某銅礦選銅尾礦鋅硫回收研究及生產(chǎn)實踐

李賀，王?？?，周強偉，稅德全，周玉海

（四川里伍銅業(yè)股份有限公司，四川甘孜626201）

四川某銅礦是一座開采25年的老礦山，隨著礦山開采的進一步深入，該銅礦下部礦體中的鋅、硫含量逐漸提高，鋅元素的回收受到公司的高度重視，國內(nèi)多家研究機構(gòu)對該下部礦石回收鋅元素進行了研究，其中兩家單位到現(xiàn)場做了工業(yè)調(diào)試試驗，效果不理想。該銅礦下部礦體中主要金屬礦物為磁黃鐵礦、黃銅礦、含鐵閃鋅礦，該礦石特性為高硫、高銅、低鋅，且銅、鋅、硫礦物之間嵌布關系復雜，粒度分布不均，從而給銅、鋅、硫的分離造成較大困難。由于不能有效地回收鋅礦物，導致硫精礦中的鋅含量超標，不能獲得合格的硫精礦，磁黃鐵礦的回收只能暫停。選廠現(xiàn)有選銅浮選流程采用一次粗選兩次掃兩次精選的浮選流程，本次研究是在不影響選銅流程的前提下進行鋅、硫的綜合回收。

1 礦石性質(zhì)

1.1 選銅尾礦化學分析

表1 選銅尾礦多元素分析結(jié)果 /%Tab.1 results of multi-element analysis of copper tailings/%

表2 鋅物相分析結(jié)果 /%Tab.2 analysis results of Zinc phase /%

1.2 主要礦物特征

該閃鋅礦為含鐵閃鋅礦，呈他形粒狀晶及其集合體不均勻分布在磁黃鐵礦和脈石礦物中,主要有用礦物為鐵閃鋅礦、黃鐵礦及磁黃鐵礦，脈石礦物主要為石英、絹云母、白云母、黑云母、綠泥石、長石等[1]。選銅尾礦中鋅含量為1.05%，主要以硫化鋅的形式存在,硫含量為10.28%。

2 實驗室研究

2.1 尾礦篩析實驗

為考察試樣（選銅尾礦）的細度和鋅元素的分布狀況，對其進行了細度篩分分析，試驗結(jié)果見表3。

表3 試樣篩析結(jié)果Tab.3 Sample sieve analysis results

細度篩分結(jié)果表明，選銅尾礦細度-0.074mm為56.68%。鋅礦主要分布在-0.1mm這一粒度范圍內(nèi)，達到了93.58%,其中-0.074mm粒級分布最廣,為70.67%。

2.2 浮選工藝流程確定

對于鋅、硫回收常用的浮選方案有：優(yōu)先浮選、混合浮選再分離，都有所運用[2-4]。根據(jù)篩析結(jié)果鋅礦物的分布范圍較為集中且主要在細粒級范圍內(nèi)，前期探索研究及現(xiàn)場設備布置情況，鋅礦物能夠被有效地回收，采用鋅、硫順序回收的優(yōu)先浮選方案較為合適。

2.3 選廠現(xiàn)有選銅工藝

里伍銅礦選礦廠現(xiàn)有選銅系統(tǒng)球磨段采用一段磨礦，磨礦細度為-0.074mm55%以上，浮選系統(tǒng)采用一次粗選兩次精選兩次掃選，中礦依次返回的選銅工藝。選銅尾礦礦漿pH值為11.05，礦漿電位為60.13mv，選銅工藝圖見圖1。

圖1 選廠現(xiàn)有銅浮選工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of copper flotation process in the plant.

2.4 選銅尾礦抑硫浮鋅條件實驗

目前生產(chǎn)中主要應用的磁黃鐵礦抑制劑有石灰、T-2000等，其中石灰因其便宜易得使用范圍最廣，選廠現(xiàn)有選銅流程抑制磁黃鐵礦所用抑制劑就是石灰。在浮選鋅礦物時需要加入硫酸銅作為活化劑來活化鋅礦物，但是硫酸銅的加入在活化鋅礦物的同時對磁黃鐵礦也有很好的活化作用，現(xiàn)階段主要解決方案是以加大石灰用量為代表的高堿工藝，由于石灰用量大，用量不易控制，高堿工藝流程穩(wěn)定性差，操作困難且成本偏高。本次研究在添加調(diào)整劑lw-01調(diào)整選銅尾礦礦漿的基礎上用T-2000作為磁黃鐵礦的抑制劑，很好地解決了磁黃鐵礦被活化的問題。

2.4.1 鋅粗選調(diào)整劑lw-01用量實驗

在不改變銅浮選藥劑制度的前提下，進行了鋅粗選調(diào)整劑lw-01的用量實驗，實驗結(jié)果見圖2。

由圖2可知調(diào)整劑lw-01的加入會使鋅精礦品位、回收率均有個躍升,繼續(xù)增加其用量，鋅精礦品位和回收率繼續(xù)提高，在其用量為400g/t時一次粗選鋅精礦品位即可達到38.33%，回收率為83.25%。實驗結(jié)果表明調(diào)整劑lw-01的使用能夠使T-2000對磁黃鐵礦的抑制效果更佳，為獲得合格的鋅精礦產(chǎn)品打下了良好的基礎。

2.4.2 鋅粗選T-2000用量試驗

圖2 lw-01用量試驗結(jié)果Fig.2 The test results of lw-01 dosage

在抑硫浮鋅的浮選過程中，T-2000是主要的磁黃鐵礦抑制劑，其主要成分是腐植酸鈉，在確定了硫酸銅用量的基礎上做了T-2000的用量試驗，實驗結(jié)果見圖3。

圖3 T-2000用量試驗結(jié)果Fig.3 The test results of T-2000 dosage

由圖3可看出，隨著T-2000用量的增加，鋅精礦中鋅的品位呈上升趨勢，鋅金屬回收率基本不變。當T-2000用量為300g/t時，鋅精礦中鋅品位較高，再增加其用量,鋅品位變化不明顯。綜合考慮，選擇T-2000用量為300g/t比較合適。

2.4.3 鋅粗選硫酸銅用量試驗

現(xiàn)階段浮選鐵閃鋅礦所用活化劑主要是硫酸銅，且硫酸銅中的Cu會與T-2000發(fā)生螯合反應形成一種親水薄膜吸附在磁黃鐵礦的表面，起到了抑制磁黃鐵礦的作用。為此進行了硫酸銅用量實驗,試驗結(jié)果見圖4。

圖4 硫酸銅用量試驗結(jié)果Fig.4 The test results of copper sulfate dosage

由圖4可看出，隨著硫酸銅用量的增加，鋅精礦中鋅的回收率呈上升趨勢，且精礦品位也呈現(xiàn)上升趨勢。這表明在T-2000抑制磁黃鐵礦的過程中硫酸銅起到了輔助作用，只有硫酸銅用量足夠時既能保證鋅金屬的回收率同時能夠有效減少磁黃鐵礦的上浮。當硫酸銅用量為300g/t時，鋅精礦中鋅回收率較高,品位較高，再增加其用量,鋅回收率變化不明顯。綜合考慮，選擇硫酸銅用量為300g/t比較合適。

2.5 磁黃鐵礦的浮選試驗

由于抑硫浮鋅流程中磁黃鐵礦受到了強烈抑制，其可浮性大大降低，選廠原有的浮選磁黃鐵礦的活化劑硫酸銅對磁黃鐵礦的活化效果變得很差。因此如何活化受到抑制的磁黃鐵礦成為回收磁黃鐵礦的關鍵性問題。磁黃鐵礦的活化劑有硫酸銅+硫化鈉、氟硅酸鈉、草酸等[5]，本次研究試驗了硫酸銅、硫化鈉和礦洞井下水來作為磁黃鐵礦的活化劑。實驗結(jié)果顯示礦山井下水對磁黃鐵礦的活化效果最佳。礦山井下水是山體表面水滲透進入井下自然形成一種待處理的礦山廢水。該井下水就是礦山排放酸水的一種。這些廢水pH呈酸性，且含有大量的金屬離子。其pH值在2.7-3.0之間，其中含有大量的SO42+是磁黃鐵礦的良好的活化劑，且在加入該井下酸水后，礦漿的pH值仍然大于7，在回收磁黃鐵礦的同時對井下酸水也進行了一定的處理作用。

2.6 閉路試驗

在確定各種藥劑用量的基礎上，進行了選銅尾礦回收鋅、硫的閉路試驗。實驗流程見圖5，實驗結(jié)果見表4。

3 工業(yè)生產(chǎn)調(diào)試

圖5 閉路試驗流程Fig.5 Flowsheet of closed-circuit test

表4 閉路試驗結(jié)果 /%Tab.4 Results of closed-circuit test /%

2017年12 月在里伍銅礦選礦廠對該鋅硫回收方案進行了生產(chǎn)調(diào)試，在調(diào)試生出你過程中流程穩(wěn)定，生產(chǎn)指標良好，鋅浮選綜合指標結(jié)果見表5，硫浮選綜合指標見表6。

4 結(jié)論

該鋅、硫回收浮選方案對里伍銅礦選銅尾礦回收鋅、硫是可行的，流程穩(wěn)定，操作簡單。

表5 工業(yè)實驗選鋅結(jié)果 /%Tab.5 Industrial experiment result in zinc /%

表6 工業(yè)實驗選硫結(jié)果 /%Tab.6 Industrial experiment results of sulfur /%

該研究中新的藥劑制度突破了常規(guī)思維，顛覆了以往高堿性環(huán)境下的鋅金屬回收方案，通過加入調(diào)整劑lw-01，T-2000對磁黃鐵礦的抑制作用大為提高，選鋅過程中不再需要添加大量的石灰，操作簡單。

本次研究實現(xiàn)了對磁黃鐵礦的回收實現(xiàn)了對礦山井下酸水的充分利用，減輕了礦山處理酸性廢水的壓力，礦山生產(chǎn)更加環(huán)保。

[1]四川冶金地質(zhì)勘察院.四川里伍銅礦B2礦體銅鋅硫多金屬礦石選礦試驗研究報告[R].四川甘孜川里伍銅業(yè)股份有限公司.2009.

[2]邱廷省，仇仙輝.銅鋅硫化礦浮選分離技術(shù)的研究與進展[J].世界有色金屬，2009（2）:28-30.

[3]胡為柏，等.浮選[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980.

[4]邱盛華，聶光華.廣西某銅鋅多金屬硫化礦浮選試驗研究[J].四川有色金屬，2010（01）18-22.

[5]張涇生，闕煊蘭.礦用藥劑[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.