印尼進(jìn)口某難選鐵銅硫多金屬礦綜合回收研究

黃萬撫，袁亞君

（江西理工大學(xué)，a.研究生院；b.資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000）

銅是我國(guó)緊缺的有色金屬，75%以上的銅原料依賴進(jìn)口，因此，充分利用好銅資源意義重大.隨著硫化銅礦資源的不斷開采，貧、細(xì)、雜問題越來越嚴(yán)重，常規(guī)的浮選藥劑難以得到理想的效果[1－2].印尼進(jìn)口某難選鐵、銅、硫多金屬礦，含有黃銅礦、磁鐵礦、銅藍(lán)、黃鐵礦，因氧化嚴(yán)重，銅鐵分離困難，生產(chǎn)上一直無法有效地回收銅，銅精礦銅品位僅11%，鐵精礦含硫嚴(yán)重超標(biāo).通過對(duì)礦石性質(zhì)研究，分選試驗(yàn)研究，開發(fā)了浮選——磁選聯(lián)合工藝流程，浮選中使用新型抑制劑HT進(jìn)行銅鐵分離，最終實(shí)現(xiàn)鐵、銅、硫和金、銀綜合回收，獲得了滿意的試驗(yàn)指標(biāo)，為選廠創(chuàng)造了技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益.

1 難選多金屬礦分選原理

針對(duì)難選鐵、銅、硫多金屬礦組分復(fù)雜，原生、次生、氧化銅等相互干擾，銅硫礦物難于分離的問題.研究表明：與黃銅礦相比，次生銅礦和氧化銅礦，在礦漿中存在大量可溶性Cu2+，這些Cu2+將“吸附”到黃鐵礦表面上，對(duì)黃鐵礦產(chǎn)生“活化”作用，導(dǎo)致黃鐵礦易浮，銅、硫礦物分離困難[3-4].據(jù)此，可通過消除礦漿中Cu2+，來造成銅、硫礦物的可浮性差異，從而實(shí)現(xiàn)銅硫礦物分離.通過“配位絡(luò)合”作用可將礦漿中的Cu2+消除，進(jìn)而消除Cu2+對(duì)黃鐵礦的“活化”作用，使黃鐵礦表面保持親水性，而銅礦物不受影響.HT藥劑具有與Cu2+發(fā)生作用的官能團(tuán)，如圖1，HT～Cu2+在2 700 cm-1有弱吸收峰，說明存在巰基基團(tuán)，在1 700 cm-1、1 600 cm-1及1 300 cm-1也有明顯吸收峰，說明存在羧基基團(tuán).即HT與Cu2+的相互作用是通過Cu2+與HT中的羧基和巰基基團(tuán)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng).圖2表明HT藥劑能有效分離黃銅礦與黃鐵礦.不加HT時(shí)，Cu2+超過200 mg/L時(shí)，黃鐵礦和黃銅礦的浮選回收率十分接近，說明黃鐵礦被Cu2+活化，其浮選活性大大提高；而添加了HT后，消除了Cu2+對(duì)黃鐵礦表面活化作用，致使黃鐵礦的回收率大大降低.

圖1 HT類藥劑與銅離子相互作用的紅外光譜圖（pH8.0）

圖2 新型HT類調(diào)整劑使用前后銅、硫礦物可浮性對(duì)比

2 印尼某進(jìn)口礦的礦石性質(zhì)

原礦多元素分析結(jié)果見表1.銅礦物物相分析結(jié)果見表2.物質(zhì)組成研究表明，該礦石中的主要礦物為黃銅礦、赤鐵礦和黃鐵礦.其次為銅藍(lán)，其它為輝銅礦，斑銅礦微量；少量赤鐵礦、褐鐵礦；脈石礦物種類較多，有石英、石榴子石、透輝石、方解石、絹云母等.

表1 原礦多元素分析結(jié)果/%

銅礦物氧化嚴(yán)重，氧化銅達(dá)42.5%.黃銅礦與磁鐵礦緊密共生，嵌布粒度較細(xì).有些黃銅礦被黃鐵礦、磁鐵礦、石英包裹.銅藍(lán)除交代黃銅礦外，還呈網(wǎng)脈狀交代黃鐵礦.磁鐵礦有的分布于黃鐵礦邊緣呈鑲邊；磁鐵礦呈塊狀，團(tuán)塊狀，在其顆粒邊緣常有含鐵黏土、與黃鐵礦呈規(guī)則或不規(guī)則連生；黃鐵礦呈脈狀、塊狀、浸染狀分布，多見被銅藍(lán)包裹鑲邊或脈狀沿黃鐵礦裂紋充填.黃鐵礦脈中的黃鐵礦常與石英呈不規(guī)則連生，沿石英粒間充填.非金屬礦物較復(fù)雜，有石英、石榴子石、透輝石、絹云母、方解石等.

表2 銅礦物物相分析結(jié)果/%

可見，雖然原礦中Cu、Fe、S具有回收價(jià)值，金和銀可富集于銅精礦中.但因銅藍(lán)等氧化銅礦物的存在，導(dǎo)致礦漿中Cu2+高，活化黃鐵礦，使銅硫礦分離困難.長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐表明，磨礦細(xì)度小于0.074 mm占75%時(shí)，僅能獲得銅品位11%、回收率43.93%、含S達(dá)45.74%的銅硫混合精礦.

3 回收銅、硫、鐵條件試驗(yàn)研究

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦濃度為66.67%，改變磨礦時(shí)間進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3.確定磨礦細(xì)度小于0.074 mm占70%以上.選定磨礦時(shí)間6 min，此時(shí)，磨礦細(xì)度為小于0.074 mm占77.41%.

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

3.2 浮選銅試驗(yàn)工藝流程

銅硫分離效果將直接影響銅精礦的質(zhì)量，針對(duì)復(fù)雜的礦石性質(zhì)，選用新藥劑HT類調(diào)整劑進(jìn)行選銅［5－6］.浮選工藝流程見圖3.

圖3 選銅試驗(yàn)工藝流程

3.3 浮選銅條件試驗(yàn)

1）磨礦石灰用量試驗(yàn).將部分石灰加入至磨機(jī)中可以更好地抑制鐵，對(duì)于提高銅品位、硫精礦品位和鐵礦中降低硫都是有利的[7-8].改變添加在磨機(jī)中的石灰用量，固定磨礦時(shí)間6 min，粗選石灰用量4 kg/t，Na2S 用量 500 g/t，HT1、HT2 各 1 kg/t，丁銨+丁黃100 g/t，2#油 60 g/t.試驗(yàn)結(jié)果見圖 4.

圖4 磨礦石灰用量試驗(yàn)

可見，隨著石灰用量的增加，銅精礦品位上升，回收率也呈上升的趨勢(shì)，但超過7 kg/t時(shí)，石灰用量對(duì)品位的影響較小.為了使銅盡可能的回收，綜合品位、回收率和石灰用量考慮，磨礦石灰用量定為7 kg/t.

2）粗選石灰用量試驗(yàn).改變粗選石灰用量進(jìn)行試驗(yàn).磨礦石灰用量7 kg/t，其它條件不變.試驗(yàn)結(jié)果見圖5.可見，隨著浮選石灰用量的增加，銅精礦品位和回收率都呈先上升后減小趨勢(shì).石灰用量不宜過大，過大將導(dǎo)致泡沫發(fā)黏，同時(shí)也會(huì)抑制銅礦物，操作不穩(wěn)定[9-10].因此，確定粗選石灰用量為5 kg/t.

圖5 粗選石灰用量試驗(yàn)

3）Na2S用量試驗(yàn).采用Na2S可以很好地抑制硫礦物，其離解出的S2-能與Cu2+生成難溶硫化銅沉淀，可消除Cu2+對(duì)黃鐵礦的活化作用[11-12].改變Na2S用量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖6.可見，隨著Na2S用量的增加，銅精礦品位先降低后上升，回收率先上升后下降.當(dāng)Na2S用量超過700 g/t時(shí)，銅精礦品位雖然有所增加，但回收率卻下降.原因是Na2S用量過大時(shí)，會(huì)抑制硫化銅礦物，影響浮選效果[13].為最大限度回收銅，確定Na2S用量700 g/t.

4）HT用量試驗(yàn).改變HT用量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖7.可見，剛開始，隨著HT用量的增加，銅精礦的品位和回收率先上升后降低，并且在用量為1.5 kg/t達(dá)到最佳品位和回收率.確定藥劑的最佳用量為HT1、HT2各1.5 kg/t.

圖6 Na2S用量試驗(yàn)

圖7 HT用量試驗(yàn)

5）捕收劑用量試驗(yàn).丁銨和丁黃作為銅捕收劑，由于協(xié)同效應(yīng)比單一使用丁黃效果好，且對(duì)銅、金、銀回收率均有提高[14].固定其它條件不變，進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖8.可見，隨著捕收劑用量的增加，銅精礦品位不斷減小，但回收率卻增大，并且藥劑用量超過160 g/t時(shí)，回收率變化趨勢(shì)也不明顯.原因是當(dāng)捕收劑用量過低時(shí)，將使銅礦物的疏水性差，所以回收率低；當(dāng)捕收劑用量過多時(shí)，將會(huì)使被抑制的硫礦物上浮，影響銅精礦品位[15].綜合考慮，確定丁銨+丁黃的用量為100 g/t.

圖8 捕收劑用量試驗(yàn)

6）精選一石灰用量試驗(yàn).在以上試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行銅精選試驗(yàn)，精選一試驗(yàn)結(jié)果見圖9.可見，隨著石灰用量的增加，銅精礦品位呈上升趨勢(shì)，但超過3 kg/t時(shí)品位不再變化；銅回收率隨著石灰用量的加大呈現(xiàn)出先上升后降低的變化.綜合考慮，確定石灰用量為2.5 kg/t.

圖9 精選一石灰用量試驗(yàn)

7）精選一HT用量試驗(yàn).改變HT用量進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖10.可見，隨著HT用量的增加，銅精礦品位上升.當(dāng)HT用量超過1 kg/t時(shí)，繼續(xù)增加藥劑用量，銅精礦回收率先升高后降低，并且在1.5 kg/t時(shí)達(dá)到最大值.綜合考慮品位和回收率，HT1和HT2的藥劑用量為各1.5 kg/t.

圖10 精選一HT用量試驗(yàn)

8）精選二石灰用量試驗(yàn).改變精選二石灰用量，試驗(yàn)結(jié)果見圖11.可見，隨著石灰用量的增加，銅品位雖呈下降趨勢(shì)，回收率先升后降.因此，選擇石灰用量為900 g/t，此時(shí)精礦中銅品位19.21%，回收率63.27%.

圖11 精選二石灰用量試驗(yàn)

3.4 綜合回收銅、硫、鐵試驗(yàn)

綜合試驗(yàn)工藝流程見圖12，先回收銅，選銅后用硫酸調(diào)pH，再浮硫獲得硫精礦，選硫尾礦用弱磁選（磁場(chǎng)強(qiáng)度0.1 T）回收鐵，實(shí)現(xiàn)鐵、銅、硫的綜合回收，金和銀被富集至銅精礦中回收，試驗(yàn)結(jié)果見表4和表5.可見，最后獲得銅精礦產(chǎn)率9.75%，品位 22.05%，回收率 75.17%，含金 0.97 g/t，含銀 14 g/t.硫精礦產(chǎn)率 30.76%，品位 49.94%，回收率64.23%.鐵精礦產(chǎn)率26.84%，品位60.24%，回收率76.26%.

圖12 閉路試驗(yàn)流程圖

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果/%

表5 銅精礦和硫精礦中金銀化驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 論

1）原礦中 Cu 2.86%，F(xiàn)e 21.2%，S 23.92%，Ag 5.60 g/t，Au少于0.5 g/t.金屬礦物主要有黃銅礦、磁鐵礦、銅藍(lán)、黃鐵礦；非金屬礦物復(fù)雜，以石英、石榴子石為主，還有絹云母等.

2）采用浮選-磁選聯(lián)合工藝，實(shí)現(xiàn)綜合回收Cu、Fe、S，Au和Ag富集于銅精礦中.選銅采用石灰、Na2S、HT、丁銨加丁黃和 2#油.選硫采用 H2SO4，丁黃和2#油浮選.弱磁選回收鐵.

3）工藝指標(biāo)：銅精礦產(chǎn)率9.75%，Cu品位22.05%，回收率75.17%，含金0.97 g/t，含銀14 g/t.硫精礦產(chǎn)率30.76%，S品位49.94%，回收率64.23%.鐵精礦產(chǎn)率26.84%，F(xiàn)e品位60.24%，回收率76.26%.

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