云南某硫化銅礦降砷試驗研究①

夏榆欽， 歐樂明， 王晨亮

（中南大學 資源加工與生物工程學院，湖南 長沙 410083）

銅具有良好的導電性和延展性。 銅精礦中含砷較高，不僅會增加冶煉成本，而且嚴重影響銅產品的導電性和延展性［1］，并且對后續冶煉和企業經濟效益［2］造成消極作用。 與此同時，我國地表水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類（水源冰或飲用水）規定總砷含量不大于0.05 mg／L［3］。因此，提銅降砷是銅冶煉的主要目標之一，這對提高銅本身性能、提升企業經濟效益以及保護環境都將起到積極作用。

云南某高硫高砷高鐵銅錫多金屬共生礦石選礦廠在原礦含砷2.53%的情況下，采用現場藥劑制度得到的銅精礦含砷量為2.22%，不能滿足廠家對銅精礦的含砷要求。 鑒于此，本文對原礦性質進行了詳細分析，研究出高效的毒砂抑制劑和銅礦物捕收劑，增大毒砂與銅礦物的分選差異性；對現場浮選制度進行了改良，采用一粗四精兩掃兩精掃、粗磨與精選段再磨的浮選流程，使用新型捕收劑OL?ZN2、砷抑制劑OL?3C，得到了Cu 品位20.12%、As 含量1.16%的銅精礦，同時Cu回收率達到75.77%。

1 礦石性質

云南某高硫高砷高鐵銅錫多金屬共生礦石組成成分非常復雜，銅礦物主要是黃銅礦和極少量的輝銅礦、銅藍、黝銅礦、砷黝銅礦及自然銅，砷礦物主要是毒砂。原礦主要元素分析結果見表1。 從表1 看出，該礦石中主要可供回收的有用組分為Sn 和Cu，有害成分主要是As。 表2 為礦石中砷化學物相分析結果。 砷主要賦存于毒砂中，占比87.70%。

表1 礦樣多元素分析結果（質量分數）／%

表2 礦石中砷化學物相分析結果

2 實驗方法與儀器

工藝礦物學研究結果表明，區內礦石屬高硫高砷高鐵含鉍鎢的銅錫多金屬共生礦石。 礦石種類復雜，可采用優先浮選浮出黃銅礦，但因毒砂與黃銅礦化學性質相似，在銅礦物連生體中，與其嵌連關系最密切的礦物中包含毒砂，少數毒砂可呈微細的交代殘余包含在黃銅礦中從而導致銅精礦中砷含量偏高［4-6］。 所以需制定出一套高效分離的浮選方案，在保證銅回收率的同時，降低銅精礦中砷的富集。

根據原礦性質，為達到提銅降砷的目標，擬采用圖1 所示的浮選流程。 采用XFDIV?1.5L 和XFDIV?0.75L型單槽浮選機，浮選所用捕收劑OL?ZN2 為中南大學自行研發的高效硫化銅礦捕收劑，為硫銨酯類捕收劑；抑制劑OL?3C 為中南大學自行研發的新型組合抑制劑，含有大量羧基、羥基和磺酸基等官能團。 石灰、MIBC 為分析純藥劑。

圖1 浮選原則流程

3 實驗結果與討論

3.1 捕收劑實驗

3.1.1 捕收劑種類實驗

黃銅礦常用捕收劑為黃藥、黑藥、硫氮等［7-8］。 為了得到對銅砷分離效果較好的選擇性捕收劑，固定粗選捕收劑用量32 g／t，采用3 種捕收劑乙硫氮、OL?IIA 和OL?ZN2 進行了浮選實驗，并與現場混合捕收劑（混合黃藥）進行對比，結果如表3 所示。 結果表明，混合黃藥和OL?ZN2 對銅的捕收能力較其他兩者強；各捕收劑對砷的捕收選擇性順序為：乙硫氮＞混合黃藥＞OL?IIA＞OL?ZN2。 綜合考慮，選擇OL?ZN2 作為銅砷分離捕收劑。

表3 捕收劑種類實驗結果

3.1.2 捕收劑用量實驗

以OL?ZN2 為捕收劑，進行了粗選用量實驗，結果如圖2 所示。 結果表明，銅回收率和砷品位隨捕收劑用量增加而上升，當捕收劑用量為32 g／t 時，銅回收率較高，且砷品位較低。 綜合考慮，后續實驗粗選捕收劑OL?ZN2 用量選擇32 g／t。

圖2 捕收劑OL?ZN2 用量實驗結果

3.2 起泡劑實驗

3.2.1 起泡劑種類對比實驗

為了考察起泡劑對銅砷分離的影響，選擇2＃油（用量25 g／t）與MIBC（用量16 g／t）進行了粗選對比試驗，結果如表4 所示。 結果表明，與現場藥劑2＃油相比，在保證銅回收率的情況下，使用MIBC 砷含量降低了0.91 個百分點。 MIBC 可以減輕泡沫夾帶現象、提高銅砷分離選擇性，后續起泡劑采用MIBC。

表4 起泡劑種類對比實驗結果

3.2.2 起泡劑用量實驗

以MIBC 為起泡劑進行了粗選用量實驗，結果如圖3 所示。 在其他條件相同的情況下，MIBC 用量16 g／t時，粗精礦中銅回收率最高且砷品位最低。 綜合考慮，后續實驗MIBC 用量選擇16 g／t。

圖3 起泡劑MIBC 用量實驗結果

3.3 抑制劑用量實驗

以OL?3C 為抑制劑，固定石灰用量1 000 g／t、捕收劑OL?ZN2 用量32 g／t、起泡劑MIBC 用量16 g／t，按圖1 所示流程進行了OL?3C 用量實驗，結果如圖4 ～5所示。 圖4～5 表明，OL?3C 對砷礦物有明顯的抑制作用，隨著OL?3C 用量增加，銅精礦中砷含量逐漸降低；當OL?3C 用量為15 g／t 時，銅精礦砷品位達到最低；繼續加大OL?3C 用量，銅回收率降低，說明OL?3C 過量對銅的回收不利。 綜合考慮，抑制劑OL?3C 用量選擇15 g／t。

圖4 OL?3C 用量對銅精礦中As 指標的影響

圖5 OL?3C 用量對銅精礦中Cu 指標的影響

3.4 閉路實驗

根據現場粗磨細度-0.074 mm 粒級占58.63%、再磨粒度-0.037 mm 粒級占79.1%，通過單因素條件實驗確定了以捕收劑OL?ZN2（32 g／t）和起泡劑MIBC（16 g／t）進行粗選，得到的粗精礦經再磨解離。 pH＝9.5時毒砂基本不可浮，pH＞11 時則完全不浮［9］，所以以石灰作為pH 調整劑，OL?3C（15 g／t）為砷礦物抑制劑作用于精選段，即可達到銅精礦降砷的目的。 閉路流程如圖6 所示，結果如表5 所示。 由表5 可知，采用新的藥劑制度和工藝流程，得到了Cu 品位20.12%、含砷1.16%的銅精礦，Cu 回收率達到75.77%；與現場指標相比，銅品位提高了6.48 個百分點，砷含量降低了1.06 個百分點。 通過使砷礦物富集在精掃選尾礦中，基本達到了降低精礦中砷含量的目的。

圖6 新藥劑制度閉路實驗流程

表5 新舊藥劑制度閉路實驗對比浮選結果

4 工業實驗結果及分析

在實驗室實驗和驗證實驗基礎上，連續展開了20個班次、日處理量4 000 t 的工業實驗，結果見圖7。 由圖7 可知，工業實驗中聯合使用OL?ZN2、MIBC 和OL?3C，砷含量基本穩定在2%以下、銅品位15%以上，受原礦性質和生產條件的影響，Cu 回收率波動較大。經過工業實驗調試，最終可得到平均Cu 品位18.76%、As 含量1.60%、Cu 回收率69.59%的銅精礦，達到了銅精礦降砷的目的。

圖7 工業實驗銅精礦指標

5 結 論

1） 云南某高硫高砷高鐵含鉍鎢的銅錫多金屬共生礦石原礦Cu 品位0.54%、As 含量1.87%，砷礦物主要以毒砂形式產出。

2） 在粗選段磨礦細度-0.074 mm 粒級占58.63%，捕收劑OL?ZN2 用量32 g／t、起泡劑MIBC 用量16 g／t，精選段磨礦細度-0.037 mm 粒級占79.1%，調整劑CaO用量1 000 g／t、砷抑制劑OL?3C 用量15 g／t 條件下，采用一粗兩掃三精兩精掃浮選流程，可得到Cu 品位20.12%、含砷1.16%的銅精礦，銅品位提高了6.48 個百分點，砷含量降低了1.06 個百分點。

3） 工業實驗可獲得平均Cu 品位18.76%、As 含量1.60%的銅精礦，達到了選廠降砷的目的。