某含金復雜銅硫礦石低堿度浮選工藝試驗研究

李國棟 邱廷省 郭海寧 嚴華山

（1.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院，江西贛州341000；2.西北礦冶研究院，甘肅白銀730900）

銅硫礦是我國主要的銅礦類型之一，銅硫礦中黃銅礦與黃鐵礦的分離是目前研究的重點。銅礦物在黃鐵礦中嵌布粒度大小不均勻，伴生多種有用元素，硫化礦表面物理化學性質(zhì)相近［1-2］，且黃鐵礦可浮性變化較大，增加了分離的難度［3-5］。目前在利用浮選工藝進行銅硫分離時，是以高鈣條件下進行浮銅抑硫為原則的工藝流程［6-8］，而此類工藝流程，一般都存在石灰用量大、管道結(jié)鈣嚴重、需用硫酸活化被抑制的黃鐵礦等問題［9-11］。此外，高堿度的礦漿環(huán)境中，伴生的貴金屬等會損失在硫精礦中，不利于貴金屬的綜合回收［12-15］。因此，研究在低堿度條件下實現(xiàn)伴生貴金屬的銅硫礦石綜合回收，對提高企業(yè)經(jīng)濟效益和礦產(chǎn)資源的綜合利用具有重要的意義。本研究以某含金銅硫礦為研究對象，針對礦石性質(zhì)特點，采用“銅硫優(yōu)先浮選”的原則工藝流程，在低堿條件下實現(xiàn)礦石中金、銅、硫的綜合回收。

1 試樣、試劑及方法

1.1 試樣

該礦石主要金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，其次還有毒砂、白鐵礦、膠狀黃鐵礦等；脈石以矽卡巖化石英閃長巖、復雜矽卡巖為主，主要為易斜長石、綠簾石、黝簾石、綠泥石等。

黃銅礦在該礦石中分布廣泛，主要呈他形粒狀集合體，集合體粒度大小不一。黃銅礦的嵌布形態(tài)多樣，多呈他形粒狀、星點狀散布于脈石中，黃銅礦與黃鐵礦嵌布關(guān)系較為復雜，毗鄰連生，或填充在黃鐵礦裂隙間，少量黃銅礦與黃鐵礦、白鐵礦形成布紋狀結(jié)構(gòu)，單體解離較難。黃鐵礦為礦床中分布最廣，含量最多的金屬硫化物，與白鐵礦共生。黃鐵礦以膠狀為主，集合體多混入有脈石，少量的自形晶黃鐵礦。磁黃鐵礦以自形、半自形晶粒為主，與黃銅礦關(guān)系較為密切，極少量的磁黃鐵礦包裹著黃銅礦。

礦石的多元素分析、銅物相分析、主要礦物組成分別見表1、表2和表3。

注：Au、Ag單位為g/t。

由表1可知，該礦石可回收的有價元素主要為Au、Cu、S；由表2可知，礦石中銅主要以原生硫化銅和次生硫化銅的形式賦存；由表3可知，礦石中脈石礦物主要是石英、長石、方柱石、綠簾石等，金屬礦物則主要是黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦等。

1.2 試劑

本次試驗研究所用的Z-200、CaO、丁基黃藥、松醇油以及硫活化劑QH均為工業(yè)純，其中QH為我校研發(fā)的高效黃鐵礦活化劑，主要成分為復合型強酸弱堿鹽。

1.3 試驗方法

試驗研究礦石中主要回收銅、金、硫3種元素，且金主要在銅精礦中富集，對該含金銅硫礦石應(yīng)用銅硫優(yōu)先浮選工藝流程，即在磨礦時添加氧化鈣為硫的抑制劑，磨礦至一定細度后，添加Z-200為銅捕收劑進行優(yōu)選浮選作業(yè)，浮選銅尾礦再添加硫活化劑QH、捕收劑丁基黃藥和起泡劑松醇油后進行浮選硫作業(yè)，最終得到銅精礦、硫精礦和尾礦產(chǎn)品。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 磨礦細度試驗

工藝礦物學研究結(jié)果表明，礦石中黃銅礦與黃鐵礦和磁黃鐵礦等礦物嵌布關(guān)系緊密，適宜的磨礦細度條件下，目的礦物有效解離是取得優(yōu)異指標的前提。磨礦細度的試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖2。

由圖2可知，隨著磨礦細度的增加，銅粗精礦中銅的回收率略有降低，但銅品位呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢；硫粗精礦中硫的品位呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢，但硫回收率卻呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢且在磨礦細度為-74 μm含量為85%后變化趨于緩和。綜合考慮，選擇磨礦細度為-74 μm含量占85%。

2.2 銅粗選條件試驗

2.2.1 氧化鈣用量試驗

在低堿度的礦漿條件下進行銅硫優(yōu)先浮選作業(yè)時，保證銅指標的同時也要考慮金在銅精礦中的富集，所以選擇適宜的氧化鈣用量尤為重要。在磨礦細度為-74 μm占85%，Z-200用量為60 g/t，浮選時間為4 min的固定條件下研究氧化鈣用量對銅粗選指標的影響，試驗結(jié)果見表4。

由表4可知，隨著氧化鈣用量的增加，銅粗精礦中銅的品位呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢，而銅回收率則呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢；金在銅粗精礦中的回收率呈現(xiàn)持續(xù)降低趨勢，但金品位則先升高后降低。綜合考慮，在低堿度下浮選銅金時選擇氧化鈣的用量800 g/t較為適宜，此時礦漿的pH為9～10，可實現(xiàn)低堿度下抑硫浮銅。

2.2.2 捕收劑種類試驗

在低堿度的條件下進行銅硫分離回收，對銅捕收劑的要求較高，因此，進行了銅粗選捕收劑種類的試驗研究，固定磨礦細度為-74 μm占85%，氧化鈣用量為800 g/t，浮選時間為4 min。試驗結(jié)果見表5。

由表5可知，在相同用量的情況下，Z-200對原礦中銅和金的捕收效果最優(yōu)，銅和金的品位及回收率均最高，綜合考慮，在低堿條件實現(xiàn)銅金的綜合回收時，選擇Z-200為銅粗選捕收劑較為適宜。

2.2.3 Z-200用量試驗

固定磨礦細度-74 μm占85%，氧化鈣用量800 g/t，浮選時間4 min，考察Z-200的用量對銅浮選指標的影響。試驗結(jié)果見圖3。

由圖3可知，隨著Z-200用量增加，銅粗精礦中銅的品位呈現(xiàn)降低趨勢，銅回收率呈現(xiàn)持續(xù)升高趨勢，在Z-200用量達到70 g/t后變化趨于緩和，綜合考慮，銅粗選時選用Z-200用量為70 g/t，此時銅粗精礦中銅的品位和回收率分別為10.06%和86.25%。

2.3 硫粗選條件試驗

2.3.1 QH用量試驗

硫活化劑QH的用量試驗流程見圖4，試驗結(jié)果見圖5。

由圖5可知，QH對該礦石中硫的活化效果較好，在沒有添加QH的情況下，硫的回收率僅為40.54%，而隨著QH用量的增加，硫精礦的回收率呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢且在QH用量達到800 g/t后變化趨于緩和，綜合考慮，在硫粗選時適宜的QH用量為800 g/t。

2.3.2 丁基黃藥用量試驗

硫粗選丁基黃藥的用量試驗流程見圖4，試驗結(jié)果見圖6。

由圖6可知，隨著丁基黃藥用量的增加，硫粗精礦中硫的品位呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢，硫的回收率則呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢，且在丁基黃藥用量達到140 g/t后變化趨于緩和，綜合考慮硫粗選時選擇丁基黃藥的用量140 g/t較為適宜，此時硫粗精礦中硫的品位和回收率分別為28.34%和67.20%。

2.4 閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上進行了閉路試驗，試驗流程見圖7，試驗結(jié)果見表6。

由表6可知，在低堿度條件下應(yīng)用銅硫優(yōu)先浮選工藝流程處理該銅硫礦石，可獲得銅品位為18.42%、銅回收率為84.97%，含金15.52 g/t、金回收率為48.78%的銅精礦和硫品位為45.42%、硫回收率為65.33%的硫精礦，金在銅精礦中有效富集，實現(xiàn)了有價金屬的綜合回收。

3 結(jié) 論

（1）某銅硫礦石中可供回收的有價元素為銅、金和硫，品位分別為0.82%、1.20 g/t和11.30%，其中銅主要以原生硫化物和次生硫化物的形式賦存。礦石中脈石礦物主要是石英、長石、方柱石、綠簾石等，金屬礦物則主要是黃銅礦、白鐵礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦等，黃銅礦嵌布粒度細，且與黃鐵礦、磁黃鐵礦等礦物的嵌布關(guān)系復雜。

（2）在低堿度條件下，應(yīng)用銅硫優(yōu)先浮選工藝流程對該銅硫礦物進行有價金屬綜合回收的試驗研究，閉路試驗結(jié)果表明：在磨礦細度-74 μm占85%的條件下，以氧化鈣為硫鐵礦抑制劑（礦漿pH值為9～10），Z-200為銅礦物捕收劑，經(jīng)1次粗選、2次精選和1次掃選的銅浮選流程可獲得銅品位為18.42%、銅回收率為84.97%，含金15.52 g/t、金回收率為48.78%的銅精礦；浮銅尾礦再添加硫鐵礦活化劑QH，以丁基黃藥為捕收劑經(jīng)1次粗選、2次精選和1次掃選的硫浮選流程可獲得硫品位為45.42%、硫回收率為65.33%的硫精礦，金在銅精礦中有效富集，在低堿度的條件下實現(xiàn)了有價金屬的綜合回收。