河北淶源某銅硫礦銅硫分離浮選試驗研究★

李爾東，呂 超

（山西大同大學煤炭工程學院，山西 大同 037000）

世界銅資源儲量十分豐富，且分布較為集中[1]，主要類型有4種：斑巖銅礦、含銅砂巖銅礦、含銅黃鐵礦銅礦、硫化銅鎳礦，這4種礦占世界銅資源總量的96%左右。此外還有脈型、碳酸鹽型等，約占世界總儲量的3.63%。這些銅礦資源中具一定工業(yè)價值的礦石有黃銅礦、赤銅礦、輝銅礦、孔雀石及膽礬等[2，3]。在目前的工業(yè)生產(chǎn)中，石灰、氰化物、無機抑制劑、有機抑制劑和一些氧化還原劑都被用作黃鐵礦抑制劑。此外，工業(yè)上還將石灰與氯化銨、亞硫酸鈉或硫酸鈉等藥劑組合使用來抑制黃鐵礦[4]。

當黃鐵礦表面氧化程度較高、吸收捕收劑較多或受石灰抑制程度較深時，可使用CuSO4來作活化劑：Cu2+可在其表面生成CuFeS2，從而增強對捕收劑的吸附作用；FeSO4可使被抑制的黃鐵礦活化，或?qū)⒘蛩徙~和硫化鈉二者組合起來，均可以達到較為理想的活化效果[5，6]。

1 試驗材料及研究方法

1.1 試驗礦樣

本試驗研究所使用的銅硫礦來自河北淶源縣，礦樣經(jīng)顎式破碎機、錘式破碎機和對輥式破碎機破碎至-2 mm后進行物質(zhì)組成研究，其礦物成分及含量如表1所示。

由表1可知，原礦中w（Cu）=1.8%、w（S）=36.24%，銅礦物為黃銅礦，硫礦物以黃鐵礦為主。原礦中脈石礦物主要為硅酸鹽類[7]。

表1 試驗礦樣物質(zhì)組成及含量 %

1.2 試驗藥劑

本試驗所用的藥劑及其用途如表2所示。

表2 試驗藥劑

1.3 試驗方法

本研究采用優(yōu)先浮選流程，原礦質(zhì)量為500g，使用破碎機破碎后，用球磨機磨礦，得到細度為-0.074 mm的礦樣，占比為78%；使用石灰作硫抑制劑、Y-89為捕收劑優(yōu)先選出黃銅礦，再使用硫酸銅作活化劑、丁基黃藥作捕收劑選出黃鐵礦。在掃選試驗、開路試驗的基礎(chǔ)上進行調(diào)整、優(yōu)化，而后進行閉路試驗[8]。

2 礦物浮選試驗研究

本試驗分別進行了銅粗選硫抑制劑CaO、捕收劑Y-89的用量試驗，以及硫粗選活化劑CuSO4、捕收劑丁基黃藥的用量試驗，最終確定了合適的藥劑用量，為閉路試驗流程的確定提供了依據(jù)。起泡劑皆用2號油[9]。

2.1 銅粗選藥劑用量試驗

2.1.1 銅粗選硫抑制劑CaO用量試驗

本試驗選擇較常規(guī)的CaO作硫抑制劑，其用量分別取4 000 g/t、6 000 g/t、8 000 g/t、10 000 g/t、12 000 g/t。Y-89用量為100 g/t，2號油用量為60 g/t。

試驗流程如圖1所示，試驗結(jié)果分析如圖2所示。

圖1 CaO用量試驗流程圖

圖2 CaO用量試驗分析圖

分析圖2可知，CaO用量越多，銅粗精礦中銅的品位越高，而回收率越低w（Cu）。當CaO用量為4 000 g/t時，銅粗精礦中的銅品位很低，僅為3.59%，回收率較高，高達92.12%，品位處于較低水平。CaO用量由4 000 g/t增加到10 000 g/t，礦漿pH值從8上升到11，銅粗精礦中的銅品位增加到12.83%，回收率為86.07%，這是因為CaO用量不足時，硫抑制效果差，導(dǎo)致上浮率較高，影響銅的回收[10]。當CaO用量超過10 000 g/t時，銅粗精礦中的銅品位增加不明顯，回收率下降，此時礦漿黏度較大，不利于礦物上浮。

綜上所述，確定銅粗選時硫抑制劑CaO的用量為10 000 g/t。

2.1.2 銅粗選捕收劑Y-89用量試驗

Y-89用量分別取40 g/t、60 g/t、80 g/t、100 g/t、120g/t。確定CaO用量為1000g/t，2號油用量為60g/t。

Y-89用量試驗流程如圖3所示，試驗分析結(jié)果如圖4所示。

圖3 Y-89用量試驗流程圖

分析圖4可知，隨著捕收劑Y-89的用量越來越多，銅粗精礦中的銅品位雖然在逐漸降低，但回收率一直在增加。當Y-89的使用劑量從40 g/t增加到100 g/t時，銅品位w（Cu）達到了9.03%，回收率也比較高，為81.39%。繼續(xù)加大使用劑量的話，雖然銅品位下降率不到1%，但回收率也下降到了80.81%，遂捕收劑Y-89用量宜確定為100 g/t[11]。

圖4 Y-89用量試驗分析圖

2.2 硫粗選藥劑用量試驗

2.2.1 硫粗選活化劑CuSO4用量試驗

本試驗使用CuSO4作活化劑。CuSO4用量分別取500 g/t、1 000 g/t、1 500 g/t、2 000 g/t和2 500 g/t，捕收劑丁基黃藥用量為100 g/t，起泡劑2號油用量為60 g/t。該流程如圖5所示，試驗分析結(jié)果如圖6所示。

圖5 CuSO4用量試驗流程圖

圖6 CuSO4用量試驗分析圖

分析圖6可知，當活化劑CuSO4的用量越來越多時，雖然硫品位在持續(xù)降低，但回收率一直在增加。當CuSO4的使用劑量從500 g/t增長到1 000 g/t時，雖然硫的品位w（S）下降到了48.66%，但回收率明顯增大，為55.62%。繼續(xù)增加CuSO4的使用劑量，硫品位持續(xù)下降，但回收率的變化先是不太明顯接著緩慢下降，因此，繼續(xù)增加CuSO4用量對硫的活化無明顯作用[12]。

因此，活化劑CuSO4用量宜確定為1 000 g/t。

2.2.2 硫粗選捕收劑丁基黃藥用量試驗

本試驗固定CuSO4用量為1 000 g/t，起泡劑2號油用量為60 g/t，丁基黃藥用量分別取50 g/t、100 g/t、150 g/t、200 g/t、250 g/t。丁基黃藥用量試驗流程如圖7所示，試驗結(jié)果如圖8所示。

圖7 丁基黃藥用量試驗流程圖

圖8 丁基黃藥用量試驗分析圖

由圖8實驗數(shù)據(jù)可知，當丁基黃藥的使用劑量為50 g/t時，硫的品位w（S）=50.59%，回收率為20.71%；丁基黃藥的使用劑量增大到200 g/t時，硫的品位下降了2.33%，回收率卻增加了約30%。繼續(xù)加大丁基黃藥的使用劑量，硫的品位w（S）下降約0.1%，回收率基本趨于穩(wěn)定[13]。

因此，捕收劑丁基黃藥用量應(yīng)確定為200 g/t。

2.3 硫浮掃選試驗

為了盡可能地浮選出礦漿中的硫，需進行一次粗選和三次掃選。掃選試驗流程如圖9所示，試驗結(jié)果如表3所示。

表3 硫浮掃選試驗結(jié)果

圖9 硫浮掃選試驗實驗流程

3 閉路試驗

在藥劑用量試驗和大量開路試驗的基礎(chǔ)上對試驗方案進行調(diào)整和優(yōu)化后，制定閉路試驗流程。確定藥劑用量如下：選銅時調(diào)整劑CaO為10 kg/t，捕收劑Y-89為100 g/t，選硫時活化劑CuSO4為1 000 g/t，捕收劑丁基黃藥為200 g/t，掃選藥劑減半，精選不加藥劑；試驗流程為：銅經(jīng)過一粗一掃一精，硫經(jīng)過一粗三掃二精。其工藝流程如圖10所示。

圖10 閉路試驗流程圖

在細度-0.074 mm的磨礦占78%的條件下，經(jīng)過閉路試驗，得到產(chǎn)物銅精礦和硫精礦，銅精礦中銅品位為19.21%、回收率為91%，硫精礦中硫品位為49.26%、回收率為78.27%。閉路試驗結(jié)果如下頁表4所示。

表4 閉路試驗結(jié)果

4 結(jié)論

1）CaO的用量宜確定為10 kg/t，此時礦漿pH值為11左右，銅回收率為86.07%，硫抑制率達到較高水平；

2）銅捕收劑Y-89的用量應(yīng)為100 g/t；

3）硫活化劑CuSO4用量為1 000 g/t時，硫活化效果最佳，回收率達到55.62%；

4）硫捕收劑丁基黃藥的用量為200 g/t時最適宜，繼續(xù)增加其用量，硫回收率無顯著上升。

5）進行一粗一掃一精選銅、一粗三掃二精選硫的閉路試驗，得到品位為19.21%、回收率為91%的銅精礦和品位為49.26%、回收率為78.27%的硫精礦。