快速浮選提高選銅指標的試驗研究

邱廷省嚴華山 艾光華邱仙輝

（1.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院，江西 贛州 341000；2.江西省礦業(yè)工程重點實驗室，江西 贛州 341000）

0 引 言

銅是人類應用最為廣泛的金屬之一，是國計民生和國防工程乃至高新技術領域中不可或缺的基礎材料和戰(zhàn)略資源.隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對銅的需求量將越來越大.同時，伴隨著銅礦山的不斷開采，銅礦日趨于“貧、細、雜”，選礦難度增大，因此，礦山企業(yè)在銅礦石選礦時采用合理的選礦工藝，提高選銅指標具有重要的社會意義.

某銅硫礦含銅0.55%、含硫5.21%，銅礦物主要為黃銅礦，硫礦物主要為磁黃鐵礦.黃銅礦是自然界中自誘導可浮性和捕收劑誘導可浮性最好的礦物之一，在硫化礦物的浮選分離研究中，黃銅礦都是作為優(yōu)先浮選回收的產(chǎn)品.磁黃鐵礦由于性質(zhì)多變，不同礦床和位置、不同晶系的磁黃鐵礦在可浮性和磁性上差異較大；加上磁黃鐵礦易氧化和泥化，將大量消耗礦漿中的氧氣，造成浮選環(huán)境變差；另外單斜磁黃鐵礦可能產(chǎn)生磁團聚，對磁黃鐵礦的浮選產(chǎn)生不利影響.因此，磁黃鐵礦與黃銅礦的分離一直是個難題[1]，磁黃鐵礦含量的多少與黃銅礦結(jié)合的緊密程度決定了該礦石分選的難易程度.對于含磁黃鐵礦的銅硫礦的選別，一般采用“抑硫浮銅”工藝.研究表明[2-3]，黃銅礦在較寬的pH條件范圍內(nèi)均保持良好可浮性，而磁黃鐵礦受礦漿pH影響較大，pH>12時，磁黃鐵礦顯著受抑制，且浮選前的充氣攪拌對磁黃鐵礦有一定抑制作用.

現(xiàn)場工藝為：在將原礦磨至粒徑小于0.074 mm占75%條件下，采用“優(yōu)先浮選”工藝流程進行選礦.本研究在工藝礦物學研究的基礎上，在將礦石磨至粒徑小于0.074 mm占65%，pH=12的條件下，采用“快速浮選-混合浮選-混合粗精礦再磨”工藝流程，獲得了較好的選銅指標，提高了現(xiàn)場選銅指標，對該類銅硫礦石的選別具有借鑒意義.

1 礦石性質(zhì)

該礦屬接觸交代矽卡巖型銅鐵礦床，礦石自然類型主要為磁鐵礦型銅礦石，次為矽卡巖型銅礦石和矽卡巖型鐵礦石.主要金屬礦物有磁鐵礦、黃銅礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦；主要脈石礦物為灰透石-次透輝石、石榴子石等.礦石構(gòu)造以塊狀、次塊狀為主，浸染狀次之，少量脈狀、網(wǎng)脈狀.礦石結(jié)構(gòu)主要為交代溶蝕結(jié)構(gòu)，其次為結(jié)晶結(jié)構(gòu)，少量變質(zhì)結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)及膠體結(jié)構(gòu).

主要金屬礦物的嵌布粒度為：磁鐵礦0.04～0.8 mm，黃銅礦0.03～0.2 mm，黃鐵礦0.05～0.3 mm，磁黃鐵礦0.05～0.3 mm，主要金屬礦物粒度范圍較寬，屬粗細粒不均勻型礦石.原礦多元素分析及銅硫物相分析結(jié)果分別見表1、表2、表3.

表1 原礦多元素分析結(jié)果/%

表2 銅物相分析結(jié)果/%

表3 硫物相分析結(jié)果/%

由原礦多元素分析及銅硫物相分析結(jié)果可知，原礦中含Cu、S分別為0.55%、5.21%，其中銅礦物中絕大部分（94.52%）為原生硫化銅，次生硫化銅及氧化銅含硫較少，硫礦物中60.33%為磁黃鐵礦等磁性硫化物.

2 試 驗

2.1 試驗礦樣

根據(jù)原礦物質(zhì)組成研究和試驗研究的需要，將大塊原礦分別經(jīng)破碎、篩分到粒徑小于2 mm，混勻、縮分取樣裝袋，以下所述“原礦”均為粒徑小于2 mm選礦試驗樣.

2.2 試驗方案

硫化銅礦石常共生有硫化鐵礦物，其含量、可浮性及其與硫化鐵礦物的共生關系等直接影響選銅指標[4].本試驗研究礦樣中銅大部分為可浮性較好的黃銅礦，但含硫較高，且其中60.33%為磁黃鐵礦，對選銅影響較大，故本實驗重點在于解決銅硫分離的問題.目前，國內(nèi)有以下幾種工藝流程[5-7]：優(yōu)先浮選、混合浮選-銅硫分離、等可浮、部分優(yōu)先-混合浮選等.銅硫分離時，一般采用石灰為硫抑制劑[8-13].

針對該礦特點，在前期試驗探索的基礎上，本實驗擬采用“部分優(yōu)先（即快速浮選）-混合浮選-混合粗精礦再磨”工藝流程進行試驗.

快速浮選[14-15]是充分利用銅硫礦物之間的單體解離特性和可浮性差異，對已單體解離的銅礦物采用高選擇性的捕收劑，優(yōu)先將這部分銅礦回收，再與第二步銅硫混浮后分離所得銅精礦合并得到最終銅精礦，這樣就可避免可浮性好或已解離銅礦物過磨或表面受到污染，達到改善銅硫分離效果、提高選礦指標的目的.

2.3 試驗藥劑及設備

試驗中用到的藥劑有石灰、LP-01、Z-200#、酯-105、MAC-10、丁基黃藥、松醇油等，均為礦山選廠工業(yè)用藥劑，試驗用水為民用自來水.試驗所用設備為XMQ-240×90型錐形球磨機、XFD、XFG系列浮選機.

3 結(jié)果與分析

3.1 磨礦細度對銅選別指標的影響

采用的流程第一步為：將原礦磨至較粗粒級條件下進行銅的選別，在使用Z-200#為銅捕收劑，2 500 g/t石灰（加在磨機內(nèi)，pH=12）為抑制劑，15 g/t松醇油為起泡劑的條件下進行銅粗選試驗，考察粒徑小于0.074 mm分別占60%、65%、70%3個細度對銅粗選指標的影響，試驗結(jié)果見圖1.

圖1 磨礦細度對銅浮選指標的影響

由圖1可知，隨著磨礦細度的增加，銅礦物單體解離程度增加，銅粗精礦品位及回收率均呈上升趨勢，當磨礦細度達到粒徑小于0.074 mm占65%時，銅品位及回收率增幅較緩，故綜合考慮磨礦成本與回收指標，選擇磨礦細度為粒徑小于0.074 mm占65%較為合適.

3.2 捕收劑種類對銅選別指標的影響

選擇合適的捕收劑對獲得良好選銅指標至為關鍵，在固定磨礦細度為粒徑小于0.074 mm占65%，2 500 g/t石灰為抑制劑，15 g/t松醇油為起泡劑的條件下，本試驗考察了 LP-01（20 g/t）、Z-200#（20 g/t）、酯-105（20 g/t）、MAC-10（20 g/t）、丁基黃藥（50 g/t）等5種捕收劑對銅粗選指標的影響，試驗結(jié)果見圖2.

由圖2可知，5種捕收劑中：MAC-10所得銅粗精礦回收率最低，其品位也不高，故不予考慮；LP-01與Z-200兩種捕收劑的選銅指標相近，較MAC-10效果更好；酯-105所得銅精礦品位最高，而丁基黃藥所得銅精礦回收率最高，故酯-105對該銅礦的選擇性最佳，而丁基黃藥對其捕收能力最強.故考慮快速浮選可采用酯-105為銅捕收劑，以獲得較高品位的銅精礦；而銅硫混浮時，重在獲得較高的回收率，因此可采用丁基黃藥為選銅捕收劑.

圖2 捕收劑種類對銅選別指標的影響

3.3 快速浮選時間對銅選別指標的影響

有效實現(xiàn)部分優(yōu)先或快速浮選工藝的前提條件是充分利用銅礦物解離特性和可浮性差異，以及與礦石性質(zhì)相適應的高效選擇性捕收劑的應用[14-15].快速浮選旨在獲得較高品位的部分銅礦物，由圖2可知，酯-105對于該銅礦具有很好的選擇性，故采用酯-105為快速浮選時的銅捕收劑.快速浮選時間對浮選指標影響較大，時間過短不能使已單體解離的銅礦物充分浮出，若時間過長，則不能得到足夠高品位的銅精礦.因此，本試驗在固定磨礦細度為粒徑小于0.074 mm占65%，20 g/t酯-105為捕收劑，2 500 g/t石灰為抑制劑，15 g/t松醇油為起泡劑的條件下，考察浮選時間對銅選別指標的影響，試驗結(jié)果見圖3.

圖3 浮選時間對銅選別指標的影響

由圖3可知，隨著浮選時間的增加，銅精礦品位逐漸下降，而銅回收率逐漸升高.當浮選時間由5 s增至10 s時，銅回收率驟增，而品位下降不多，浮選時間超過10 s后，銅品位下降較快而回收率增加變緩，故快速浮選時間選用10 s，此時大部分單體解離的銅礦物得到回收，可基本實現(xiàn)黃銅礦的早收多收.

3.4 丁基黃藥用量對銅選別指標的影響

對快速浮選剩下的尾礦，須使用較強捕收能力的銅捕收劑將剩下的銅礦物進行選別，由圖2可知，丁基黃藥在所考察的5種捕收劑中捕收能力最強.故固定磨礦細度為粒徑小于0.074 mm占65%，20 g/t酯-105為快速浮選捕收劑，2 500 g/t石灰為抑制劑，15 g/t松醇油為起泡劑，在上述相同條件進行了10 s快速浮選的基礎上，改變丁基黃藥的用量，考察丁基黃藥的用量對銅選別指標的影響，試驗結(jié)果見圖4.

圖4 丁基黃藥用量對銅選別指標的影響

由圖4可知，隨著丁基黃藥用量的加大，混合粗精礦的銅品位先升高，在40 g/t用量時品位最高，隨后隨著用量的增加而呈降低的趨勢；而銅作業(yè)回收率則先緩慢升高，當丁基黃藥用量為50 g/t后趨于平緩.因此，綜合考慮，選用丁基黃藥用量為50 g/t，此時銅品位雖不是最高，但銅作業(yè)回收率已接近于最大值，指標較好.

3.5 混合粗精礦再磨細度對銅選別指標的影響

由于原礦磨礦細度僅為粒徑小于0.074 mm占65%，還有一部分銅礦物未能充分解離，盡管粗選能通過強捕收能力的丁基黃藥回收上來，但仍影響銅精選指標，因此必須對混合粗精礦再磨，使其充分單體解離.在固定磨礦細度為粒徑小于0.074 mm占65%，20 g/t酯-105為快速浮選捕收劑，2 500 g/t石灰為抑制劑，50 g/t丁基黃藥松為混合浮選捕收劑，15 g/t松醇油為起泡劑的條件下，改變混合粗精礦的再磨細度，對混合粗精礦進行精選，考察混合粗精礦再磨細度對銅選別指標的影響，試驗結(jié)果見圖5.

由圖5可知，隨著混合粗精礦再磨細度的增加，未單體解離的銅礦物逐漸徹底單體解離，更有利于捕收劑作用于銅礦物表面而浮選上來，此階段銅精礦的品位及作業(yè)回收率變化趨勢相近，均為較快地增加，當再磨細度為粒徑小于0.038 mm占70%時，此時大部分的連生體銅礦物均已單體解離出來，故銅品位及作業(yè)回收率均接近于最高值，此后銅指標趨于平緩.因此混合粗精礦再磨細度選用粒徑小于0.038 mm占70%，此時可在最小磨礦成本下獲得最佳的選銅指標.

圖5 混合粗精礦再磨細度對銅選別指標的影響

3.6 實驗室小型閉路試驗

條件試驗獲得了對該礦銅選別指標的各影響因素的最佳水平，在此基礎上進行實驗室小型閉路試驗，試驗流程及藥劑制度見圖6，試驗結(jié)果見表4.

圖6 閉路試驗工藝流程

表4 閉路試驗結(jié)果/%

由表4可知，對該礦在用石灰調(diào)礦漿至較高pH條件下，采用 “快速浮選-混合浮選-混合粗精礦再磨”工藝流程，最終可獲得含銅20.84%，銅回收率為93.97%的銅精礦，銅選別指標良好.

4 結(jié) 論

1）該礦主要金屬礦物有黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦；主要脈石礦物為灰透石-次透輝石、石榴子石等；主要金屬礦物粒度范圍較寬，屬粗細粒不均勻型礦石.原礦中含Cu、S分別為0.55%、5.21%，其中銅礦物中絕大部分（94.52%）為原生硫化銅，次生硫化銅及氧化銅含硫較少，硫礦物中60.33%為磁黃鐵礦等磁性硫化物.

2）對該礦采用“快速浮選-混合浮選-混合粗精礦再磨”工藝流程，最終可獲得含銅20.84%，銅回收率為93.97%的銅精礦，銅選別指標良好.在較高礦漿pH下，磁黃鐵礦抑制效果較好，酯-105對該銅礦具有較好的選擇性.

3）相對于現(xiàn)場工藝，該工藝提高了銅的選別指標并節(jié)約了磨礦成本，對礦山企業(yè)具有較大的經(jīng)濟意義.本研究對同類礦石選礦具有較大的借鑒意義.

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