/t。

從表1～表3可知，礦石主要有價元素為銅、鋅、硫，銀、鎘作為伴生元素可綜合回收，礦石中95%以上銅、鋅均以硫化物形式存在，可浮性較好。

2 選礦試驗

高硫銅鋅礦屬于較難選礦石，針對該礦石性質特點，進行了銅鋅優先浮選、銅鋅混合浮選—銅鋅分離、銅鋅等可浮—銅鋅分離—鋅浮選等工藝流程的對比試驗。經過探索性試驗發現優先浮選流程較為適合本礦石。因此，采用優先浮選流程進行試驗。

2.1 磨礦細度試驗

為了得到適宜的入選粒度，按圖1流程采用銅1次粗選2次掃選、鋅1次粗選工藝進行試驗，結果見表4。

由磨礦細度試驗結果可以看出，隨著磨礦細度的提高，銅精礦銅品位先降低后提高，銅回收率、鋅品位、鋅回收率均先提高后降低，鋅精礦鋅品位和回收率均先升高后降低，銅品位逐漸降低。綜合考慮，確定磨礦細度為-74μm占71.5%。

2.2 銅浮選試驗

銅粗選試驗流程見圖2。

2.2.1 銅粗選石灰用量試驗

由于原礦中黃鐵礦含量較高，因此采用石灰為黃鐵礦抑制劑和礦漿pH調整劑。在抑制劑ZnSO4+Na2SO3用量為2 000+1 500 g/t、捕收劑Z-200用量為24 g/t條件下，進行石灰用量試驗，結果見圖3。

由石灰用量結果可以看出，隨著石灰用量的增加，銅粗精礦銅品位先提高后下降，回收率逐步提高。綜合考慮，石灰的適宜用量為2 000 g/t。

2.2.2 銅粗選Z-200用量試驗

在石灰量為2 000 g/t、ZnSO4+Na2SO3用量為2 000+1 500 g/t條件下，對銅捕收劑Z-200用量進行試驗。結果見圖4。

由圖4試驗結果可以看出，隨著Z-200用量的增加，銅粗精礦的銅品位逐漸降低，回收率逐步提高，當Z-200用量大于24 g/t時，銅粗精礦銅品位隨Z-200用量增加下降比較明顯，回收率提高幅度變緩。因此，選擇Z-200用量為24 g/t。

2.2.3 銅粗選抑制劑用量試驗

分析礦石中銅礦物和鋅礦物的嵌布特征可以看出，銅鋅嵌布關系復雜，銅和鋅的有效分離是獲得較好分選指標的關鍵。在銅的優先浮選試驗中，閃鋅礦的抑制劑有多種，常用的是亞硫酸鈉和硫酸鋅協同抑制［2］。在石灰用量為2 000 g/t、Z-200用量為24 g/t條件下，進行ZnSO4+Na2SO3用量試驗，結果見表5。

表5試驗結果顯示，隨著抑制劑用量的增加，銅粗精礦的銅品位逐步提高，鋅含量逐漸降低。綜合考慮，選擇ZnSO4+Na2SO3用量為2 000+1 500 g/t。

2.3 鋅浮選試驗

鋅粗選試驗流程見圖5。

2.3.1 鋅粗選石灰用量試驗

鋅浮選過程中需要用CuSO4活化被抑制的鋅，但CuSO4在活化鋅的同時也會活化黃鐵礦［3-4］，為了防止黃鐵礦被活化，需加入一定量的石灰進一步抑制黃鐵礦。固定硫酸銅用量150 g/t，丁基黃藥用量60 g/t，進行石灰用量試驗，結果見圖6。

石灰用量試驗結果表明，加入石灰有助于抑制黃鐵礦，從而提高鋅粗精礦鋅品位，當石灰用量大于4 000 g/t時，鋅粗精礦鋅回收率下降明顯。所以，選擇鋅粗選石灰用量為4 000 g/t。

2.3.2 鋅粗選硫酸銅用量試驗

被抑制了的閃鋅礦一般用硫酸銅活化［5］。固定石灰用量為4 000 g/t，丁基黃藥為60 g/t，進行硫酸銅用量試驗，結果見圖7。

硫酸銅用量試驗結果表明，隨著硫酸銅用量的增加，鋅粗精礦鋅回收率逐漸提高，但當硫酸銅用量大于150 g/t時，鋅粗精礦鋅品位大幅降低。硫酸銅在活化鋅礦物的同時，對脈石礦物有一定活化作用。因此，選擇硫酸銅用量為150 g/t。

2.3.3 鋅粗選丁基黃藥用量試驗

固定石灰用量為4 000 g/t，硫酸銅用量為150 g/t，對丁基黃藥用量進行試驗，結果見圖8。

丁基黃藥用量試驗結果表明，隨著丁基黃藥用量的提高，鋅粗精礦鋅回收率逐漸提高，鋅品位逐漸降低，當丁基黃藥用量大于60 g/t時，鋅粗精礦鋅品位隨丁基黃藥用量增加降幅較大。因此，選擇丁基黃藥用量為60 g/t。

2.4 硫浮選試驗

礦石硫元素含量較高，主要賦存于黃鐵礦中。通過試驗對比發現，銅鋅浮選尾礦采用硫酸銨活化，取得的效果較好［6-9］。在捕收劑丁基黃藥用量為80 g/t，2號油用量為24 g/t條件下，進行硫酸銨用量試驗，結果見圖9。

硫酸銨用量試驗結果表明，隨著硫酸銨用量的增加，硫精礦硫的品位逐漸降低，回收率逐步提高，當硫酸銨用量超過600 g/t時，硫精礦硫回收率隨硫酸銨用量增加提高不明顯，硫品位明顯下降，因此，硫酸銨的適宜用量為600 g/t。

2.5 全流程閉路試驗

在條件試驗和開路流程試驗的基礎上進行了全流程閉路試驗，試驗流程見圖10，試驗結果見表6。

3 結論

（1）河北某熱液型多金屬硫化礦石含鋅6.67%、含銅1.14%、含硫29.12%，屬于高硫銅鋅礦石。礦石礦物組成比較復雜，閃鋅礦和黃銅礦嵌布粒度粗細不均，銅鋅礦物之間以及和脈石之間嵌布關系復雜，部分黃銅礦呈乳滴狀和微粒狀以固溶體分離結構和被包含結構分布于閃鋅礦中。銅鋅嵌布復雜，屬于難選型多金屬硫化礦。

（2）采用銅鋅硫依次優先浮選流程，經1粗1精1掃選銅，選銅尾礦經1粗1精1掃選鋅，選鋅尾礦經1粗1掃選硫，可獲得銅品位為24.13%、含鋅9.33%、銅回收率為73.86%的銅精礦，鋅品位為50.63%、含銅1.95%，鋅回收率為91.01%的鋅精礦，硫品位為53.34%、硫回收率74.46%的硫精礦產品。試驗結果可以作為該銅鋅礦石綜合開發利用的依據。