王鐵墨，李光英

（1.河北省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，河北 保定 071051；2.云南錫業(yè)股份有限公司卡房分公司，云南 個(gè)舊 661000）

硫精礦中硫鐵礦是最常見(jiàn)的礦物，并且礦物含量高，往往是其它有價(jià)礦物的數(shù)倍或數(shù)十倍以上。除硫鐵礦之外，硫精礦中還常常含有銅鉍金銀等有價(jià)元素，雖然礦物含量不及硫鐵礦，但綜合利用價(jià)值卻不容小覷[1]。

硫精礦中銅含量普遍在0.40%以上，但由于銅礦物嵌布粒度屬于微細(xì)粒級(jí)，因而缺少針對(duì)性的回收措施，綜合利用較少。針對(duì)鉍礦物，國(guó)內(nèi)外普遍采用重選法回收[2-3]，浮選法回收研究較少，特別是自然鉍等罕見(jiàn)鉍礦物，可供選擇的浮選藥劑十分稀少，可借鑒的方法不多。針對(duì)伴生金銀的回收大多采用與主金屬回收一致的工藝流程和藥劑制度，對(duì)金銀的回收并無(wú)針對(duì)性措施，導(dǎo)致金銀回收率波動(dòng)范圍較大，特別是當(dāng)金銀以顯示自身浮選行為的獨(dú)立礦物形式存在時(shí)，金銀回收率更低，僅為50%左右。

該研究以某復(fù)雜硫精礦中共生硫鐵礦和伴生有價(jià)元素為研究對(duì)象，通過(guò)采用選礦新工藝以及選擇系列高效浮選新藥劑，著力解決微細(xì)粒銅礦物回收效果差、高價(jià)值鉍礦物和貴金屬金銀綜合利用程度低的共性技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)硫精礦資源的高效綜合利用。

1 硫精礦性質(zhì)

該硫精礦來(lái)自某2 000 t/d單銅流程的浮銅尾礦所生產(chǎn)的硫精礦。采用掃描電鏡、EDAX能譜儀、電子顯微鏡、礦物自動(dòng)檢測(cè)分析儀MLA等分析檢測(cè)儀器，對(duì)該硫精礦進(jìn)行了工藝礦物學(xué)研究。

1.1 硫精礦物質(zhì)組成分析

硫精礦中硫化礦物除黃鐵礦以外，還含有大量磁黃鐵礦，礦物含量分別為48.31%和30.03%；銅礦物主要為黃銅礦，礦物含量為2.86%；鉍礦物主要為自然鉍和輝鉍礦，礦物含量為0.14%和0.12%；脈石礦物主要為石英、白云石、鈉長(zhǎng)石和透輝石。硫精礦主要元素分析見(jiàn)表1，銅物相和鉍物相分析見(jiàn)表2。

表1 硫精礦主要元素分析結(jié)果Tab.1 Analysis results of main elements in sulfur concentrate %

表2 銅物相和鉍物相分析Tab.2 Analysis of copper phase and bismuth phase %

物相分析結(jié)果表明，銅含量高達(dá)0.91%，主要以硫化礦的形式存在，占有率達(dá)96%左右，是最主要的有價(jià)組分；鉍含量為0.19%，主要以自然鉍和輝鉍礦形式存在，占有率分別為47.50%和37.50%，其余則包裹于黃鐵礦和黃銅礦中；銀、金也考慮作為回收對(duì)象。

1.2 硫精礦中有價(jià)礦物嵌布特征

硫鐵礦主要以黃鐵礦和磁黃鐵礦形式存在，黃鐵礦天然可浮性較好，給銅鉍回收帶來(lái)了困難；雖然磁黃鐵礦磁性差異變化大，可浮性根據(jù)硫鐵含量差異參差不齊，但磁黃鐵礦嵌布粒度較粗，單體解離度接近90%，并且與銅鉍等伴生有價(jià)元素嵌布關(guān)系并不密切，這為預(yù)選拋除磁黃鐵礦、消除磁黃鐵礦的干擾提供了可能；黃銅礦嵌布粒度較細(xì)，-0.020 mm粒級(jí)占有率達(dá)62.66%，屬于微細(xì)粒級(jí)嵌布；鉍礦物集合體嵌布粒度更細(xì)，均在0.043 mm粒級(jí)以下，其中-0.020 mm粒級(jí)占有率更是高達(dá)88.75%；金、銀礦物以銅礦物和鉍礦物為載體，同時(shí)存在自然金、銀黝銅礦等獨(dú)立金銀礦物，在-0.043 mm脈石礦物中仍然包含有金、銀礦物。黃銅礦和鉍礦物集合體嵌布粒度分布見(jiàn)表3。

表3 黃銅礦和鉍礦物集合體嵌布粒度分布Tab.3 Grain size distribution of cholcopyribe and much mimeral aggregates %

黃銅礦和鉍礦物集合體作為綜合回收的主要對(duì)象，其解離度測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 黃銅礦和鉍礦物集合體解離度測(cè)定結(jié)果Tab.4 Results of dissociation degree of chalcopyrite and bismuthmneld aggregate %

大多數(shù)黃銅礦與脈石礦物連生關(guān)系密切，對(duì)其連生情況進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 黃銅礦與脈石礦物連生比例測(cè)定結(jié)果Tab.5 Results of the proportion of chalcopyrite associoted with gangue minerals %

黃銅礦是硫精礦中最有價(jià)值礦物，但解離情況很差，單體占有率僅為10.14%，而連生體和包裹體的占有率分別為70%和20%左右，主要與脈石礦物連生或被脈石礦物包裹，富銅連生體（黃銅礦占連生體1/2以上）占有率僅為22%左右，貧銅連生體（黃銅礦占連生體1/2以下）占有率高達(dá)37%以上，說(shuō)明黃銅礦與脈石未能充分解離，進(jìn)一步加大了獲得高品質(zhì)銅精礦的難度。

鉍礦物集合體單體占有率僅為35.63%，主要與脈石或硫鐵礦連生，其中輝鉍礦還偶見(jiàn)與黃銅礦連生，難以通過(guò)單一選礦方法獲得合格品位的鉍精礦產(chǎn)品。

2 選礦試驗(yàn)研究

該硫精礦礦物組成主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、輝鉍礦、自然鉍以及脈石礦物，綜合回收銅、鉍、金和銀是本研究的主要目的。根據(jù)硫精礦性質(zhì)，采用“磁—浮”的原則工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)研究。

2.1 磁選除硫試驗(yàn)

磁黃鐵礦是硫精礦中主要礦物之一，礦物量占有率達(dá)到30.03%，對(duì)浮銅浮鉍等均存在嚴(yán)重干擾。磁黃鐵礦以中粒為主，粒度主要分布在（200～150）μm之間，主要以單體為主，磁黃鐵礦具有不等的磁性，而黃銅礦、鉍礦物等有價(jià)礦物本身不具有磁性，采用適宜的磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)磁性不等的磁黃鐵礦與其它礦物的分離，是最經(jīng)濟(jì)有效的措施。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，結(jié)果見(jiàn)表6。

圖1 磁選除硫試驗(yàn)流程Fig.1 Test of process of sulfur removal by magnetion separation

表6 磁選除硫試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Test results of surfur removel by magnetion separation %

表6表明，隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度增加，高鐵硫精礦中銅、鉍品位升高，銅、鉍損失率增加，但磁場(chǎng)強(qiáng)度在0.45 T以后，高鐵硫精礦產(chǎn)率變化不大，因此，選定磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.45 T。

2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

根據(jù)硫精礦性質(zhì)，銅礦物與硫鐵礦嵌布關(guān)系十分密切，60%的銅礦物嵌布粒度在20 μm以下，-5 μm粒級(jí)合計(jì)占有率達(dá)15.69%，不磨礦的情況下銅解離度僅有10%左右，黃銅礦嵌布粒度屬微細(xì)粒級(jí)嵌布。采用適宜的磨礦技術(shù)措施有效實(shí)現(xiàn)微細(xì)粒級(jí)銅礦物的單體解離，是實(shí)現(xiàn)銅礦物有效回收的基礎(chǔ)。磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，結(jié)果見(jiàn)表7。

圖2 浮銅磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程Fig.2 Test flow for grinding of fineness of copper flotation

表7 浮銅磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Tab.7 Test results for grinding of fineness of copper floation %

表7表明，銅礦物作為主要回收對(duì)象隨著磨礦細(xì)度的增加，銅粗精礦品位和回收率都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但磨礦細(xì)度達(dá)到90%時(shí)，銅粗精礦品位和回收率變化不明顯，因此，確定磨礦細(xì)度為85%。

2.3 銅鉍浮選試驗(yàn)

針對(duì)磁選尾礦，銅含量達(dá)1%左右，根據(jù)銅礦物與鉍礦物的可浮性差異，適宜采用優(yōu)先浮選法先獲得銅精礦再浮選鉍獲得鉍精礦，實(shí)現(xiàn)銅鉍有效分離。

2.3.1 銅浮選試驗(yàn)

磁選尾礦經(jīng)過(guò)磨礦，其中銅礦物單體解離后呈微細(xì)粒級(jí)狀態(tài)、質(zhì)量輕、比表面積大、易被氧化等特性。為此，對(duì)礦漿脫藥劑、硫抑制劑、絮凝劑、鉍抑制劑、捕收劑、起泡劑等開展了不同種類、不同用量的選礦條件試驗(yàn)，最后確定活性炭為脫藥劑、石灰為硫抑制劑、TX為有機(jī)絮凝劑、BY為鉍高效無(wú)機(jī)抑制劑[6]、丁黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑。在銅條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，磨礦細(xì)度-0.074 mm占85%，以上藥劑用量分別為150 g/t、2760 g/t、800 g/t、800 g/t、175 g/t、70 g/t時(shí)，采用一粗二掃三精的工藝流程進(jìn)行銅浮選閉路試驗(yàn)，獲得較好試驗(yàn)指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 銅浮選試驗(yàn)結(jié)果Tab.8 Test results of copper floation %

2.3.2 鉍浮選試驗(yàn)

根據(jù)硫精礦性質(zhì)，浮銅尾礦中鉍屬難選鉍礦物。通過(guò)對(duì)硫抑制劑、鉍活化劑和鉍捕收劑種類、用量的選礦條件試驗(yàn)，選用硫抑制劑石灰、高效鉍無(wú)機(jī)活化劑BH、高效選擇性硫氮類鉍捕收劑BB對(duì)鉍礦物進(jìn)行選擇性回收。在鉍條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以上藥劑用量分別為165 g/t、93 g/t和82 g/t時(shí)，采用一粗二掃三精的工藝流程進(jìn)行鉍浮選閉路試驗(yàn)，獲得較好試驗(yàn)指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 鉍浮選試驗(yàn)結(jié)果Tab.9 Test results of bismuth floation %

2.4 伴生金銀浮選試驗(yàn)

硫精礦中貴金屬既包括以銅礦物和鉍礦物為載體的金銀礦物[9]，也包括自然金、銀黝銅礦等獨(dú)立金銀礦物。為了實(shí)現(xiàn)上述伴生金銀資源最大價(jià)值的綜合利用，選礦試驗(yàn)對(duì)載體金銀和獨(dú)立金銀同時(shí)考慮回收。因此，確定了“綜合回收載體金銀，強(qiáng)化回收獨(dú)立金銀”的技術(shù)方案。通過(guò)對(duì)金銀捕收劑種類和用量的選礦條件試驗(yàn)，選用硫氨脂類YB作為金銀捕收劑。其具體工藝流程和藥劑制度見(jiàn)流程圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

圖3 閉路試驗(yàn)流程Fig.3 Closed circuit test flow

表10 伴生金銀浮選試驗(yàn)結(jié)果Tab.10 Test results of assotioled gold and silver floation %

2.5 閉路試驗(yàn)

硫精礦采用0.45 T磁選機(jī)一次選別除去硫化物獲得高鐵硫精礦；磁選尾礦經(jīng)磨礦后采用“一粗二掃三精”的工藝獲得銅精礦，同時(shí)回收部分金銀礦物；浮銅尾礦采用一粗二掃三精的工藝獲得鉍粗精礦，同時(shí)也回收部分金銀礦物。具體閉路試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表11。

表11 閉路試驗(yàn)結(jié)果Tab.11 Closed circuit test results %

3 結(jié)語(yǔ)

1）雖然硫精礦中銅品位高，但均主要以微細(xì)粒硫化銅礦物形式存在，與硫鐵礦嵌布關(guān)系十分密切，主要嵌布粒級(jí)范圍均在20 μm以下，具有質(zhì)量輕、比表面積大、易被氧化等特性。通過(guò)細(xì)磨和加入高分子有機(jī)絮凝劑TX選擇性絮凝硫化銅礦物，同時(shí)創(chuàng)造高強(qiáng)度浮選調(diào)漿環(huán)境，強(qiáng)化剪切絮凝作用，最終獲得銅品位大于16%、回收率大于65%的合格銅精礦，實(shí)現(xiàn)銅資源的高效綜合利用。

2）雖然硫精礦中鉍主要以自然鉍和輝鉍礦形式存在，但嵌布粒度比銅更細(xì)，也更易氧化，并且?jiàn)A雜多種微細(xì)粒脈石礦物，屬于難選鉍礦物。在優(yōu)先浮選銅時(shí)加入鉍高效無(wú)機(jī)抑制劑BY，導(dǎo)致鉍礦物一直處于受抑制狀態(tài)。通過(guò)采用無(wú)機(jī)活化劑BH選擇性活化鉍礦物，同時(shí)加入硫氮類鉍高效捕收劑BB，獲得了鉍品位大于6%、回收率大于60%的鉍粗精礦。

3）硫精礦中金銀除載體金銀以外，仍有自然金、自然銀、螺狀硫銀礦等金銀獨(dú)立礦物，加大了金銀綜合利用難度。優(yōu)先浮選銅時(shí)加入硫氨脂類貴金屬特效捕收劑YB，引導(dǎo)金獨(dú)立礦物在銅精礦中富集；浮選鉍時(shí)加入鉍活化劑，礦漿調(diào)至弱堿性后，繼續(xù)加入硫氨脂類貴金屬捕收劑YB，引導(dǎo)銀獨(dú)立礦物在鉍粗精礦中富集。最終實(shí)現(xiàn)金銀在銅鉍精礦中的高效富集，金、銀回收率可提高至70%左右。