降低云南某硫化銅礦氧化鎂含量試驗研究①

麥瓊尹，歐樂明，王晨亮，馬西騎

（中南大學 資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083）

銅在中國有色金屬材料的消費中排名第二位，是十分重要的有色金屬［1］。通常通過冶煉硫化銅精礦獲取金屬銅［2］，但若銅精礦中氧化鎂含量過高，在后期冶煉過程中會產(chǎn)生大量爐渣，減短冶煉爐的使用壽命［3］。云南某難選多金屬硫化銅選礦廠原礦銅品位0.133%，氧化鎂含量達9.40%，可進行銅的回收利用但較為難選［4］。現(xiàn)場采用一粗一混精三精二掃、混精再磨優(yōu)先浮銅工藝流程生產(chǎn)銅精礦，精礦銅品位16%左右，氧化鎂含量9%～11%，超過銅精礦五級品國家質(zhì)量標準（MgO含量不高于5%）要求［5］。檢測結果表明，銅精礦中含氧化鎂礦物主要為滑石，在分選過程中，滑石具有優(yōu)良的天然可浮性，使其在銅精礦中有一定程度的富集［6］。

本文在現(xiàn)有工藝流程的基礎上進行選礦優(yōu)化試驗，著重開發(fā)硫化銅礦清潔高效選擇捕收劑以及滑石清潔高效選擇抑制劑，拉大銅鎂礦物可浮性差異，旨在提高銅選礦指標，并有效降低氧化鎂含量，為該銅礦資源綜合回收提供理論參考和技術支撐。

1 礦石性質(zhì)和試驗方法

1.1 礦石性質(zhì)

為查明導致銅精礦中氧化鎂含量超標的原因，對該礦石原礦和現(xiàn)場銅精礦進行化學多元素分析、鏡下鑒定、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和MLA（礦物參數(shù)自動分析系統(tǒng)）檢測綜合研究，結果如表1～3所示。從表1可知，原礦中可供選礦富集回收的元素主要是銅、鋅和錫，其中銅品位0.133%，氧化鎂含量9.40%。從表2可知礦石的組成礦物種類十分復雜，屬多金屬難選礦石，原礦中含氧化鎂礦物主要是綠泥石和云母（包括金云母和黑云母），其次是角閃石、滑石和白云石等。由表3可知，銅精礦中氧化鎂礦物主要為滑石，分選過程中滑石大量富集在銅精礦中。

表1 原礦主要化學成分（質(zhì)量分數(shù)）／%

表2 原礦中主要礦物含量（質(zhì)量分數(shù)）／%

表3 銅精礦中主要礦物含量（質(zhì)量分數(shù)）／%

結合以上礦石性質(zhì)特點，認為該礦石屬原生銅鋅錫多金屬共生礦石，礦石種類多、嵌布復雜，可采用優(yōu)先浮選富集回收黃銅礦，但較為困難［7］。因此需綜合考慮合適的藥劑制度，在降低銅精礦中氧化鎂含量的同時盡量避免有價金屬的損失。

1.2 試驗方法

試驗前使用球磨機將試樣磨至－0.074 mm粒級占70.14%左右，用于浮選。浮選所用捕收劑OL?2M和抑制劑OL?3C均為中南大學自主研制的新型藥劑，石灰、起泡劑MIBC和硫酸鋅均為分析純試劑。

采用XFDIV?1.5 L和XFDIV?0.75 L型單槽浮選機進行浮選試驗，并通過單因素試驗確定最佳藥劑制度，浮選試驗原則流程如圖1所示。其他參數(shù)設定如下：葉輪轉(zhuǎn)速1 992 r／min，充氣量60～80 L／h，礦漿濃度35%左右，浮選時間粗選4 min，混精3 min。所得精礦、中礦和尾礦產(chǎn)品經(jīng)過濾、烘干、稱重、制樣后分析銅和氧化鎂含量并計算回收率。

圖1 浮選試驗原則流程

2 試驗結果與討論

2.1 捕收劑試驗

2.1.1 捕收劑種類試驗

硫化銅礦浮選常用的捕收劑有黃藥、Z200和硫銨酯類等［8］。固定抑制劑OL?3C用量100 g／t、起泡劑MIBC用量10 g／t、粗選捕收劑用量40 g／t，使用不同捕收劑對該礦石進行一粗一精浮選試驗，結果見表4。其中OL?2M為中南大學資源加工與生物工程學院礦物系自主研發(fā)的新型清潔高效硫銨酯類捕收劑；OL?2A為現(xiàn)場用捕收劑。由表4可知，丁黃藥對銅的捕收能力較弱；Z200得到的精礦銅回收率低；OL?2M相比OL?2A得到的精礦Cu品位和回收率較高，精礦中MgO含量低，說明OL?2M對硫化銅礦選擇性捕收能力強且更有利于銅鎂浮選分離。

表4 捕收劑種類試驗結果

2.1.2 OL?2M用量試驗

捕收劑OL?2M用量試驗結果見圖2。由圖2可知，隨著OL?2M用量增加，精礦Cu品位基本不變，回收率升高，精礦MgO含量下降，OL?2M用量為40 g／t時，Cu回收率能達到55.31%，且精礦中MgO含量較低，浮選指標較理想。

圖2 捕收劑OL?2M用量試驗結果

2.2 抑制劑試驗

2.2.1 抑制劑種類試驗

硫化銅礦與滑石浮選分離常使用的抑制劑有古爾膠、淀粉和CMC（羧甲基纖維素）等［9］。固定捕收劑OL?2M用量40 g／t、起泡劑MIBC用量10 g／t、抑制劑用量100 g／t，采用圖1所示流程進行浮選，抑制劑種類試驗結果見表5。其中OL?3C為中南大學資源加工與生物工程學院礦物系自主研發(fā)的新型組合抑制劑，含有羧基、羥基及磺酸基等官能團。

表5 抑制劑種類試驗結果

從表5可知，抑制劑OL?3C對滑石抑制能力較強且對硫化銅捕收影響較弱，精礦指標優(yōu)于其他抑制劑。表明OL?3C能選擇性吸附在滑石表面，大量羧基、羥基及磺酸基等親水基團朝向水中而改變滑石表面的疏水性，從而使得滑石被抑制，可作為滑石抑制劑。

2.2.2 OL?3C用量試驗

抑制劑OL?3C用量試驗結果見圖3。由圖3可知，隨著抑制劑OL?3C用量逐漸增加，精礦中Cu品位基本保持不變，MgO含量逐漸降低，Cu回收率緩慢提高，抑制劑OL?3C對浮銅降鎂起到了積極作用，綜合考慮，OL?3C用量選擇100 g／t為宜，此時Cu回收率達57.62%。

圖3 抑制劑OL?3C用量試驗結果

2.3 浮選速率試驗

按圖4所示流程進行粗選浮選速率試驗，結果見圖5～6。由圖5～6可以看出，OL?2M和OL?3C聯(lián)合使用能有效實現(xiàn)銅和氧化鎂浮選分離。7 min后銅累計回收率達60.84%，MgO累計回收率只有8.57%；從累計品位看，前5 min，MgO累計品位逐漸升高，后趨于平穩(wěn)，Cu累計品位逐步降低。綜合考慮，5 min時可得到較為理想的Cu、MgO浮選分離結果。

圖4 浮選速率試驗流程

圖5 浮選速率曲線

圖6 平均品位曲線

2.4 閉路試驗

在單因素試驗的基礎上，最終確定采用OL?2M為硫化銅礦捕收劑、OL?3C為滑石抑制劑，采用一粗一混精三精二掃的浮選流程進行閉路試驗，試驗流程見圖7，結果見表6。從表6可以看出，最終可獲得銅品位19.69%、回收率55.25%、氧化鎂含量3.45%的銅精礦，與現(xiàn)場原藥劑閉路試驗結果相比，精礦銅品位提高了4.36個百分點、回收率提高了2.81個百分點、氧化鎂含量降低了5.7個百分點，試驗成功做到提銅降鎂，實現(xiàn)了黃銅礦的綜合回收。

圖7 閉路試驗流程

表6 閉路試驗結果

2.5 工業(yè)試驗結果及分析

在實驗室試驗的基礎上，按圖7所示流程進行了2個周期28個班次、日處理量8 000 t／d的工業(yè)試驗，試驗指標統(tǒng)計結果見圖8。由圖8可以看出，在工業(yè)試驗中，OL?2M和OL?3C聯(lián)合使用，所得精礦Cu品位基本穩(wěn)定在19%以上，MgO含量5%以下。受限于原礦性質(zhì)變化和生產(chǎn)條件，工業(yè)試驗的回收率指標穩(wěn)定性仍有待提高。經(jīng)過工業(yè)調(diào)試，最終工業(yè)試驗銅精礦平均Cu品位20.68%、MgO含量3.68%，平均Cu回收率54.39%。工業(yè)試驗所得銅精礦化驗指標見表7。

圖8 選銅段工業(yè)試驗指標

表7 工業(yè)試驗銅精礦化驗指標

3 結 論

1）云南某難選多金屬硫化銅選礦廠原礦銅品位0.133%，氧化鎂含量達9.40%。礦石組成礦物種類十分復雜，金屬礦物主要是磁黃鐵礦和閃鋅礦，次為黃銅礦和錫石；非金屬礦物以綠泥石和云母為主，其次是角閃石、滑石和白云石等。在優(yōu)先浮選銅礦中，含氧化鎂易浮滑石極易大量混入銅精礦中，新型捕收劑OL?2M和新型抑制劑OL?3C聯(lián)合使用可有效降低銅精礦中氧化鎂含量，提高銅精礦銅品位和回收率。

2）在原礦磨礦細度－0.074 mm粒級占70.14%，粗選段OL?2M用量40 g／t、OL?3C用量100 g／t、MIBC用量10 g／t，混精精礦再磨細度－0.038 mm粒級占69.03%條件下，采用一粗一混精三精二掃浮選，可獲得銅品位19.69%、回收率55.25%、氧化鎂含量3.45%的銅精礦，與現(xiàn)場原藥劑閉路試驗結果相比，精礦銅品位提高了4.36個百分點、回收率提高了2.81個百分點、氧化鎂含量降低了5.70個百分點，試驗成功降低銅精礦氧化鎂含量，實現(xiàn)了硫化銅礦的綜合回收。

3）工業(yè)試驗獲得平均Cu品位20.68%、MgO含量3.68%、平均Cu回收率54.39%的銅精礦，可有效提高選廠效益。