江西某低品位復雜銅鎢多金屬礦石浮選工藝研究

李俊萌

(1.紫金礦業(yè)集團股份有限公司，福建 上杭364200;2.低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點實驗室，福建 上杭364200)

礦產(chǎn)資源是重要的非可再生自然資源，既是人類社會賴以生存和發(fā)展不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實施的資源保證。隨著我國單一富礦資源的不斷開采，貧細雜難選礦的開發(fā)成為趨勢［1-6］。江西某銅鎢多金屬礦床儲量規(guī)模大，礦石礦物種類多，礦物間的嵌布關(guān)系復雜。為了開發(fā)利用該礦產(chǎn)資源，對其進行了浮選工藝研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石物質(zhì)組成

江西某銅鎢復雜多金屬礦石金屬礦物主要為黃銅礦、白鎢礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，有少量的斑銅礦、輝鉬礦、黑鎢礦、錫石、閃鋅礦、毒砂、方鉛礦、輝鉍礦和自然鉍等;非金屬礦物主要為石英，其次為白云母、黑云母、鈉長石，另有少量正長石和綠泥石以及極少量的榍石、螢石、磷灰石、金紅石、鈉鈣長石、鋯石等。對礦石進行化學多元素分析和銅、鎢物相分析，結(jié)果分別見表1、表2 和表3。

表1 礦石主要化學成分分析結(jié)果Table 1 Main chemical composition analysis results of run-of-mine ore %

表2 礦石銅物相分析結(jié)果Table 2 Copper phase analysis results of run-of-mine ore %

表3 礦石鎢物相分析結(jié)果Table 3 Tungsten phase analysis results of run-of-mine ore %

由表1 ～表3 可知:礦石有價元素主要為鎢、銅，硫可綜合回收;原礦銅、鎢品位相對較低，屬低品位金屬礦;礦石中銅主要以硫化銅的形式存在，銅在硫化銅中分布率為96.49%;礦石中鎢主要以白鎢礦的形式存在，鎢在白鎢礦中分布率為95.45%。

1.2 礦石主要礦物嵌布特征

礦石中白鎢礦嵌布粒度較粗，以中粒(即0.074～0.3 mm)、細粒(即0.01 ～0.074 mm)嵌布為主，這兩部分粒級占79.55%;黃銅礦也以中細粒嵌布為主，這兩部分粒級占81.83%，微粒(－0.01 mm)部分占5.58%;黑鎢礦的嵌布粒度最細，以細粒嵌布為主，細粒部分占58.25%，微粒部分占10.25%，但微粒黑鎢礦主要被包裹于白鎢礦中，可以隨白鎢礦一起浮出;黃鐵礦嵌布粒度不均勻，一般為0.02 ～0.15 mm。為查明不同磨礦細度下黃銅礦、白鎢礦和黃鐵礦的解離情況，將原礦磨至不同細度進行單體解離度分析，結(jié)果見圖1。

圖1 黃銅礦、白鎢礦及黃鐵礦單體解離度分析結(jié)果Fig.1 Liberation degree analysis results of chalcopyrite，scheelite and pyrite at different grind fineness

從圖1 可以看出，當磨礦細度為－0.074 mm 占65%時，白鎢礦、黃銅礦的單體解離度達分別為81.15%、81.54%，黃鐵礦的單體解離度已達87%。為了防止產(chǎn)生過磨現(xiàn)象，一段磨礦細度應控制在－0.074 mm占65%左右。

2 試驗方案及試驗藥劑與設備

2.1 試驗方案

礦石中有價元素銅、硫、鎢的品位較低，礦物組成復雜且嵌布粒度較細、共生關(guān)系密切，綜合回收有價金屬難度高?？紤]到原礦中有價元素主要以黃銅礦、黃鐵礦和白鎢礦形式存在，既有硫化礦物，又有氧化礦物，而硫化礦物的天然可浮性優(yōu)于氧化礦物，因此采用圖2 所示銅硫混合浮選—銅硫混合精礦銅硫分離浮選［7-13］、銅硫混合浮選尾礦鎢浮選［13-19］原則流程進行試驗。

圖2 原則流程Fig.2 The principle flowsheet

2.2 試驗藥劑與設備

試驗設備:XMQ－350 ×160 錐形球磨機，XFD 系列單槽浮選機，XFG 系列掛槽浮選機。

試驗藥劑:碳酸鈉、水玻璃、活性炭、石灰、SN －9(乙硫氮)、Z －200、丁基黃藥、乙基黃藥、丁銨黑藥、731 氧化石蠟皂、733 氧化石蠟皂、油酸、BK201、BK204、BK205、2 號油均為工業(yè)純，BK201、BK204、BK205 均為北京礦冶研究總院研發(fā)的起泡劑，S －1201 為江西有色冶金研究院開發(fā)的硫化礦高效抑制劑，W －1201 為江西有色冶金研究院開發(fā)的以改性脂肪酸為主要成分的鎢高效捕收劑。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 磨礦細度影響試驗

磨礦細度是選礦工藝中極其重要的技術(shù)參數(shù)，其對精礦品位、回收率、磨礦段數(shù)、選廠運行成本及投資等均有重要影響。采用圖3 流程考察了磨礦細度對浮選指標的影響，結(jié)果見圖4。

圖3 磨礦細度試驗流程Fig.3 Flowsheet of the grinding fineness

圖4 磨礦細度對浮選指標的影響Fig.4 Effect of grinding fineness on flotation index

由圖4 可見:隨著磨礦細度的提高，銅硫粗精礦銅和硫的品位均逐漸降低，銅和硫的回收率均逐漸提高，損失在銅硫粗精礦中的鎢含量逐漸增加;鎢粗精礦鎢品位隨磨礦細度的提高逐漸降低，鎢回收率逐漸提高。綜合考慮，確定磨礦細度為－0.074 mm 占65%。

3.2 銅硫混合粗選條件試驗

采用圖5 流程進行銅硫混合粗選條件試驗。

圖5 銅硫混合粗選條件試驗流程Fig.5 Flowsheet on copper and sulphur bulk rough flotation

3.2.1 水玻璃用量對銅硫混合粗精礦指標的影響

礦石中存在大量云母等可浮性較好的脈石礦物，因此選擇水玻璃為脈石礦物抑制劑進行試驗。在粗選捕收劑SN －9 用量為30 g/t、起泡劑BK201 為30 g/t 條件下，考察水玻璃用量對銅硫混合粗精礦指標的影響，結(jié)果見圖6。

圖6 水玻璃用量對銅硫混合粗精礦指標的影響Fig.6 Effect of sodium silicate dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

由圖6 可見，添加水玻璃有利于提高銅硫混合粗精礦銅、硫品位，但隨著水玻璃用量的增加，銅硫混合粗精礦銅、硫回收率逐漸降低。綜合考慮，確定水玻璃用量為300 g/t。

3.2.2 SN－9 用量對銅硫混合粗精礦指標的影響

在對SN－9、Z －200、丁基黃藥、乙基黃藥和丁銨黑藥等分別作為銅硫混合浮選捕收劑對比試驗的基礎(chǔ)上，確定SN－9 為銅硫混合浮選捕收劑。在粗選水玻璃用量為300 g/t、BK201 為30 g/t 條件下，考察SN－9用量對銅硫混合粗精礦指標的影響，結(jié)果見圖7。

由圖7 可見:隨著SN －9 用量的增加，銅硫混合粗精礦銅品位和回收率均逐漸降低，硫品位和回收率均逐漸提高;SN －9 用量大于30 g/t 時，隨著SN －9用量的增加，銅硫混合粗精礦指標變化不明顯。綜合考慮，確定SN－9 粗選用量為30 g/t。

圖7 SN－9 用量對銅硫混合粗精礦指標的影響Fig.7 Effect of SN-9 dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

3.2.3 BK201 用量對銅硫混合粗精礦指標的影響

在對BK201、BK204、BK205、2 號油等分別作為銅硫混合浮選起泡劑對比試驗的基礎(chǔ)上，選擇BK201為銅硫混合浮選起泡劑。在粗選水玻璃用量為300 g/t、SN－9 為30 g/t 條件下，考察BK201 粗選用量對銅硫混合粗精礦指標的影響，結(jié)果見圖8。

圖8 BK201 用量對銅硫混合粗精礦指標的影響Fig.8 Effect of BK201 dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

由圖8 可見，隨著BK201 用量的逐漸增加，銅硫混合粗精礦銅、硫品位逐漸降低，銅、硫回收率逐漸提高。綜合考慮，確定BK201 粗選用量為30 g/t。

3.3 銅硫分離粗選條件試驗

浮銅抑硫是銅硫分離的重要原則，對原礦經(jīng)2 粗3精2 掃閉路浮選獲得的銅硫混合精礦進行銅硫分離粗選，為降低銅硫混合浮選過程添加的藥劑對銅硫分離浮選指標的影響，首先采用活性炭進行脫藥處理，銅硫分離粗選條件試驗流程見圖9(藥劑用量均對原礦計)。

圖9 銅硫分離粗選條件試驗流程Fig.9 Flowsheet on copper and sulphur rough separation flotation

3.3.1 石灰用量對銅粗精礦指標的影響

在Z－200 用量為40 g/t 條件下，考察石灰用量對銅硫分離粗選銅粗精礦指標的影響，結(jié)果見圖10。

圖10 石灰用量對銅粗精礦指標的影響Fig.10 Effect of lime dosage on copper rough concentrate index

由圖10 可見，隨著石灰用量的增加，銅粗精礦銅品位先升高后小幅下降，銅回收率逐漸降低。綜合考慮，選擇石灰用量為600 g/t。

3.3.2 Z－200 用量對銅粗精礦指標的影響

在石灰用量為600 g/t 條件下，考察Z－200 用量對銅粗精礦指標的影響，結(jié)果見圖11。

圖11 Z－200 用量對銅粗精礦指標的影響Fig.11 Effect of Z-200 dosage on copper rough concentrate index

由圖11 可見，隨著Z －200 用量的增加，銅粗精礦銅品位逐漸降低，銅回收率逐漸提高。綜合考慮，選擇Z－200 用量為40 g/t。

3.4 鎢粗選條件試驗

礦石中方解石、螢石、輝石、石榴子石等與白鎢礦可浮性相近。為了強化鎢礦物浮選并有效抑制脈石礦物，在鎢浮選時添加適宜的pH 調(diào)整劑和抑制劑。對原礦經(jīng)2 粗3 精2 掃閉路浮選獲得的銅硫混合浮選尾礦進行鎢粗選條件試驗，試驗流程見圖12(藥劑用量均對原礦計)。

3.4.1 碳酸鈉用量對鎢粗精礦指標的影響

碳酸鈉不但可以調(diào)節(jié)礦漿pH，還能與礦漿中Ca2+、Mg2+等重金屬離子反應產(chǎn)生沉淀，降低其對浮選的不利影響，強化水玻璃對脈石礦物的抑制作用。在水玻璃用量為4.5 kg/t、W －1205 為500 g/t 條件下，考察碳酸鈉用量對鎢粗精礦指標的影響，結(jié)果見圖13。

圖12 鎢粗選條件試驗流程Fig.12 Flowsheet of tungsten rough flotation

圖13 碳酸鈉用量對鎢粗精礦指標的影響Fig.13 Effect of sodium carbonate dosage on tungsten rough concentrate index

由圖13 可見，隨著碳酸鈉用量的增加，鎢粗精礦WO3品位逐漸降低，WO3作業(yè)回收率逐漸提高。綜合考慮，確定碳酸鈉用量為1.5 kg/t。

3.4.2 水玻璃用量對鎢粗精礦指標的影響

水玻璃是白鎢礦浮選最常用的抑制劑，也是礦泥的分散劑。在碳酸鈉用量為1.5 kg/t、W－1205 用量為500 g/t 條件下，考察水玻璃用量對鎢粗精礦指標的影響，結(jié)果見圖14。

圖14 水玻璃用量對鎢粗精礦指標的影響Fig.14 Effect of sodium silicate dosage on tungsten rough concentrate index

由圖14 可見，隨著水玻璃用量的增加，鎢粗精礦WO3品位逐漸提高，WO3作業(yè)回收率逐漸降低。綜合考慮，確定水玻璃用量為4.5 kg/t。

3.4.3 捕收劑對鎢粗精礦指標的影響

在對731 氧化石蠟皂、733 氧化石蠟皂、W －1205、油酸等分別作為鎢粗選捕收劑對比試驗的基礎(chǔ)上，選擇W－125 為捕收劑進行試驗。在碳酸鈉用量為1.5 kg/t、水玻璃為4 kg/t 條件下，考察W －1205用量對鎢粗精礦指標的影響，結(jié)果見圖15。

圖15 W－1205 用量對鎢粗精礦指標的影響Fig.15 Effect of W-1205 dosage on tungsten rough concentrate index

由圖15 可見，隨著捕收劑W －1205 用量的增加，鎢粗精礦WO3品位逐漸降低，WO3作業(yè)回收率逐漸提高。綜合考慮，選擇W－1205 用量為500 g/t。

3.5 水玻璃用量對鎢加溫粗選精礦指標的影響

對銅硫混合浮選尾礦經(jīng)1 粗3 精3 掃開路精選獲得的鎢初選精礦進行常溫再選與加溫再選的對比試驗。結(jié)果表明，在回收率相差不多的情況下，加溫再選獲得的鎢精礦鎢品位較常溫再選高約10 個百分點，因此，選擇采用加溫再選(溫度為90 ℃)流程進行試驗。在S －1201 用量為200 g/t、W －1205 用量為50 g/t 條件下(藥劑用量均對原礦計)，考察水玻璃用量對鎢加溫粗選指標的影響，結(jié)果見圖16。

圖16 鎢加溫粗選水玻璃用量試驗結(jié)果Fig.16 Effect of sodium silicate dosage for scheelite rough flotation by warming

由圖16 可見，隨著水玻璃用量的增加，鎢加溫粗選精礦WO3品位逐漸提高，WO3作業(yè)回收率逐漸降低。綜合考慮，選擇水玻璃用量為3 kg/t。

3.6 閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上，采用圖17 流程進行浮選閉路試驗，結(jié)果見表4。

表4 表明，閉路試驗可以獲得銅品位為24.13%、銅回收率為68.90% 的銅精礦，硫品位為36.15%、硫回收率為60.77%的硫精礦，WO3品位為62.24%、WO3回收率為73.68%的鎢精礦，礦石中有價元素銅、硫、鎢均得到了有效回收。

圖17 閉路試驗流程Fig.17 Flowsheet of closed-circuit test

表4 閉路試驗結(jié)果Table 4 The results of closed-circuit test %

4 結(jié) 語

(1)江西某銅鎢復雜多金屬礦石銅品位為0.11%、硫品位為1.16%、WO3含量為0.22%。礦石金屬礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、白鎢礦等，脈石礦物主要有白云母、黑云母、鈉長石等。礦石中白鎢礦、黃銅礦均以中細粒嵌布為主，白鎢礦在0.01 ～0.3 mm粒級占79.55%，黃銅礦在0.01 ～0.03 mm 粒級占81.83%。

(2)原礦磨細至－0.074 mm 占65%，以水玻璃為抑制劑、SN－9 為捕收劑、BK201 為起泡劑經(jīng)2 粗3 精2 掃銅硫混合浮選，混合浮選精礦以石灰為抑制劑、Z－200 為捕收劑經(jīng)1 粗4 精2 掃銅硫分離浮選，混合浮選尾礦以碳酸鈉為調(diào)整劑、水玻璃為抑制劑、W－1205 為捕收劑經(jīng)1 粗3 精3 掃鎢常溫浮選，常溫浮選精礦經(jīng)1 粗5 精2 掃鎢加溫(90 ℃)浮選閉路試驗，獲得的銅精礦銅品位為24.13%、回收率為68.90%，硫精礦硫品位為36.15%、回收率為60.77%，鎢精礦WO3品位為62.24%、回收率為73.68%，閉路試驗選別指標較好，可以作為該銅鎢多金屬礦開發(fā)利用的技術(shù)依據(jù)，對同類型多金屬礦的選礦工藝確定具有借鑒意義。

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