林雙仁（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河 836700）

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某銅硫礦石活化選硫浮選試驗研究

林雙仁
（新疆阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河 836700）

摘要福建某礦山為銅硫礦石，選礦廠浮選工藝為分步優(yōu)先浮選流程，在強(qiáng)堿性介質(zhì)中浮銅抑硫后進(jìn)行尾礦選硫，高堿高鈣使尾礦中黃鐵礦回收受到抑制，嚴(yán)重影響硫浮選指標(biāo)。結(jié)合黃鐵礦抑制及活化機(jī)理，分別以銨鹽、碳酸鹽、含銅峒坑酸水等作為活化劑，進(jìn)行小型浮選試驗，并研究調(diào)漿作業(yè)對浮選工藝指標(biāo)影響。試驗研究將為工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)，并探索合理可行的技術(shù)路線。

關(guān)鍵詞銅硫礦石黃鐵礦抑制劑活化選硫強(qiáng)酸弱堿浮選

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.029

福建某銅硫礦石選礦廠浮選工藝為分步優(yōu)先浮選流程，先選銅后選硫，在強(qiáng)堿性介質(zhì)中進(jìn)行浮銅抑硫分離作業(yè)得到銅精礦，大量的石灰形成高堿高鈣介質(zhì)條件，使銅掃選尾礦中黃鐵礦受到抑制，也給回收黃鐵礦帶來困難。實際生產(chǎn)中，入選原礦銅、硫品位分別為0.35%、3.20%，硫精礦品位在40%～48%之間，回收率基本在50%～60%，尾礦銅品位1.22%～1.85%，為進(jìn)一步提高選礦廠磨浮系統(tǒng)選硫工藝指標(biāo)，提高硫回收率，在試驗研究條件下，探索經(jīng)濟(jì)技術(shù)可行的選硫工藝。

1　石灰抑制黃鐵礦及黃鐵礦活化機(jī)理分析

1.1石灰抑制黃鐵礦的機(jī)理

石灰是黃鐵礦的最常用抑制劑，主要在于Ca2+和OH-對黃鐵礦表面的吸附作用，研究表明：經(jīng)石灰作用后黃鐵礦表面存在Ca（OH）2和CaSO4罩蓋層，產(chǎn)生親水作用；同時，高pH值條件下OH-也會與黃鐵礦表面晶格的鐵離子生成親水性的Fe（OH）2和Fe（OH）3膜而產(chǎn)生抑制作用；在對黃鐵礦的抑制作用中，Ca2+的影響比OH-要大得多。

經(jīng)衍射圖像表明的抑制機(jī)理是：大量的石灰形成高堿高鈣介質(zhì)條件，被抑制的黃鐵礦表面存在CaO、Ca（OH）2等物質(zhì)從而使黃鐵礦表面吸附含鈣的親水物膜以及在高堿性條件下，黃鐵礦的表面氧化電位降低，表面氧化生成親水的Fe（OH）3，這就是黃鐵礦在高堿高鈣介質(zhì)中被抑制的原因。

1.2被石灰抑制的黃鐵礦活化機(jī)理

根據(jù)黃鐵礦被石灰抑制的機(jī)理，被石灰抑制的黃鐵礦表面存在CaO、CaSO4、Ca（OH）2、Fe（OH）3等親水組分。作為有效的選硫活化劑，需具備以下的一個或一個以上的功能：⑴清除礦物表面親水的氧化物和氫氧化物；⑵吸附在礦物表面上，生成新的疏水表面或生成容易與捕收劑作用的表面化合物；⑶能降低礦物顆粒表面水化層的穩(wěn)定性，降低礦物表面親水程度。

在酸性條件下，黃鐵礦表面的親水膜會溶解脫落，露出新鮮表面，有利于捕收劑吸附。要除去Ca2+可以使其生成絡(luò)合物或難溶鹽的方法來實現(xiàn)，PO43-、C2O42-、CO32-、SO42-等能與Ca2+形成絡(luò)合物或難溶鹽從黃鐵礦表面脫附進(jìn)入溶液，暴露出新鮮表面，使黃鐵礦得以活化；Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+、Cu2+、NH4+等能與OH-形成難溶鹽或穩(wěn)定化合物，從而消除OH-的影響。

結(jié)合礦山選礦生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，現(xiàn)行的選硫活化劑主要有三大類：⑴無機(jī)酸類包括硫酸、鹽酸等；⑵有機(jī)酸類包括草酸、乙酸、羧酸等；⑶無機(jī)鹽類包括硫酸銅、硫酸亞鐵、碳酸鹽、銨鹽等。

2　不同種類活化劑選硫試驗研究

2.1銨鹽及其無機(jī)鹽活化選硫試驗

根據(jù)以上對黃鐵礦抑制及活化機(jī)理的討論，酸（礦山含銅酸水）、CuSO4、FeSO4、銨鹽（硫酸銨（NH4）2SO4、氯化銨 NH4Cl、羧酸銨、碳酸氫銨NH4HCO3）、碳酸鹽（Na2CO3、NaHCO3）等均能活化被石灰抑制過的黃鐵礦，取原礦樣經(jīng)相同的選銅作業(yè)流程，在相同條件下進(jìn)行選硫試驗，試驗流程見圖1。

圖1　活化選硫浮選試驗流程

表1　不同種類活化劑試驗對比結(jié)果

由試驗可知，在相同的工藝流程和藥劑制度條件下，不同種類活化劑隨著活化劑用量的增加硫粗精礦品位逐漸提高，但回收率略有下降。由試驗對比結(jié)果可以看出，不同種類活化劑在200～400 g/t用量時均取得較好的工藝指標(biāo)。綜合比較，氯化銨及硫酸銨在堿性條件下能大幅度提高硫精礦品位，選擇性較好，對被石灰抑制過的黃鐵礦有明顯的活化作用。硫酸亞鐵有利于在穩(wěn)定精礦品位的前提下提高回收率，而硫酸銅在堿性條件中活化效果不明顯，羧酸銨及碳酸氫銨對黃鐵礦選擇性較好，但捕收性能差，尾礦硫損失較高，活化效果較差?；阡@鹽與硫酸亞鐵兩種活化劑的不同性能探索兩種活化劑的協(xié)同性，與活化劑單獨(dú)使用相比，其活化效果并無明顯優(yōu)勢。

2.2碳酸鹽活化選硫試驗

采用NaHCO3作活化劑進(jìn)行活化選硫的浮選試驗，試驗直接原礦選硫（未經(jīng)選銅作業(yè)），作業(yè)流程為一粗選、一掃選。原礦硫品位3.51%，粗選、掃選丁基黃藥用量分別為60 g/t、30 g/t。用Na2CO3作活化劑試驗由生產(chǎn)現(xiàn)場銅掃選三底流取樣，均勻縮分為4份，在相同的工藝流程和藥劑制度條件進(jìn)行試驗。試驗結(jié)果見表2。

表2　活化選硫試驗結(jié)果

從表2可知，碳酸鹽對選銅尾礦中的硫有一定的活化作用，但用量過大時浮選指標(biāo)變化不大。當(dāng)NaHCO3用量為3 000 g/t時，得到硫粗選精礦硫品位35.47%、回收率66.80%，尾礦硫品位1.06%，相比較未添加碳酸氫鈉的硫回收率有明顯提高。當(dāng)Na2CO3用量為500～1 000 g/t時，取得最佳選硫工藝指標(biāo)。

3　硐坑酸水活化硫試驗

為了探索礦山硐坑酸水的處理方法，尋找更好的利用價值，基于硐坑酸水的本身特有的酸性及酸水中含有活化硫的Cu2+，利用硐坑酸水進(jìn)行活化硫試驗，此試驗采用一粗一掃試驗流程，分別取1 kg礦加入2 000 g/t石灰進(jìn)入球磨機(jī)，未經(jīng)選銅直接進(jìn)行選硫階段，在粗選之前進(jìn)行5 min調(diào)漿，試驗結(jié)果見表3。

表3　330硐坑酸水活化選硫試驗結(jié)果

通過與未加酸水的試驗結(jié)果可知，隨著酸水用量的增加，硫粗精礦品位并沒有得到有效的提高，反而硫粗精礦中的銅品位有所提高。硐坑酸水中含有多種成分雜質(zhì)，其活化硫性質(zhì)有待進(jìn)一步論證。

4　調(diào)漿選硫試驗

在浮選過程中，礦漿攪拌及浮選時間對藥劑與礦粒的反應(yīng)作用時間、礦漿的充分礦化影響很大。改變藥劑作用時間，進(jìn)行選硫調(diào)漿試驗。試驗樣直接取自生產(chǎn)現(xiàn)場銅掃選尾礦樣，在實驗室小型浮選機(jī)條件下進(jìn)行一段硫粗選作業(yè)，丁基黃藥捕收劑用量5 g/t，改變調(diào)漿作用時間，觀察試驗現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)，試驗結(jié)果見表4。

表4　調(diào)漿選硫試驗浮選指標(biāo)對比

由表4試驗結(jié)果可知，經(jīng)過兩組不同原礦品位礦樣的試驗論證，在相同的浮選工藝流程及藥劑制度條件下，隨著粗選作業(yè)前調(diào)漿作用時間的延長，粗選硫精礦硫品位略有下降，回收率基本得到逐步提升，尾礦含硫品位逐步降低。試驗結(jié)果表明，加強(qiáng)浮選作業(yè)調(diào)漿，延長捕收劑作用時間，有利于提高回收率，強(qiáng)化硫的有效回收。

5　結(jié)論及分析

（1）銨鹽、碳酸鹽、硫酸亞鐵、硫酸銅均為高堿度下活化被石灰抑制的黃鐵礦的有效活化劑。其活化機(jī)理主要是消除Ca2+，消耗OH-，降低pH值，解吸黃鐵礦表面的抑制鈣膜，促進(jìn)捕收劑在黃鐵礦表面的吸附。硫酸銨來源廣泛，價格低廉，對后續(xù)尾礦漿絮凝沉降及回水對選銅作業(yè)影響弱，有利于有效保證硫精礦質(zhì)量，適量提高選硫回收率，是活化黃鐵礦的有效活化劑。

（2）單一活化劑對硫鐵礦的活化效果能力大小順序：硫酸亞鐵＞硫酸銅＞碳酸氫鈉＞碳酸鈉；氯化銨＞硫酸銨＞羧酸銨＞碳酸氫銨。結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素，硫酸銨及硫酸亞鐵的活化硫藥劑制度較為適宜。

（3）因硐坑酸水成分復(fù)雜，雜質(zhì)多，不利于直接選硫調(diào)漿。可對酸水作進(jìn)一步處理，以便合理處置排放。延長浮選調(diào)漿時間，有利于選硫作業(yè)回收率的提高。生產(chǎn)中必須保證充分的調(diào)漿才能獲得最理想的浮選指標(biāo)。

（4）綜合分析，在不改變原有工藝流程情況下，硫酸銨有利于有效保證硫精礦質(zhì)量并適量提高選硫回收率，且生產(chǎn)成本較低，是黃鐵礦的有效活化劑。該藥劑制度適合推廣應(yīng)用，以作為該銅礦后期工藝生產(chǎn)的優(yōu)選方案或備用方案。

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收稿：2015-11-25