用高效捕收劑PZO實現(xiàn)銅金硫多金屬礦浮選分離的研究

汪 泰，胡 真，李漢文，王成行，宋寶旭

廣東省工業(yè)技術(shù)研究院（廣州有色金屬研究院），廣東 廣州 510650

銅廣泛應(yīng)用于電氣、國防、計算機(jī)、機(jī)械制造等行業(yè)，其消費量僅次于鋼鐵和鋁［1］.我國是一個銅消費大國，據(jù)統(tǒng)計，2012年我國精煉銅消耗量為785萬噸，但是精煉銅產(chǎn)量卻只有500萬噸，并且65%的銅礦石依賴進(jìn)口，對外依存度逐年增加［2］，供需矛盾十分突出.目前，我國多數(shù)銅選廠仍采用“高堿石灰工藝”，尤其是礦石中存在大量的黃鐵礦和“易浮”的磁黃鐵鐵礦時，銅硫分離中石灰用量高達(dá)5000～15000g／t［3］（pH＞11），即通過高堿石灰調(diào)漿抑制硫鐵礦.由于該工藝注重“強(qiáng)壓強(qiáng)拉”，容易造成精礦泡沫發(fā)粘，銅的回收率低，尤其對金、銀等回收十分不利.有研究表明，自然金在pH9～10的弱堿性環(huán)境中［4］，可浮性最佳.因此，研究低堿環(huán)境下的銅硫分離顯得尤為重要.

近年來，科研工作者致力研究開發(fā)新型的高效硫化銅礦捕收劑，與此同時，捕收劑合理搭配、組合使用，也成為捕收劑研究方向之一［5］.李崇德等人［6］研究的新型捕收劑PAC，屬于硫氨脂類藥劑，對黃銅礦具有明顯的選擇捕收性.劉廣義等人［7］研究發(fā)現(xiàn)，乙氧基羰基硫逐氨基甲酸酯（ECTC）是銅硫分離的良好捕收劑.李崇德［8］針對永平銅礦，采用對銅有選擇性捕收的丁銨黑藥與乙基黃藥、丁基黃藥混用，工業(yè)試驗獲得成功.鐘宏等人［9］研發(fā)的T－2K新型油性捕收劑，與少量丁基黃藥組合使用對銅的選別具有較大的優(yōu)越性，與單一使用黃藥相比，指標(biāo)得到明顯提高.

廣州有色金屬研究院研制的捕收劑PZO是一種對硫化銅礦以及金、銀、鉑、鈀等貴金屬選擇性高，兼具一定起泡性的酯類捕收劑.由于其良好的選擇性能，在金寶山低品位鉑鈀礦、卡房銅鉬鉍鎢多金屬礦等礦石的浮選分離過程中得到應(yīng)用，并取得了良好指標(biāo).本研究以西南某銅金硫多金屬礦為研究對象，著重對PZO在銅硫分離過程中的捕收性、選擇性、起泡性進(jìn)行了研究，探討其在低堿環(huán)境中實現(xiàn)銅金硫多金屬礦分離的可能性.

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦多元素化學(xué)分析

試樣取自我國西南某銅金硫多金屬硫化礦，化學(xué)多元素分析結(jié)果列于表1.由表1可知，該礦石中主要金屬元素為銅和金，其次為硫和銀.

表1 原礦化學(xué)多元素分析Table 1 Analysis of chemical composition in ore

1.2 銅物相分析

銅物相分析結(jié)果列于表2，由表2可知，銅礦物主要是以硫化銅的形式存在，占總銅的97.73%.

表2 銅的物相分析Table 2 Phase analysis of copper

1.3 礦物組成測定

采用廣州有色金屬研究院的礦物自動檢測系統(tǒng)MLA對試樣的礦物組成進(jìn)行查定，分析列于表3.由表3可知，黃銅礦的礦物量為4.04%，是主要的銅礦物；硫鐵礦主要以黃鐵礦形式存在，另有部分磁黃鐵礦和白鐵礦；此外，硫化礦物中還有少量毒砂、砷黝銅礦和方鉛礦.鐵礦物主要為磁鐵礦和菱鐵礦.脈石礦物主要為石英、云母和黑云母等.

表3 原礦礦物組成分析Table 3 Mineral composition of ore

1.4 主要礦物的賦存及嵌布狀態(tài)

礦石中的銅礦物主要以黃銅礦形式存在，黃銅礦的嵌布粒度細(xì)，主要為0.010～0.20mm.硫鐵礦主要為黃鐵礦，另外有一部分可浮性較好的磁黃鐵礦.金主要以自然金存在，占總金的50.08%，自然金的嵌布粒度極微細(xì)，－0.020mm占71.84%；此外，以自然金的微細(xì)包裹體賦存于黃銅礦中的金占8.09%，包裹于硫鐵礦中的金占29.77%，磁鐵礦中的金占8.34%，其它礦物中金占3.72%.因此，銅精礦中金的理論回收率為58%左右.

2 試驗結(jié)果與分析

根據(jù)礦石性質(zhì)，采用“銅硫混?。~硫分離”的工藝流程回收礦石中的銅、金、硫，為保證金能富集在銅礦物中，并實現(xiàn)銅、金、硫的高效分離，低堿環(huán)境和高選擇性捕收劑是關(guān)鍵因素.試驗原則流程如圖1所示.

圖1 原則流程圖Fig.1 Flow sheet of the main process

2.1 捕收劑組合使用對比試驗

PZO是一種對硫化銅以及金、銀、鉑、鈀等貴金屬選擇性高的捕收劑，并兼具一定的起泡性.為提高“銅硫混浮”的粗選浮選指標(biāo)，進(jìn)行了捕收劑＋PZO組合捕收劑試驗，并與捕收劑＋2號油進(jìn)行對比.試驗中捕收劑乙基黃藥、丁基黃藥、Y－89黃藥及丁銨黑藥的用量均為80g／t，PZO和2號油的用量均為40g／t，試驗流程為一粗一掃，試驗結(jié)果列于表4.

表4 粗選捕收劑種類試驗Table 4 Results of kind of collectors with roughing

由表4可知，采用單一捕收劑（捕收劑＋2號油）獲得的銅精礦的銅回收率、尤其是金的回收率明顯低于組合捕收劑（捕收劑＋PZO）.這表明捕收劑PZO不僅起到了起泡劑的作用，同時也能實現(xiàn)對貴金屬的高效回收.此外，從組合捕收劑種類對比可知，采用乙基黃藥＋PZO獲得的銅精礦的銅、金品位最高，但回收率低，說明該組合藥劑的對銅、金的選擇性好，但是捕收能力相對較差；丁銨黑藥＋PZO組合也具有良好的選擇性，但是對銅、金的捕收效果仍不如Y－89黃藥＋PZO和丁基黃藥＋PZO組合；用丁基黃藥＋PZO組合獲得的銅、金品位略低于Y－89黃藥＋PZO，但是其回收率最高.由此可得出，采用丁基黃藥與PZO組合，能實現(xiàn)對銅和金的高效回收.因此，采用丁基黃藥＋PZO為“銅硫混浮”的粗選捕收劑.

2.2 PZO起泡性能對比試驗

為考察PZO的起泡性，在“銅硫混浮”中進(jìn)行了PZO與其它起泡劑的對比試驗.試驗中分別選擇2號油、MIBC和PZO作起泡劑，用量均為40g／t，丁基黃藥作捕收劑，用量為80g／t，試驗流程為一粗一掃，試驗結(jié)果列于表5.從表5可知，用PZO作起泡劑時，銅精礦回收率比用2號油和MIBC高出1～2個百分點.這表明PZO能加固捕收劑在目的礦物表面的吸附，形成穩(wěn)定的泡沫層，具有良好的起泡效果.

表5 起泡劑對比試驗結(jié)果Table 5 Comparison of foaming agent

2.3 PZO選擇性對比試驗

捕收劑的選擇性高是銅硫浮選分離的關(guān)鍵因素之一.實踐發(fā)現(xiàn)，PZO對黃銅礦具有良好的捕收性能，而對于黃鐵礦的捕收性能相對較弱.為此，在“銅硫分離”作業(yè)中進(jìn)行了捕收劑選擇性對比試驗.銅硫分離試驗中分別選用丁基黃藥、丁銨黑藥、Z200和PZO作為銅硫分離的捕收劑，捕收劑用量為30g／t·給礦，試驗流程為一粗一精，試驗結(jié)果列于表6.

表6 捕收劑選擇性對比試驗結(jié)果Table 6 Comparison of collectors

由表6可知，丁基黃藥和丁銨黑藥對黃銅礦的捕收能力較強(qiáng)，獲得銅、金回收率較高，但是精礦品位明顯不如PZO和Z200，表明PZO與Z200對硫化銅礦的選擇性明顯高于丁基黃藥和丁銨黑藥，尤其是PZO對金礦物的捕收選擇效果更為明顯.因此，選擇PZO作為銅硫分離的捕收劑.

2.4 銅硫分離石灰用量試驗

金、銀等貴金屬在高堿環(huán)境中容易受到抑制，從而導(dǎo)致回收率較低.基于PZO對貴金屬的高選擇性，如果能實現(xiàn)低堿度下銅硫分離，對于提高貴金屬的回收率將十分有益.為此，對“銅硫分離”作業(yè)的石灰用量進(jìn)行了試驗，試驗流程為一粗一精，試驗結(jié)果列于表7.

圖7 銅硫分離中石灰用量試驗結(jié)果Table 7 Experimental results of CaO dosage with Cu－S separation

由表7可知，丁基黃藥無論與2號油組合還是與PZO組合，隨著石灰用量增加（礦漿pH增加），銅、金回收率下降得十分明顯，表明高堿環(huán)境中容易對金產(chǎn)生強(qiáng)烈的抑制作用.此外，丁基黃藥＋2號組合要獲得與丁基黃藥＋PZO組合相同的浮選效果，石灰用量明顯要加大.值得注意的是，丁基黃藥與PZO組合使用，當(dāng)石灰用量為3000g／t·給礦時（pH＝9.8），獲得的銅精礦銅、金品位分別為22.90%和 21.07g／t，回 收 率 分 別 為 89.47% 和64.00%，與傳統(tǒng)工藝相比，石灰用量明顯降低，在較低pH環(huán)境下實現(xiàn)了銅、金的有效回收.

2.5 銅硫分離閉路試驗

為了進(jìn)一步驗證PZO在銅硫分離過程中的高選擇性，以及考查該藥劑的穩(wěn)定性和可靠性，進(jìn)行了實驗室浮選小型閉路試驗.試驗流程如圖2所示，試驗結(jié)果見表8.

由表8可知，在“銅硫混?。~硫分離”的浮選工藝中，采用丁基黃藥＋PZO作捕收劑，浮選介質(zhì)pH＝9.8，可獲得銅精礦銅品位23.02%、回收率92.65%，金品位20.32g／t、回收率50.88%的試驗指標(biāo).小型閉路試驗結(jié)果表明，在低堿條件下PZO能夠使銅－硫有效分離，并可保證金的有效回收.同時，也證明了PZO在銅硫分離中的高選擇性，以及該藥劑的穩(wěn)定性和可靠性.

表8 閉路試驗結(jié)果Table 8 Experimental results of closed circuit

圖2 閉路試驗流程Fig.2 Flow sheet of closed circuit

3 結(jié) 論

（1）PZO具有良好的起泡性能，效果優(yōu)于2號油和MIBC；PZO對硫化銅礦和自然金具有良好的選擇性，選別效果優(yōu)于丁銨黑藥和丁基黃藥.在銅硫分離時，采用組合藥劑丁基黃藥＋PZO作捕收劑，在pH＝9.8低堿環(huán)境下，就可以實現(xiàn)銅硫有效分離，也為自然金、銀等貴金屬的回收創(chuàng)造了有利條件.

（2）在銅硫分離中PZO具有良好的高選擇性、穩(wěn)定性和可靠性.在原礦銅品位1.23%、金品位1.98g／t、銀品位26.15g／t、硫品位12.68%時，采用組合藥劑丁基黃藥＋PZO，將石灰用量從丁基黃藥＋2號油組合時的6000g／t（pH＝11.2）降至3000g／t（pH＝9.8），可獲得銅品位23.02%、回收率92.65%，金品位20.32g／t、回收率50.88%，銀品位267.35g／t、回收率56.50%的銅精礦，以及品位41.52%硫精礦的良好指標(biāo).

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