豫西某高硫低銅鐵礦石銅硫回收試驗

呂 良 馬 馳 郭珍旭 岳鐵兵 李文軍 劉 磊

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；2.國土資源部多金屬礦評價與綜合利用重點實驗室，河南 鄭州 450006)

豫西某高硫低銅鐵礦石銅硫回收試驗

呂 良1，2馬 馳1，2郭珍旭1，2岳鐵兵1，2李文軍1，2劉 磊1，2

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，河南 鄭州 450006；2.國土資源部多金屬礦評價與綜合利用重點實驗室，河南 鄭州 450006)

豫西某高硫銅鐵礦石銅、硫、鐵品位分別為0.33%、9.84%、28.54%，礦石屬成分和嵌布關(guān)系復(fù)雜、嵌布粒度粗細(xì)不均、銅鐵礦物氧化程度較高的多金屬礦石。為確定其開發(fā)利用方案，對該礦石進(jìn)行了選礦試驗研究。結(jié)果表明，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占85%的情況下，采用1粗3精2掃銅硫混浮、1粗3精3掃銅硫分離、中礦順序返回流程處理該礦石，可獲得銅品位為20.62%、回收率為64.98%的銅精礦，硫品位為43.19%、回收率為91.56%的硫精礦，銅硫回收效果較好；銅硫混浮尾礦鐵品位為26.06%、鐵回收率為71.33%，硫含量降至0.68%，為后續(xù)選鐵創(chuàng)造了較好的條件。

高硫低銅鐵礦石 黃銅礦 黃鐵礦 磁鐵礦 磁黃鐵礦 銅硫混浮 銅硫分離

大量的研究和生產(chǎn)實踐均表明，含銅硫鐵礦石的選礦原則流程主要分為先磁后浮和先浮后磁2種[1-4]；由于抑硫浮銅的優(yōu)先浮選再磁選選鐵流程中，含硫礦物被抑制后再活化的難度較大，易造成鐵精礦硫超標(biāo)，因此較少采用。對于鐵與銅硫容易分離的礦石，先磁后浮流程可以顯著減少浮選作業(yè)的負(fù)荷和藥劑用量，因而該流程的優(yōu)越性較明顯；而對于鐵與銅硫較難分離的礦石，先浮后磁流程有利于提高銅回收率、降低鐵精礦含硫量[5-8]，實踐中較多采用。

豫西某高硫低銅鐵礦石礦物成分復(fù)雜，脈石礦物主要有白云石、黑云母、綠泥石、石英、鉀長石、蛇紋石等；主要含銅礦物為黃銅礦，輝銅礦次之；含硫礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦；鐵礦物主要有磁鐵礦，褐鐵礦、菱鐵礦等次之。由于礦石中有用礦物的嵌布粒度微細(xì)，嵌布關(guān)系復(fù)雜，因此采用先浮后磁工藝對該礦石進(jìn)行開發(fā)利用研究，本文僅介紹銅硫回收試驗，鐵的回收將另文介紹。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石成分分析

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果

Table1Mainchemicalcomponentsoftherawore%

成 分CuFeSPbZnWO3含 量0.3328.549.840.020.090.01成 分K2ONa2OMgOSiO2CaOAl2O3含 量0.930.058.5715.885.243.56成 分CPSnAuAg含 量3.400.030.050.0342.80

注：Au、Ag的含量單位為g/t。

從表1可以看出，礦石中有用成分為銅、鐵、硫，伴生元素金、銀含量很低，因此，金、銀指標(biāo)不作為評價選礦試驗效果的依據(jù)。

1.2 礦石的礦物組成

礦石的礦物組成見表2。

表2 礦石的礦物組成

Table 2 Mineral composition of the raw ore %

礦物白云石磁鐵礦黃鐵礦菱鐵礦黑云母綠泥石褐鐵礦含量19～20171310～116～75～64～5礦物石英鉀長石蛇紋石滑石磁黃鐵礦方解石含量5～65～65～632～31～2礦物角閃石黃銅礦輝銅礦方鉛礦閃鋅礦磷灰石含量1～20.450.1少量少量少量

1.3 礦石銅鐵物相分析

礦石銅、鐵物相分析結(jié)果見表3、表4。

表3 礦石銅物相分析結(jié)果

Table 3 Copper phase analysis of the raw ore %

銅物相含 量分布率原生銅0.15045.32次生銅0.07021.14自由氧化銅0.05616.92結(jié)合氧化銅0.05516.62總 銅0.331100.00

表4 礦石鐵物相分析結(jié)果

Table 4 Iron phase analysis of the raw ore %

鐵物相含 量分布率磁性鐵11.8841.60赤褐鐵3.2311.30黃鐵礦中的鐵8.0628.23碳酸鐵5.1818.15硅酸鐵0.210.72總 鐵28.56100.00

從表3可以看出，礦石中的銅主要以硫化銅的形式存在，占總銅的66.46%，氧化銅占總銅的33.54%，銅的氧化率較高。

從表4可以看出，礦石中的鐵主要以磁性物(磁鐵礦和磁黃鐵礦)和黃鐵礦的形式存在，占總鐵的69.84%，硅酸鐵和碳酸鐵含鐵量較低，無回收價值，因此，鐵回收率不會太高。

1.4 礦石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造與嵌布特征

礦石的構(gòu)造主要有塊狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造，呈自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粒浸染狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)等。

黃銅礦多呈不規(guī)則粒狀，浸染狀分布，多與磁鐵礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦等金屬礦物密切共生，少量被輝銅礦交代；黃銅礦多分布在脈石礦物粒間，部分包裹細(xì)粒黃鐵礦，或被黃鐵礦包裹，粒度主要集中在0.4～0.05 mm。磁鐵礦多為自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)，呈稠密浸染狀分布在礦石中，部分磁鐵礦與黃銅礦、磁黃鐵礦和磁鐵礦連生產(chǎn)出；磁鐵礦以中粒嵌布為主，部分發(fā)生碎裂，導(dǎo)致其粒度細(xì)化，主要集中在0.3～0.01 mm，其中+0.074 mm占62.96%。黃鐵礦與磁鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦等金屬礦物密切共生，一般呈自形-半自形粒狀，部分黃鐵礦發(fā)生碎裂，嵌布粒度相對較粗，主要在1～0.1 mm。磁黃鐵礦多呈自形粒狀結(jié)構(gòu)，浸染狀分布，與黃鐵礦、黃銅礦緊密共生，少量與磁鐵礦連生，粒度相對較粗，主要在1～0.1 mm。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 銅硫混浮條件試驗

銅硫混浮條件試驗采用1次粗選流程。

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗

磨礦細(xì)度試驗的浮選濃度為32%，硫活化劑氟硅酸鈉用量為500 g/t，捕收劑丁基黃藥用量為80 g/t，2#油用量為35 g/t，試驗結(jié)果見表5。

表5 磨礦細(xì)度試驗混合粗精礦指標(biāo)

Table 5 Mixed rough concentrate index at different grinding fineness %

磨礦細(xì)度(-0.074mm含量)品 位CuS回收率CuS650.9633.3966.0585.06750.9734.7568.8285.77851.0235.0469.7786.28950.8229.2257.3473.59

從表5可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，銅硫混合粗精礦銅、硫品位和回收率均先小幅上升后明顯下降，高點在-0.074 mm占85%時。因此，確定磨礦細(xì)度為-0.074 mm占85%。

2.1.2 混浮粗選藥劑用量試驗

銅硫混浮粗選藥劑用量條件試驗采用4因素3水平正交試驗表安排試驗。由于粗選作業(yè)主要考核目的元素的回收率，因此，本試驗以銅回收率與硫回收率的乘積(η)作為評價選別效果的依據(jù)。4因素分別是調(diào)整劑碳酸鈉(A)、活化劑氟硅酸鈉(B)、捕收劑丁基黃藥(C)、起泡劑2#油(D)，各水平取值見表6，按正交表L9(34)進(jìn)行正交試驗，試驗結(jié)果見表7，表6中數(shù)據(jù)的極差分析結(jié)果見表8。

表6 混浮粗選條件試驗各藥劑用量及水平

Table 6 Reagents dosage and level tests for bulk rough floatation g/t

水平各因素取值A(chǔ)BCD10500401721000100060343200015008050

表7 混浮粗選正交試驗結(jié)果

表8 混合浮選正交試驗極差分析結(jié)果

Table 8 Range analysis results of orthogonal test in bulk rough floatation %

因素各水平下η的平均值水平1水平2水平3極 差較優(yōu)水平A52.3752.9054.472.103B54.0952.4653.201.631C50.8654.0354.864.003D45.0255.6559.0814.073

由表7可看出，4號試驗所取得的η最高，因素組合為A2B1C2D3。

由表8可看出，各因素的優(yōu)化組合為A3B1C3D3，這與表7的結(jié)果不一致。經(jīng)驗證試驗，A3B1C3D3組合所對應(yīng)的η高于A2B1C2D3組合所對應(yīng)的η。因此，混浮粗選的碳酸鈉用量為2 000 g/t、氟硅酸鈉為500 g/t、丁基黃藥為80 g/t、2#油為50 g/t。

2.2 銅硫分離粗選試驗

混合精礦銅硫分離粗選藥劑用量條件試驗采用3因素3水平正交試驗表安排試驗。試驗的給礦為1粗3精銅硫開路混合浮選精礦。試驗采用抑硫浮銅流程，因此，以銅回收率作為評價選別效果的依據(jù)。3因素分別是脫藥劑活性炭(E)、硫抑制劑氧化鈣(F)、銅礦物浮選捕收劑TB(G)，各水平取值見表9，按正交表L9(33)進(jìn)行正交試驗，試驗結(jié)果見表10，表10中數(shù)據(jù)的極差分析結(jié)果見表11。

表9 銅硫分離粗選條件試驗各藥劑用量及水平

Table 9 Reagent dosage and level tests for copper and sulphur rough separation g/t

水 平各因素取值EFG11000200002150030002032000400040

表10 銅硫分離粗選正交試驗結(jié)果

表11 銅硫分離粗選正交試驗極差分析結(jié)果

由表10可看出，7號試驗所取得的銅回收率最高，達(dá)81.74%，因素組合為E3F1G3。

由表11可看出，各因素的優(yōu)化組合為E2F1G3，這與表10的結(jié)果不一致。經(jīng)驗證試驗，E2F1G3組合所對應(yīng)的銅回收率高于E3F1G3組合。因此，銅硫分離粗選活性炭對混合精礦的用量為1 500 g/t，氧化鈣為2 000 g/t，TB為40 g/t。

2.3 閉路試驗

在條件試驗和開路試驗基礎(chǔ)上，擬定了圖1所示的閉路試驗流程，試驗結(jié)果見表12。

圖1 閉路試驗流程

產(chǎn) 品產(chǎn)率品 位CuSFe回收率CuSFe銅精礦1.0420.6228.7925.1964.983.040.92硫精礦20.860.1843.1937.9711.3891.5627.76尾 礦78.100.100.6826.0623.645.4071.33原 礦100.000.339.8428.54100.00100.00100.00

由表12可看出，該礦石在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占85%的情況下，采用1粗3精2掃銅硫混浮、1粗3精3掃銅硫分離、中礦順序返回流程處理，可獲得銅品位為20.62%、回收率為64.98%的銅精礦，硫品位為43.19%、回收率為91.56%的硫精礦，混浮尾礦鐵品位為26.06%、含硫0.68%、鐵回收率為71.33%。尾礦硫品位的大幅度下降為后續(xù)選鐵創(chuàng)造了條件。

3 結(jié) 語

(1)豫西某銅鐵礦石銅、硫、鐵品位分別為0.33%、9.84%、28.54%，礦石中礦物成分復(fù)雜，有用礦物嵌布關(guān)系復(fù)雜、嵌布粒度粗細(xì)不均，且銅、鐵礦物氧化程度較高；主要含銅礦物為黃銅礦，輝銅礦次之，黃銅礦嵌布粒度主要集中在0.4～0.05 mm；含硫礦物主要有黃鐵礦、磁黃鐵礦，嵌布粒度主要在1～0.1 mm；鐵礦物主要有磁鐵礦，褐鐵礦、菱鐵礦等次之，嵌布粒度主要在0.3～0.01 mm，因此，該礦石屬較難分離、分選的高硫低銅鐵礦石。

(2)在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占85%的情況下，采用1粗3精2掃銅硫混浮、1粗3精3掃銅硫分離、中礦順序返回流程處理該礦石，可獲得銅品位為20.62%、回收率為64.98%的銅精礦，硫品位為43.19%、回收率為91.56%的硫精礦，銅硫回收效果較好。

(3)銅硫混浮尾礦鐵品位為26.06%、鐵回收率為71.33%，硫含量降至0.68%，為后續(xù)選鐵創(chuàng)造了較好的條件。

(4)由于該礦石銅硫分離較容易，因而銅硫混浮后再分離較優(yōu)先浮選流程更短，藥劑用量更少、藥劑成本更低，且有利于降低鐵精礦的硫含量。

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(責(zé)任編輯 羅主平)

Recovery of Copper and Sulphur from High-sulphur and Low-copper Iron Ore in Western Henan

Lu Liang1,2Ma Chi1,2Guo Zhenxu1,2Yue Tiebing1,2Li Wenjun1,2Liu Lei1,2

(1.Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Scicences，Zhengzhou 450006，China；2.Key Laboratory of Polymetallic Ores Evaluation and Comprehensive Utilization，Ministry of Land and Resources，Zhengzhou 450006，China)

A high-sulfur low-copper iron ore from Western Henan Province contains 0.33% Cu，9.84% S and 28.54% Fe，respectively.It belongs to the polymetallic ore with complex mineral composition and embedded relationship，uneven disseminated particle，and a high oxidation degree of copper and iron.Beneficiation study was carried out for determining the development and utilization program.The results showed that at the grinding fineness of -0.074 mm 85%，copper concentrate containing 20.62% Cu with a recovery of 64.98% and the sulphur concentrate containing 43.19% S with a recovery of 91.56% were obtained respectively by the process of copper and sulphur bulk flotation of one-roughing，three-cleaning and two-scavenging，Cu-S separation of one-roughing，three-cleaning and three-scavenging，and middles back to the flow-sheet in turn.Good concentration indexes were gained.The tailings from the bulk flotation contained 26.06% Fe with Fe recovery of 71.33% and the sulphur content in tailings was reduced to 0.68%，which provides good preconditions for the recovery of iron minerals.

High-sulphur and low-copper iron ore，Chalcopyrite，Pyrite，Magnetite，Pyrrhotite，Copper and sulphur bulk flotation，Separation of copper and sulphur

2014-07-07

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項目(編號：12120113088600)。

呂 良(1978—)，男，工程師。

文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號 1001-1250(2014)-11-062-05