某高次生銅硫化銅礦選礦工藝研究

武 釗，肖 駿（.江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 3344；.湖南有色金屬金屬研究院 復(fù)雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 4000）

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某高次生銅硫化銅礦選礦工藝研究

武 釗1，肖 駿2
（1.江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224；2.湖南有色金屬金屬研究院 復(fù)雜銅鉛鋅共伴生金屬資源綜合利用湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410100）

摘要：針對(duì)新疆某高次生銅硫化銅礦進(jìn)行選礦工藝研究。在工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地提出了銅優(yōu)先浮選—粗精礦再磨再選的工藝流程，對(duì)于原礦中次生銅礦物可浮性較差的現(xiàn)象，采用BP+硫氮的組合捕收劑實(shí)現(xiàn)了對(duì)次生銅礦物的高選擇性捕收。該工藝在原礦含Cu0.55％的條件下，全流程閉路試驗(yàn)得到了銅精礦含Cu 29.22％，銅回收率94.11％的選礦指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：次生銅；硫化銅；組合捕收劑；優(yōu)先浮選；工藝流程

1　引言

相比于原生硫化銅（黃銅礦CuFeS2），自然界中次生硫化銅礦物的種類較多，一般有斑銅礦Cu5FeS4、輝銅礦Cu2S、藍(lán)輝銅礦4Cu2S.CuS、銅藍(lán)Cu2S.CuS2等［1］。其中斑銅礦及輝銅礦最為常見(jiàn)。而常見(jiàn)的硫化銅礦床中斑銅礦及輝銅礦為原生硫化物氧化分解再經(jīng)還原、浸染、遷移作用而生成的次生礦物［2］，所以一般高次生銅硫化礦床普遍存在著復(fù)雜的致密交代現(xiàn)象，結(jié)晶不完全及嵌布過(guò)細(xì)的次生硫化銅礦物的可浮性往往較差［3］。同時(shí)在磨礦過(guò)程中，由于次生銅礦物間晶格斷裂易產(chǎn)生大量的游離態(tài)的銅離子，造成礦漿的易被銅離子活化的黃鐵礦、閃鋅礦的可浮性驟然上升［4］，導(dǎo)致合格的銅精礦產(chǎn)品產(chǎn)出困難。所以在確定高含次生銅的硫化銅礦物選礦工藝及藥劑制度的過(guò)程中，兼顧原礦中目的礦物的充分解離與避免大量游離態(tài)的銅離子的產(chǎn)生是確定最優(yōu)工藝及選礦指標(biāo)的關(guān)鍵［5］。

新疆某硫化銅礦床為單一硫化銅礦床，其礦石最大的特點(diǎn)是：銅的賦存狀態(tài)大部分為以輝銅礦、斑銅礦為主的次生銅礦物，占總銅含量的87％以上，同時(shí)原礦中礦物嵌布粒度不均，有相當(dāng)部分粒度非常細(xì)小，造成選礦指標(biāo)較差。研究在工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，確定了該礦床中銅的賦存狀態(tài)及銅礦物的嵌布特性，并通過(guò)一系列的工藝流程及藥劑制度上的調(diào)整，有效解決了該礦選礦指標(biāo)差、銅精礦產(chǎn)品產(chǎn)出困難的難題。

2　原礦性質(zhì)

2.1原礦化學(xué)組成及礦物組成

原礦多元素分析結(jié)果如表1所示。原礦主要礦物組成及相對(duì)含量如表2所示。

表1　原礦多元素分析結(jié)果 ?。?/p>

表2　 原樣主要礦物組成及相對(duì)含量 ?。?/p>

2.2銅的賦存狀態(tài)

對(duì)礦石中主要的選礦目的元素銅進(jìn)行了化學(xué)物相分析，結(jié)果見(jiàn)下表3所示。

表3　礦樣銅物相分析結(jié)果 ?。?/p>

2.3原礦中銅礦物的嵌布特征

礦石中的銅礦物主要是斑銅礦、輝銅礦，其次為銅藍(lán)，少量黃銅礦。黃銅礦含量甚少，因其大多數(shù)已經(jīng)變化為為斑銅礦、輝銅礦和銅藍(lán)，僅少量呈殘余態(tài)包裹于斑銅礦、銅藍(lán)、輝銅礦等次生硫化銅礦物中。斑銅礦、銅藍(lán)、輝銅礦等常見(jiàn)交代侵蝕黃鐵礦、磁黃鐵礦，甚至完全將黃鐵礦、磁黃鐵礦取代，局部見(jiàn)黃鐵礦呈殘余態(tài)的微粒被銅礦物包裹。礦物嵌布粒度不均勻，主要嵌布粒度在0.05mm以下，屬于中細(xì)粒嵌布。

2.4影響銅選礦工藝的工藝礦物學(xué)因素

該礦中主要可回收的元素為Cu，而且銅主要賦存在次生硫化銅如輝銅礦及斑銅礦之中，占總銅的87.5％，原生硫化銅含量較少。銅礦物在各個(gè)粒級(jí)均有嵌布，主要在0.05mm以下，輝銅礦、斑銅礦與黃鐵礦等脈石礦物交代侵蝕現(xiàn)象嚴(yán)重。原礦中脈石礦物含量最多的為石英，但經(jīng)光鏡分析，有部分微細(xì)粒的斑銅礦與石英接觸嵌生，需要細(xì)磨作業(yè)才能將目的礦物解離出來(lái)。

3　試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1原則工藝流程的確定

單一硫化銅礦石的浮選流程一般比較簡(jiǎn)單，常用的主要有以下三種流程：

（1）一段磨礦—浮選流程。這種流程適合于處理銅礦物嵌布粒度較粗且均勻，銅礦物與脈石結(jié)合較疏松的礦石，該流程的特點(diǎn)是流程簡(jiǎn)單，選礦成本低，一般在中小型銅選廠選用的較多。（2）一段磨礦—浮選—中礦再磨流程。這是一種世界上選別斑巖銅礦的單一硫化銅礦石用的較多的流程。通過(guò)粗選、掃選后丟去大量的尾礦，粗精礦或掃精礦經(jīng)再磨后再選別或返回粗選循環(huán)。該流程的特點(diǎn)是當(dāng)原礦品位低、處理量大時(shí)，可獲得較好的選礦指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)的德興銅礦選廠采用的該流程［6］。（3）階段磨礦階段選別流程。這種浮選流程適用于粗細(xì)不均勻嵌布的銅礦石，采用階段磨礦階段選別，能收早收的原則，最大限度提高目的礦物的回收率，如金川銅鈷鎳礦采用階段磨礦階段選別。

對(duì)于本研究所針對(duì)的礦石，采用浮選工藝回收銅的試驗(yàn)原則是盡可能在粗磨的條件下進(jìn)行浮選丟尾，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，選礦指標(biāo)良好。通過(guò)不同試驗(yàn)方案對(duì)比，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和選礦指標(biāo)，確定中礦再磨的流程為該礦銅選別的原則工藝流程。

3.2銅粗選磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)

根據(jù)確定的原則工藝流程，進(jìn)行了銅粗選磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2所示的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，銅粗選階段磨礦細(xì)度越細(xì)時(shí)，銅精礦品位與回收率均提高，考慮到選用的一段磨慮到選用一段磨礦—浮選—再磨的流程的流程及后續(xù)的再磨步驟，我們?cè)阢~粗選階段磨礦細(xì)度選用73％-0.074mm左右。圖中BP為改性脂類捕收劑。

圖1　銅粗選磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程

圖2　銅粗選磨礦細(xì)度條件結(jié)果

3.3銅粗選捕收劑種類條件試驗(yàn)

由工藝礦物學(xué)分析可知，原礦中大部分的銅的賦存狀態(tài)為次生硫化銅，由于次生硫化銅礦物尤其是微細(xì)粒的銅礦物的可浮性較原生硫化銅差，所以需添加對(duì)次生銅礦物具有高選擇性的銅捕收劑，實(shí)現(xiàn)對(duì)該礦石中金屬銅最大限度的回收。銅粗選捕收劑種類條件試驗(yàn)流程如圖1所示，固定粗選磨礦細(xì)度為-0.074mm73％，以捕收劑種類及用量為變量，得到捕收劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4可看出，使用捕收劑BP與乙硫氮組合的捕收劑所得到的銅粗精礦產(chǎn)率最小，品位明顯高于其它組合，銅回收率與其它組合接近，可看出，使用BP+乙硫氮組合對(duì)該礦石中的次生銅礦物具有高選擇性。

表4　銅粗選捕收劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果 　％

3.4銅粗選BP用量條件試驗(yàn)

本研究中所使用的BP為改性的脂類捕收劑，其兼具了起泡的作用，所以在銅浮選各作業(yè)段無(wú)需再添加起泡劑。BP用量條件試驗(yàn)流程如圖1所示，固定粗選磨礦細(xì)度為-0.074mm73％，硫氮用量為167g/t，以BP用量為變量，所得試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3　捕收劑用量結(jié)果

由圖3可看出，隨著B(niǎo)P用量的增大，銅粗精礦中銅金屬品位降低，金屬回收率上升，綜合考慮選礦回收率與金屬品位的關(guān)系，BP最適用量為98g/t。

3.5銅粗精礦再磨細(xì)度條件試驗(yàn)

銅浮選一段粗選所得粗精礦含Cu 5.9％左右。經(jīng)光學(xué)顯微鏡觀測(cè)，粗精礦中有大量的細(xì)粒斑銅礦—石英的連生體，為了得到更高品位的銅精礦產(chǎn)品，提高最終銅精礦金屬回收率，需進(jìn)行粗精礦再磨強(qiáng)化單體解離，銅粗精礦再磨磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程如圖4所示，所得結(jié)果如表5所示。

圖4　粗精礦再磨條件試驗(yàn)流程

表5　粗精礦再磨條件試驗(yàn)結(jié)果％

由表5可看出，粗精礦再磨可明顯提高銅精礦中Cu品位，當(dāng)再磨細(xì)度為-0.056mm占81％時(shí)，再增大再磨細(xì)度時(shí)，所得銅精礦品位不再增大，所以粗精礦再磨最適細(xì)度為-0.056mm81％。

3.6全流程開(kāi)路試驗(yàn)

在已有的條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全流程開(kāi)路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖5所示，所得結(jié)果如表6所示。

圖5　全開(kāi)路試驗(yàn)流程

表6　全開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果％

3.7全流程閉路試驗(yàn)

在已有的條件試驗(yàn)和開(kāi)路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖6所示，試驗(yàn)流程為一粗兩精三掃，產(chǎn)出銅精礦產(chǎn)品和可棄尾礦。全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

圖6　全閉路試驗(yàn)流程

表7　全閉路試驗(yàn)結(jié)果/％

由表7可看出，采用如圖6所示的工藝流程及藥劑制度處理該高次生銅硫化銅礦石，在藥劑制度及工藝流程較為簡(jiǎn)單的條件下可得到含Cu 29.22％，Cu回收率94.11％的銅精礦。

4　結(jié)語(yǔ)

（1）該礦屬于高次生銅硫化同礦床，原礦中主要可回收的元素為Cu（0.55％），且銅的主要賦存狀態(tài)為以斑銅礦、輝銅礦為主的次生銅礦物。該礦中的次生銅礦物存在著明顯的與脈石礦物細(xì)粒致密交代現(xiàn)象，嵌布粒度不均勻，致使其選礦難度較大；

（2）研究根據(jù)其工藝礦物學(xué)特性，并結(jié)合了當(dāng)前選別斑巖銅礦的單一硫化銅礦石的選礦經(jīng)驗(yàn)，最終確定了銅優(yōu)先浮選—粗精礦再磨的原則工藝流程，該流程的重點(diǎn)在于在確保銅回收率的前提下降低選礦成本，即通過(guò)粗精礦再磨提高目的礦物的單體解離度，降低磨礦成本，同時(shí)有效提高精礦金屬回收率；

（3）采用乙硫氮+BP的組合捕收劑可以實(shí)現(xiàn)對(duì)以斑銅礦、輝銅礦為主的次生銅礦物的高選擇性的捕收；

（4）在合理的工藝流程和藥劑制度的條件下，全流程閉路試驗(yàn)的指標(biāo)為：銅精礦含Cu 29.22％，銅回收率94.11％。整體選礦指標(biāo)良好。

參考文獻(xiàn)：

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Beneficiation Technology Study of a High-Secondary-Cu Copper Sulphide Ore

WU Zhao1，XIAO Jun2
（1.Dexing Copper Mine，Jiangxi Copper Corporation，Dexing 334224，Jiangxi，China； 2.Hunan Provincial Key Laboratory for Complex Copper Lead Zinc Associated Metal Resources Comprehensive Utilization，Hunan Research Institute for Non-ferrous Metals，Changsha 410010，Hunan，China）

Abstract:The benefication technology study of a high secondary-Cu and copper sulfide in Xinjiang is introduced in this paper.Based on the process mineralogy research，the technological process including preferential flotation of copper-rough concentrate regrinding is proposed.Because of the poor flotation of secondary-Cu mineral，the study uses the combined collectors which is combined with BP and sulfur-nitrogen to achieve the highly selective collecting for secondary-Cu.When the ore is with 0.55％ of Cu，the full flow test get the results that the copper concentrate contains 29.22％ of Cu，and the recovery rate of Cu is 94.11％.

Keywords:secondary-Cu；copper sulfide；combined collectors；preferential flotation；technological process

中圖分類號(hào)：TD952

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3842（2016）02-0039-05

收稿日期：2015-09-30

作者簡(jiǎn)介：武釗（1989-），男，云南昭通人。主要從事選礦、選礦現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理等研究。E-mail:76009516@qq.com