黃銅礦浮選工藝及捕收劑研究進展

朱永誼

（中條山有色金屬集團有限公司，山西 運城 043700）

當前，自然界發現的含銅礦物共計280多種，多為輝銅礦、黃銅礦與斑銅礦，其中黃銅礦占比較大。黃銅礦晶體結構為四方晶系，晶格可達17500kJ，鐵原子和銅原子位于四面體頂角，且硫原子被兩個銅原子及鐵原子包圍，為致密性塊狀物。黃銅的電子導電性能顯著，能夠加強藥物與礦物作用，進一步提升可浮性。

我國現存銅儲量為3500萬噸，基礎儲量為6500萬噸，多分布于云南、江西、甘肅和安徽等地區。我國銅礦類型多為輝銅礦、黃銅礦與斑銅礦，低品位、多金屬、處理難度大的礦石含量多，礦石平均品位為0.76%，同時伴有金、銀、鉬等貴金屬，綜合回收難度比較大。

1 黃銅礦浮選特性

在自然界礦物中，黃銅礦是自誘導可浮性、捕收劑誘導可浮性良好的礦物，在中性與弱堿性環境下的疏水性良好，然而在高堿環境下可以和水形成氫鍵，以此降低可浮選性。按照國外學者的研究報道顯示，采用改性單泡浮選管研究黃銅礦浮選離子，按照研究結果可知，礦物表面陽極氧化附著在礦物表面單質硫，能夠改變礦物親水性。還有部分學者研究黃銅礦的可浮選性，認為黃銅礦可浮選性和陽極氧化、氧化還原電位的關系密切。利用分批浮選實驗，研究混合單礦物浮選情況，結果顯示，在氧化環境下，黃銅礦存在天然可浮選性。在浮選操作中，應用鐵球磨合可以獲得強還原環境，對浮選性能造成影響。添加氧化劑并與空氣接觸，能夠恢復浮選性能。

2 黃銅礦浮選工藝

按照礦石性質與精礦質量要求，黃銅礦浮選工藝流程存在差異。當前，工業應用工藝流程包括全優先浮選、混合浮選、等可浮浮選工藝。

2.1 混合浮選工藝

混合浮選工藝可以高效處理低品位、礦石性質簡單的礦石，可以降低磨礦成本，且浮選藥劑與設備優勢顯著。然而混合浮選工藝無法分離有用礦物，且精礦品位較低。

部分學者改進某礦區銅鉬硫化礦石浮選工藝，應用一次球磨混合浮選工藝，獲得銅品位為18.12%，回收率為84.4%；鉬品位為47.42%，回收率為89.85%。相比于原銅鉬混合精礦再磨分離工藝，可以減少再磨時產生的過磨問題，以此提升浮選指標。

2.2 全優先浮選工藝

黃銅礦全優先浮選流程包括以下幾種：第一，添加石灰抑制劑，對黃鐵礦等伴生礦物進行抑制。應用高選擇性藥劑，在中性至弱堿性條件下進行黃銅礦浮選。全優先浮選工藝可以處理成分簡單、具備回收價值的礦物中。也可以抑制黃銅礦共生礦物，不會影響黃銅礦浮選。

2.3 等可浮浮選工藝

等可浮浮選無需添加抑制劑、調整劑與活化劑，能夠維持礦物自然可浮選性。當礦物可浮性良好時，不會受到抑制劑影響即可上浮，能夠規避活化劑影響，促使有用礦物上浮。此時需要消耗大量設備和藥劑分離礦物。等可浮浮選工藝流程能夠獲得技術指標支持，減少藥劑使用量，簡化浮選設備。

按照部分學者的研究顯示，針對以黃銅礦為主的多金屬開展浮選實驗研究，礦石中同礦物分布率高達90.25%，鈷與鐵共生。應用等可浮浮選工藝，能夠先將銅鉬混合精礦浮選出來，之后從尾礦中浮選出鐵精礦和鈷精礦。獲得各元素品位與回收率，如表1所示。

表1 等可浮浮選工藝的浮選結果

在生產實踐中，浮選工藝選擇靈活性高，但是會受到浮選性能與藥劑影響。企業按照礦石性質與實踐經驗，合理適宜的工藝流程。

由于黃銅礦具備細雜特點，且多金屬伴生，由于回收有用元素，因此單一浮選工藝無法滿足標準，此時需要聯合多種浮選工藝。分布優先浮選工藝按照礦石內含有的有益礦物浮選難度，難找標準順序進行浮選，以此獲得單一優質精礦。通過分布優先浮選工藝能夠獲得高品位精礦，同時可以簡化工藝流程，回收伴生貴金屬。

3 黃銅礦浮選捕收劑

3.1 黃藥及衍生物捕收劑

黃藥及衍生物捕收劑主要包括黃藥、雙黃藥、硫氨酯、黃原酸酯等化合物。黃藥為黃銅礦最常應用的捕收劑，捕收能力非常強。普通黃藥的選擇性低，會同時浮選其他硫化礦物，增加后續分離操作，應用便利性不強。部分學者將二硫化碳、氫氧化鈉、甲基異戊醇，按照摩爾比1.1:1.1:1.1比例混合，制備新型甲基異戊基黃藥，性質穩定，水溶性與選擇性強，浮選速度快。按照1:1比例混入到丁基黃藥中，配制為復合黃藥，浮選混合銅硫礦，結果發現，復合黃藥捕收能力與選擇性均顯著優于單一藥。

3.2 黑藥及衍生物捕收劑

黑藥及衍生物捕收劑的選擇性高，但是捕收能力弱。在應用到黃鐵礦的銅礦石浮選中，需要應用到黑藥酯、黑藥和雙黑藥。按照國內學者研究顯示，將液氨、異丁醇、五硫化二磷作為原料，配制為新型異丁基銨黑藥，將正丁基銨黑藥、異丁基銨黑藥作為捕收劑，針對銅鉛鋅礦開展對比實驗。按照結果顯示，異丁基銨黑藥作為捕收劑，能夠提升銀、鋅、鉛與銅的回收率，表明異丁基銨黑藥具備較強捕收能力，且成本低廉。

3.3 硫氮類捕收劑

硫氮類捕收劑最常應用乙硫氮，將水、氫氧化鈉、二硫化碳、二乙胺，按照摩爾比2:1:1:1.07比例制備。乙硫氮的捕收能力和黃藥基本相同，但是應用效果優于黃藥，可以減少乙硫氮捕收劑使用量，且選擇性好，浮選速度快。

硫氮酯的選擇性與捕收力均優于硫氮，硫氮酯是烯烴類化合物與硫氮混合制備而成，主要成分為硫氮丙腈酯、硫氮丙烯腈酯、硫氮丙烯酯。

國內學者研究顯分析酯-105在銅礦石中的浮選效果，同時對比丁基黃藥浮選效果。將酯-105作為捕收劑，添加玻璃水后獲得銅品位21.48%，回收率為92.39%。丁基黃藥物的浮選品位為17.68%，表明酯-105具備較強選擇性與捕收能力。

3.4 巰基化合物

巰基化合物包括咪唑硫醇、噻唑、白藥、硫醇與硫酚，可以作為硫化礦捕收劑，不僅可以單一使用，也可以聯合黃藥使用。應用咪唑硫醇開展硫化銅礦物難選高鈣鎂實驗，結果顯示，單一使用咪唑硫醇，聯合黃藥使用，都能夠確保銅精礦品位不便，但是回收率提升2.87%。

4 結語

綜上所述，黃銅礦捕收劑的種類比較多，且浮選性能差異大，黃藥類捕收劑原料獲取便利、成本低廉且浮選能力強，因此被廣泛應用到黃銅礦浮選工藝中。然而由于黃藥選擇性差，需要配合石灰，所以必須注重技術改進與優化。由于銅礦資源日益稀缺，國內外研究人員注重研究復雜型硫化銅礦，開發新型捕收劑，將其應用到工業領域，獲得較高經濟價值。