楊 虎，陸寬偉，張 英，2

(1.昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.省部共建復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點實驗室，云南 昆明 650093)

0 引言

銅在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，因此銅資源的消耗量越來越大，隨著易選別的硫化銅礦和富銅礦資源的逐漸減少[1]，原礦品位低、嵌布粒度細(xì)、共生緊密、氧化率高的銅礦資源的利用已成為研究熱點[2-6]。目前混合銅礦的選別以浮選為主[7-8]，在浮選過程中，常用的捕收劑有黃藥類、黑藥類等[9-12]，隨著技術(shù)的進(jìn)步，組合藥劑被廣泛使用。

試驗礦樣來源于四川平川某銅礦，針對礦石性質(zhì)，進(jìn)行了浮選試驗研究，確定了該銅礦的浮選流程和藥劑制度，以期為相同類型銅礦的選別提供參考。

1 礦石性質(zhì)

試樣的化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，銅物相分析結(jié)果見表2。

表1 試樣的化學(xué)多元素分析結(jié)果 單位：%

表2 試樣的銅物相分析結(jié)果 單位：%

由表1可知，試樣中Cu品位為1.05%，對銅回收有影響的Pb、Zn、As等元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。由表2可知，該試樣的銅礦物以硫化銅為主，占含銅礦物的85.42%，氧化銅僅占含銅礦物的14.58%。因為次生硫化銅占含銅礦物的45.83%，利用常規(guī)的單種藥劑難以得到良好的分選指標(biāo)[13-16]，需要先采用硫化鈉硫化后再使用組合藥劑進(jìn)行選別。

通過能譜分析、X-ray衍射分析、光學(xué)顯微鏡鑒定，查明該試樣由20多種礦物組成。原礦中的銅主要以硫化銅和氧化銅的形式賦存于礦石中，其中硫化銅礦主要包括斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦等，氧化銅礦主要包括孔雀石、硅孔雀石、黑銅礦等。其他金屬礦物主要有黃鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等；脈石礦物主要有石英和長石，其次為方解石、綠泥石、白云母等。

2 浮選試驗

2.1 磨礦細(xì)度試驗

原礦工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明該礦石中銅礦物的嵌布粒度比較細(xì)，因此細(xì)磨有助于有用礦物與脈石礦物的單體解離，但是過磨又會導(dǎo)致礦物泥化，以及能耗和成本增加。 所以在硫化鈉用量為1 000 g/t、丁黃藥用量為180 g/t、2#油用量為40 g/t的條件下進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗，結(jié)果見圖1。

圖1 磨礦細(xì)度試驗結(jié)果

由圖1可知，當(dāng)原礦Cu品位為1.05%時，采用硫化-黃藥法浮選混合銅礦，經(jīng)一次分離粗選后，粗精礦的Cu品位在7%左右，粗精礦Cu回收率最高為75.81%。在磨礦細(xì)度分別為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%、75%、80%、90%時，獲得的粗精礦Cu回收率相近，磨礦細(xì)度越高，銅礦物單體解離度也越高，但磨礦能耗也隨之增加，考慮選廠的實際生產(chǎn)情況，初步確定粗選的磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%。

2.2 捕收劑試驗

2.2.1 捕收劑種類試驗

在磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%、硫化鈉用量為1 000 g/t、捕收劑用量為180 g/t、2#油用量為40 g/t(添加Z200時2#油用量為20 g/t)、粗選刮泡時間為3 min的條件下，對常用的混合銅礦捕收劑進(jìn)行對比試驗。黃藥類、黑藥類等都是混合銅礦的有效捕收劑[9-12]。試驗結(jié)果見圖2。

圖2 捕收劑篩選試驗結(jié)果

由圖2可知：隨著碳鏈的增加，粗精礦Cu回收率逐漸升高，Cu品位逐漸降低；使用丁黃藥和戊黃藥的Cu回收率分別為74.21%和76.61%；Z200的選擇性優(yōu)于黃藥類和黑藥類捕收劑，其粗精礦Cu品位和Cu回收率分別為9.60%、65.10%；使用戊黃藥的粗精礦Cu回收率最高，Z200的選擇性最好，因此采用Z200與黃藥的組合進(jìn)行試驗。

2.2.2 組合捕收劑的種類試驗

國內(nèi)外研究成果證明，組合藥劑的使用效果強于單一藥劑的使用效果，使用組合藥劑可以進(jìn)一步提高捕收劑對原礦的選擇性和捕收性能[17]。因此，在單一藥劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行了丁黃藥、戊黃藥與Z200組合捕收劑的試驗，結(jié)果見表3。

表3 組合捕收劑種類試驗結(jié)果 單位：%

由表3可知：當(dāng)丁黃藥用量∶Z200用量為2∶1時，粗精礦Cu的品位與回收率分別是7.05%、73.09%；而戊黃藥和Z200按用量比2∶1組合使用時，粗精礦的Cu品位和回收率分別為6.98%、76.07%。二者Cu品位相近，但Cu回收率后者高2.98個百分點，因此選擇戊黃藥和Z200按用量比2∶1組合的藥劑進(jìn)行試驗。

2.2.3 組合捕收劑的條件試驗

為了進(jìn)一步探索戊黃藥與Z200的組合用量比對粗精礦指標(biāo)的影響，在戊黃藥用量為50 g/t的條件下進(jìn)行Z200用量試驗。磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%、硫化鈉用量為1 000 g/t、2#油用量為20 g/t時的試驗結(jié)果見圖3。

圖3 Z200用量試驗結(jié)果

由圖3可知：隨著Z200用量的增加，粗精礦Cu品位和Cu回收率均增加；當(dāng)Z200用量為70 g/t時，粗精礦中Cu的品位和回收率分別為8.47%、77.54%， 指標(biāo)最優(yōu)；Z200用量繼續(xù)增加，粗精礦指標(biāo)轉(zhuǎn)而降低。因此，Z200的最佳用量為70 g/t，戊黃藥與其組合的捕收劑總用量為120 g/t。

2.3 調(diào)整劑用量試驗

2.3.1 硫化鈉用量試驗

原礦中由于存在次生硫化銅以及氧化銅，常用硫化浮選法選別，該法目前在工業(yè)生產(chǎn)中采用的硫化劑大多為硫化鈉。在浮選過程中，硫化鈉的適量使用會提高銅礦浮選的精礦指標(biāo)，而其過量使用會給浮選帶來不利影響。硫化鈉用量試驗的條件為：磨礦細(xì)度-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%、戊黃藥用量250 g/t、2#油用量40 g/t。試驗結(jié)果見圖4。

圖4 硫化鈉用量試驗結(jié)果

由圖4可知：隨著硫化鈉用量的增加，粗精礦Cu回收率先升高后降低；當(dāng)硫化鈉用量為1 000 g/t 時，粗精礦Cu回收率最高，為78.00%，此時Cu品位為5.20%。因此，確定硫化鈉用量為1 000 g/t。

2.3.2 抑制劑用量試驗

根據(jù)工藝礦物學(xué)研究結(jié)果可知，本試驗礦樣中的脈石礦物主要是石英、方解石、長石和綠泥石等，故選用腐植酸鈉、六偏磷酸鈉和水玻璃進(jìn)行抑制劑條件試驗。磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%、硫化鈉用量為1 000 g/t，(戊黃藥+Z200)用量為(50+70)g/t、2#油用量為20 g/t時的試驗結(jié)果見圖5。

圖5 抑制劑用量試驗結(jié)果

由圖5可知：腐植酸鈉的添加使得粗精礦Cu品位略有下降，Cu回收率明顯降低，相對于不添加抑制劑，粗精礦的Cu品位幾乎不變，但是Cu回收率從77.54%降至70.82%；六偏磷酸鈉和水玻璃的添加可選擇性地抑制脈石礦物使得粗精礦Cu品位有所升高，但在抑制脈石礦物的同時，銅礦物也被抑制，從而降低了粗精礦的Cu回收率。由于銅嵌布粒度細(xì)，并且伴生于脈石礦物中，在抑制脈石礦物的同時也對這部分銅具有一定的抑制效果。綜合試驗結(jié)果，確定本試驗粗選階段不添加抑制劑。

2.4 流程結(jié)構(gòu)試驗

2.4.1 掃選試驗

掃選試驗的次數(shù)對尾礦的Cu品位有影響，因此進(jìn)行掃選結(jié)構(gòu)試驗，試驗流程及藥劑制度見圖6，試驗結(jié)果見表4。

圖6 掃選試驗流程

表4 掃選試驗結(jié)果 單位：%

由表4可知：隨著掃選次數(shù)的增加，尾礦Cu品位逐漸降低；粗選尾礦Cu品位為0.29%，Cu損失率為23.38%；一次掃選尾礦Cu品位為0.21%，Cu損失率為15.68%，兩次掃選尾礦Cu品位為0.19%，Cu損失率為13.89%，三次掃選Cu品位為0.18%，銅損失率為12.80%。一次掃選可使銅損失率降低7.70個百分點，兩次掃選在一次掃選的基礎(chǔ)上銅損失率可降低1.79個百分點，三次掃選在兩次掃選的基礎(chǔ)上銅損失率可降低1.09個百分點。經(jīng)過試驗對比以及考慮實際生產(chǎn)的經(jīng)濟效益，確定掃選兩次。

2.4.2 全開路試驗

根據(jù)掃選和精選的流程結(jié)構(gòu)試驗，確定適合本試樣的流程為1粗2精2掃，并進(jìn)行全開路試驗。試驗流程見圖7，試驗結(jié)果見表5。

圖7 全開路試驗流程

表5 全開路試驗結(jié)果 單位：%

由表5可知：選用1粗2精2掃流程進(jìn)行全開路試驗時，空白精選所得精礦Cu品位和Cu回收率分別為22.90%、59.98%；精1加藥所得精礦的Cu品位和Cu回收率分別為20.78%、62.88%。精1加藥相較于空白精選，精礦Cu品位降低了2.12個百分點，Cu回收率增加了2.90個百分點。

2.4.3 閉路試驗

根據(jù)結(jié)構(gòu)試驗的結(jié)果，采用1粗2精2掃中礦順序返回的閉路流程(見圖8)進(jìn)行試驗，結(jié)果見表6。

圖8 閉路試驗流程

表6 閉路試驗結(jié)果 單位：%

由表6可知，閉路試驗的精礦中Cu的品位為20.63%、Cu回收率為74.31%，尾礦Cu品位為0.28%、Cu回收率為25.69%。雖然該礦樣理論上可回收銅約97.92%，其中硫化銅占85.42%，但硫化銅礦中的黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦大都與脈石礦物共生；并且當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%時，+38 μm粒級中黃銅礦和斑銅礦的單體解離度低，含銅礦物的嵌布粒度細(xì)，即使提高磨礦細(xì)度仍然無法大幅度提高含銅礦物的單體解離度，部分銅礦物與脈石礦物共生緊密，導(dǎo)致這部分銅難以回收，從而影響試驗指標(biāo)。

3 結(jié)論

a.原礦中Cu品位為1.05%，銅礦物以硫化銅為主，占含銅礦物的85.42%，其中次生硫化銅占含銅礦物的45.83%；試樣中自由氧化銅占含銅礦物的12.50%。銅元素主要賦存于斑銅礦、黃銅礦、輝銅礦中；脈石礦物主要有石英、長石等。

b.對于該混合銅礦，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm質(zhì)量分?jǐn)?shù)占70%時，采用1粗2精2掃中礦順序返回的閉路試驗流程，通過加入硫化鈉(1 000 g/t)硫化次生硫化銅與氧化銅，使用組合捕收劑(戊黃藥加Z200)獲得了Cu品位為20.63%、Cu回收率為74.31%的銅精礦指標(biāo)。此工藝流程與藥劑制度簡單，可以為相同類型礦石的浮選提供借鑒。