某含泥銅鉬礦銅鉬混選工藝研究*

張 琳 ，田小松 ，呂向文 ，張 晶 ，梁澤躍

（1.昆明冶金研究院有限公司，云南 昆明 650031；2.云南省選冶新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650031；3.共伴生有色金屬資源加壓濕法冶金技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650031；4.云南迪慶有色金屬有限責(zé)任公司，云南 迪慶 674400）

銅、鉬是我國(guó)重要的戰(zhàn)略資源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐。斑巖型銅礦是生產(chǎn)銅金屬和鉬金屬的主要來源之一。近幾年，隨著易選礦石的匱乏，受“采富棄貧、選易棄難、風(fēng)蝕粘土化”等影響難選含泥質(zhì)礦逐漸增多[1-3]。通常，微細(xì)粒泥質(zhì)礦物因比表面大、表面能高等特性，在浮選過程中容易夾雜并優(yōu)于目的礦物上浮，使精礦品位下降。其次，泥質(zhì)礦物因其表面積大，易與目的礦物發(fā)生非選擇性的團(tuán)聚，阻礙目的礦物與脈石礦物的分離，還會(huì)降低藥劑的選擇性、增加藥劑消耗[4-6]。同時(shí)，細(xì)粒級(jí)泥質(zhì)物還容易使礦漿發(fā)黏，惡化充氣條件，造成金屬礦物損失嚴(yán)重。傳統(tǒng)的選礦工藝在處理含泥質(zhì)礦物普遍存在流程復(fù)雜、資源利用率低等問題[7-9]。因此，降低微細(xì)粒泥質(zhì)物對(duì)浮選溶液環(huán)境的惡化是含泥質(zhì)礦石選礦工藝確定的關(guān)鍵。現(xiàn)階段通常采用添加分散劑和預(yù)先脫泥等方法消除微細(xì)粒泥質(zhì)物對(duì)浮選的不利影響[9]。

某銅鉬礦因含有大量斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、云母、絹云母、綠泥石等易泥化脈石，存在泥質(zhì)中銅金屬流失嚴(yán)重、流程穩(wěn)定性差等缺陷，為高效開發(fā)利用該銅鉬礦資源，本文通過選礦工藝優(yōu)化的技術(shù)手段，探索了四種工藝方案，采用原礦粗磨—銅、鉬混選—粗精礦再磨精選的混合浮選工藝流程，最終應(yīng)用新型捕收劑KMC-1，小型閉路試驗(yàn)獲得了較好的技術(shù)指標(biāo)。

1 原礦性質(zhì)及特征

1.1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)樣品取自某含泥銅鉬礦，原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，銅物相分析結(jié)果分別見表2。主要礦物的工藝礦物學(xué)特征見圖1。

圖1 原礦中主要礦物的嵌布特征（a.黃銅礦的嵌布特征；b.輝鉬礦的嵌布特征；c.主要脈石礦物的嵌布關(guān)系。）Fig.1 The dissemination characteristics of host minerals in raw ore (a.the dissemination characteristics of copper pyrites;b.the dissemination characteristics of molybdenite;c.the embedded relationship of the host gangue mineral)

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Tab.1 The multi-element analysis results of raw ore %

表2 銅物相分析結(jié)果Tab.2 The copper phase analysis results %

從表1、表2可以看出，礦石中銅品位0.47%、鉬品位0.049%，為低品位銅鉬礦；主要有價(jià)元素為銅、鉬，銅主要以硫化銅的形式存在，占有率為97.71%。

鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，黃銅礦呈它形粒狀，集合體分布于脈石礦物顆粒之間，或沿礦石裂隙浸染狀集中分布；黃銅礦與黃鐵礦及斑銅礦、輝銅礦、黝銅礦等次生銅礦物部分連生或交代現(xiàn)象，與部分黃鐵礦相互交生、包裹，斑銅礦、輝銅礦、黝銅礦主要沿黃銅礦邊緣及裂隙進(jìn)行交代，其中斑銅礦交代現(xiàn)象明顯，部分黃銅礦呈殘余狀于斑銅礦中（見圖1-a）；大多數(shù)黃銅礦分布于石英、長(zhǎng)石顆之間、少數(shù)黃銅礦呈短細(xì)脈狀嵌布于片狀云母解離縫中。多數(shù)黃銅礦的嵌布特征對(duì)銅的回收較為有利，少量細(xì)粒（粒徑<0.02 mm）黃銅礦稀疏浸染狀分布于礦石中，對(duì)銅的回收有一定影響。

輝鉬礦呈片狀、扭曲狀，多以集合體形式產(chǎn)出，集合體呈枝狀，主要與長(zhǎng)石、云母等連生（見圖1-b）。粒度大小懸殊較大，片狀輝鉬礦粒度在（0.1～0.2） mm之間，有利于綜合回收利用；部分分布于脈石礦物中，粒度在（0.02～0.1） mm之間，其中有少量粒度僅為（0.02～0.03） mm，對(duì)鉬的回收有一定影響。

脈石礦物除石英外，其余礦物均遭受風(fēng)化蝕變，其中，斑晶成分和基質(zhì)成分中的斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石均遭受風(fēng)化蝕變，絹云母化、鈉黝簾石化、褐色粘土化，完全蝕變?yōu)榻佋颇傅日惩恋V物、黝簾石、斜黝簾石、綠簾石的微細(xì)粒混合體，呈顯微鱗片狀或泥晶狀，粒度<0.004 mm（見圖 1-c）。

原礦中主要礦物的嵌布特征分析可知，礦石蝕變過程本身產(chǎn)生了較多粘土礦物或泥質(zhì)礦物，是導(dǎo)致礦石含泥質(zhì)量高的原因之一。同時(shí)粘土礦物或泥質(zhì)礦物也會(huì)造成礦石致密性和硬度降低，這也可能導(dǎo)致礦石在磨礦的過程中產(chǎn)生更多的次生泥質(zhì)。

1.2 原礦粒度組成與分布

將原礦破碎至-3 mm后采用標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行粒度篩析，-0.074 mm粒級(jí)產(chǎn)品采用BXF旋流粒度分析儀進(jìn)行測(cè)定，以查明樣品粒度組成與分布情況，試驗(yàn)結(jié)果見表3。試驗(yàn)結(jié)果表明，該礦含細(xì)泥產(chǎn)率為12.01%（一般認(rèn)為10 μm以下的礦物集合體為細(xì)泥）[7]，礦石含泥量較高。對(duì)各粒級(jí)產(chǎn)品中含鉬進(jìn)行檢測(cè)，鉬元素含量各粒級(jí)中相對(duì)較為均勻。

表3 粒度組成與分布試驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Test results of granularity composition and distribution

2 選礦試驗(yàn)研究

2.1 選礦工藝流程的選擇

該礦石是典型的斑巖型銅礦，銅、鉬為該礦石主要目的礦物。對(duì)于類似的銅鉬礦石，浮選銅鉬一般有三種方案：優(yōu)先浮選流程、等可浮選和混合浮選[1，3，8]。根據(jù)原礦礦石性質(zhì)以及前期詳細(xì)試驗(yàn)基礎(chǔ)，研究采用銅鉬混合浮選-粗精礦再磨精選流程進(jìn)行了探索試驗(yàn)。

2.2 選礦試驗(yàn)方案對(duì)比

礦石性質(zhì)研究可知，原礦銅、鉬品位較低，礦石中銅、鉬主要賦存礦物為黃銅礦和輝鉬礦，且礦石中含有大量的鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石、絹云母等易泥化或泥質(zhì)脈石造成原礦含泥量高，過度磨礦也會(huì)產(chǎn)生較多的次生泥質(zhì)惡化浮選環(huán)境[9]，同時(shí)容易造成有價(jià)金屬夾雜在泥質(zhì)物中損失。為了避免泥質(zhì)物對(duì)浮選指標(biāo)的影響，可考慮以下方案進(jìn)行選別：①預(yù)先篩分脫泥-浮選，即預(yù)先將可浮性較差的一部分細(xì)泥脫除，再選出可浮性較好的銅礦物的浮選工藝；②分級(jí)磨礦-浮選，即預(yù)先將原礦中的-0.074 mm粒級(jí)篩出，+0.074 mm粒級(jí)再進(jìn)行磨礦，磨機(jī)排礦與預(yù)先篩出的-0.074 mm粒級(jí)合并進(jìn)行浮選試驗(yàn)研究；③添加分散劑強(qiáng)化分散[8]，消除微細(xì)粒泥質(zhì)物對(duì)浮選的不利影響；④優(yōu)化藥劑制度，采用選擇性好的藥劑（對(duì)銅、鉬的捕收能力強(qiáng)、又能有效避免泥質(zhì)物對(duì)礦漿體系的影響的選礦藥劑），提高選別指標(biāo)。

2.2.1 預(yù)先篩分脫泥-浮選試驗(yàn)

投身脫貧攻堅(jiān)的青春身影，把希望和信心帶進(jìn)大山深處；“腦洞”大開的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)，為放飛夢(mèng)想努力打拼；風(fēng)華正茂的年輕法官，甘當(dāng)法治建設(shè)的“燃燈者”；激情滿懷的青年人才，扛起航天報(bào)國(guó)的千鈞重?fù)?dān)；沙場(chǎng)練兵的勇毅戰(zhàn)士，用方剛血?dú)庵鸨＜倚l(wèi)國(guó)的鋼鐵長(zhǎng)城……

由于礦石中含有一定量的黏土物質(zhì)、易泥化的礦石，細(xì)粒級(jí)礦泥容易對(duì)目的礦物形成罩蓋，阻礙藥劑和氣泡與目的礦物接觸，從而影響目的礦物的浮選回收。為了避免原生礦泥及磨礦產(chǎn)生的次生泥質(zhì)對(duì)浮選的不利影響，首先進(jìn)行預(yù)先篩分脫除一部分細(xì)泥后再浮選。即首先將原礦進(jìn)行篩分，脫除-0.02 mm礦泥，篩上產(chǎn)品再磨至60%-0.074 mm后進(jìn)行浮選。該方案的優(yōu)點(diǎn)主要在于：預(yù)先篩出一部分細(xì)泥，可以有效減少細(xì)粒級(jí)泥夾帶對(duì)浮選環(huán)境的惡化，改善礦漿體系。

試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表4。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用預(yù)先篩分脫泥-浮選的方案，僅獲得銅品位為28.54%，銅回收率為36.96%，鉬品位為0.28%，鉬回收率為33.35%的混合精礦，混合精礦的銅、鉬回收率均較低。且礦泥（-0.02 mm） 中銅的回收率高達(dá)33.56%，鉬回收率也高達(dá)38.16%，銅、鉬損失較大，說明該方案不可行。

圖2 預(yù)先篩分脫泥-浮選試驗(yàn)流程Fig.2 Test flow of prescreening desliming-flotation

表4 預(yù)先篩分脫泥浮選試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Test results of prescreening desliming-flotation %

2.2.2 分級(jí)磨礦-浮選試驗(yàn)

由預(yù)先篩分脫泥-浮選方案可知，預(yù)先脫泥會(huì)造成銅、鉬損失較多，考慮到在磨礦中不希望產(chǎn)生而又不可避免要產(chǎn)生的細(xì)粒，與其在浮選過程中解決細(xì)泥的影響，不如在磨礦階段減少細(xì)泥的產(chǎn)生。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般對(duì)原生礦泥的存在無(wú)能為力，但正確地選擇磨礦方法可使次生礦泥的產(chǎn)生可控制在一定程度，將礦泥產(chǎn)量降至最低程度[11]。

含泥銅鉬礦物浮選第二個(gè)方案是分級(jí)磨礦-浮選，即預(yù)先將原礦中的-0.074 mm粒級(jí)篩出，+0.074 mm粒級(jí)再進(jìn)行磨礦，磨機(jī)排礦與預(yù)先篩出的-0.074 mm粒級(jí)合并進(jìn)行浮選，試驗(yàn)流程見圖3，試驗(yàn)結(jié)果見表5。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用分級(jí)磨礦-浮選獲得銅品位為23.71%，銅回收率為80.31%，鉬品位為0.27%，鉬回收率為78.01%的混合精礦。與預(yù)先篩分脫泥-浮選方案相比，雖能大幅度提高銅、鉬的回收率，但銅、鉬的回收率仍偏低。因此，不推薦采用此工藝流程。

圖3 分級(jí)磨礦-浮選試驗(yàn)流程Fig.3 Test flow of classification ore grinding-flotation

表5 分級(jí)磨礦-浮選試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Test results of classification ore grinding-flotation %

2.2.3 調(diào)整劑種類試驗(yàn)研究

鑒于采用分級(jí)磨礦-浮選、預(yù)先篩分脫泥-浮選兩種方案均不能有效回收銅、鉬，而向礦漿中添加調(diào)整劑能夠強(qiáng)化礦漿中礦物顆粒的分散，從而達(dá)到分散礦泥的效果，進(jìn)而防止了礦物顆粒團(tuán)聚和礦物間的交互式影響[7]。因此采用一次粗選一次掃選流程，進(jìn)行了調(diào)整劑種類試驗(yàn)：在磨礦細(xì)度60%-0.074 mm，石灰用量為200 g/t，捕收劑MCO用量為粗選140 g/t，掃選用量70 g/t，起泡劑HCCL用量為粗選50 g/t，掃選20 g/t的條件下，粗選分別添加水玻璃、碳酸鈉及六偏磷酸鈉三種調(diào)整劑進(jìn)行試驗(yàn)，與不添加調(diào)整劑的試驗(yàn)對(duì)比，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。試驗(yàn)結(jié)果表明，添加調(diào)整劑與不添加調(diào)整劑，銅品位均偏低，添加水玻璃與不添加調(diào)整劑，銅回收率略高，說明添加調(diào)整劑并不能有效改善浮選指標(biāo)。

圖4 調(diào)整劑種類試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Test results of regulator's type

2.2.4 捕收劑種類試驗(yàn)研究

浮選捕收劑對(duì)高含泥礦石的浮選至關(guān)重要。研究表明[7，10]，含泥量高的礦石應(yīng)盡量選擇短碳鏈的黃藥或水溶性好，選擇性好的藥劑。因此采用一次粗選一次掃選流程，進(jìn)行了捕收劑種類試驗(yàn)：在磨礦細(xì)度60%-0.074 mm，石灰用量為200 g/t，起泡劑HCCL用量為粗選50 g/t，掃選20 g/t的條件下，選擇了MCO、KMC-1、KMC-2、KMC-3（KMC-1、KMC-2、KMC-3為昆明冶金研究院自主研發(fā)的新型銅捕收劑）及丁基黃藥作為捕收劑進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比，捕收劑用量為粗選140 g/t，掃選用量70 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Test results of collecting agent's type

試驗(yàn)結(jié)果表明，5種捕收劑作用對(duì)鉬品位和回收率影響較小；采用丁基黃藥，銅回收率最高，但銅品位較低；采用KMC-1作為捕收劑，浮選效果綜合較好。因此，采用KMC-1作為捕收劑進(jìn)行閉路試驗(yàn)（見圖6、表6），可獲得精礦銅品位為24.02%，銅回收率為88.78%，鉬品位為0.26%，鉬回收率為87.07%的試驗(yàn)指標(biāo)。

圖6 小型閉路試驗(yàn)流程Fig.6 Small closed circuit test flow

表6 小型閉路試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Small closed circuit test results %

3 結(jié)語(yǔ)

1）某含泥銅鉬礦石原礦Cu和Mo品位分別為Cu 0.47%和0.004 9%；主要金屬礦物有黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦等；脈石礦物以石英、斜長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、白云母、黑云母為主。脈石礦物除石英外，其余礦物均遭受風(fēng)化蝕變，產(chǎn)生了較多粘土礦物或泥質(zhì)礦物是導(dǎo)致礦石含泥量高的重要原因之一；

2）針對(duì)該含泥銅鉬礦，采用原礦粗磨—粗精礦再磨精選的銅鉬混合浮選流程，對(duì)預(yù)先篩分脫泥浮選、分級(jí)磨礦-浮選工藝、添加調(diào)整劑、選用新型捕收劑四種方案進(jìn)行對(duì)比，分級(jí)磨礦-浮選工藝、預(yù)先篩分脫泥-浮選方案，獲得的混合精礦回收率偏低，銅、鉬損失嚴(yán)重；

3） 對(duì)藥劑制度進(jìn)行優(yōu)化，選用新型捕收劑KMC-1，獲得的銅鉬精礦中銅、鉬含量高，有效解決了泥質(zhì)對(duì)浮選影響的問題，回收率明顯優(yōu)于其他方案；

4）小型閉路試驗(yàn)可獲得產(chǎn)率1.78%，精礦銅品位為24.02%，銅回收率為88.78%，鉬品位為0.26%，鉬回收率為87.07%的較好的技術(shù)指標(biāo)。