大寶山難選銅硫礦石選礦新工藝研究

喻連香 邱顯揚 邱冠周 王海東 劉 聰 鐘國建

(1. 中南大學資源加工與生物工程學院，湖南 長沙410083;2. 廣州有色金屬研究院，廣東 廣州510651;3. 稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東 廣州510651;4. 廣東省大寶山礦業(yè)有限公司，廣東 韶關512100)

目前銅硫分選最主要的選礦方法為浮選［1］，根據(jù)不同礦石性質(zhì)采用不同的浮選流程，如優(yōu)先浮選、混合—分離浮選、等可浮等［2-5］，采用這些單一浮選流程處理礦石性質(zhì)較簡單的銅硫礦，其選別指標較好;但處理復雜難選的銅硫礦，其效果不盡理想。廣東大寶山銅硫礦早期采出礦石性質(zhì)較簡單，原礦中銅含量大于1%，伴生硫主要以黃鐵礦形式存在，采用混合—分離浮選工藝能獲得銅、硫精礦回收率均在85%以上的合格銅、硫精礦產(chǎn)品;但近年來由于采出礦石性質(zhì)復雜，原礦銅品位降低至0.5%左右，銅礦物嵌布粒度較細，原礦磁黃鐵礦含量增加，六方晶系和單斜晶系磁黃鐵礦均有，且單斜磁黃鐵礦的可浮性與銅礦物接近［6］，在銅浮選時易進入銅精礦中嚴重干擾選銅指標，導致采用原混合—分離浮選流程處理該銅硫礦石，銅、硫選別指標較差。選廠為了保證銅精礦的質(zhì)量，把原混合—分離浮選流程改為優(yōu)先浮選流程，并在浮銅時加入大量石灰抑制硫鐵礦，從而使硫礦物的可浮性變差，硫精礦硫回收率由原來的70%降至45% 左右，同時銅精礦銅品位還達不到18%的合格產(chǎn)品要求，銅硫分離不理想。本研究針對該選廠面臨的問題，對含復雜磁黃鐵礦銅硫礦石進行選礦新工藝研究，以尋求該難選銅硫礦石銅硫高效分選的選礦工藝。

1 礦石性質(zhì)

廣東省大寶山銅硫礦石礦物組成復雜，主要有價礦物為黃銅礦、黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦，有少量的銅藍和含鋅黝銅礦，脈石礦物主要為石英、絹云母、綠泥石、石榴石、透輝石等。對礦石進行化學多元素分析，結果見表1。

表1 礦石化學多元素分析結果Table 1 Chemical composition analysis results of the ore %

表1 表明，礦石銅含量較低，僅0.50%，伴生硫含量較高，為18.13%，在回收銅時應考慮綜合回收硫。

工藝礦物學研究查明:①礦石中黃銅礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦及脈石礦物的嵌布關系復雜，與磁黃鐵礦嵌布關系尤其密切。②礦石中以黃銅礦形式存在的銅占總銅的83.12%，以銅藍和含鋅黝銅礦形式存在的銅分別占總銅的4.92%、0.61%，分散于磁黃鐵礦、黃鐵礦、褐鐵礦中的銅占總銅的5.82%，分散于脈石礦物中的銅占總銅的5.53%。③黃銅礦嵌布粒度較細，磨細至－0.074 mm 占72.84%時，黃銅礦單體解離度為85.52% 左右，磨細至－ 0.074 mm 占80.10%時，黃銅礦單體解離度為92.87%，即磨細至－0.074 mm 占80%以上，才能實現(xiàn)黃銅礦基本單體解離。④礦石中磁黃鐵礦易氧化，以單斜磁黃鐵礦與六方磁黃鐵礦存在的比例約為3∶ 7;單斜磁黃鐵礦富硫貧鐵，在磁場中易被磁化［7］且具有可浮性;六方磁黃鐵礦具有順磁性，其磁化場強及可浮性隨含硫量變化而變化，具有上浮率參差不齊的特性。因此，礦石中磁黃鐵礦的存在對銅硫分離浮選干擾很大，僅通過常規(guī)單一浮選法處理，難以實現(xiàn)黃銅礦與硫鐵礦的有效分離。

2 試驗結果及討論

2.1 磨礦細度對銅粗精礦指標的影響

采用圖1 所示1 粗1 掃浮選流程，在石灰用量為6 000 g/t，調(diào)整劑亞硫酸鈉用量為750 g/t，捕收劑DY－2 粗選用量為75 g/t、掃選用量為15 g/t 條件下，考察不同磨礦細度對銅粗精礦指標的影響，結果見圖2。

圖1 銅浮選條件試驗流程Fig.1 Flowsheet for copper flotation process

圖2 磨礦細度對銅粗精礦指標的影響Fig.2 Effect of grinding fineness on copper rough concentrate index

由圖2 可知:隨著磨礦細度的提高，銅粗精礦銅回收率不斷提高，銅品位呈下降趨勢;磨礦細度為－0.074 mm占80.10%時，可得到銅品位為4.17%、回收率為86.43%的銅粗精礦，銅綜合選別指標較好。且單體解離度測定表明，在磨礦細度為－0.074 mm 占80.10%時，銅礦物單體解離度可達92.87%。因此確定磨礦細度為－0.074 mm 占80.10%。

2.2 藥劑種類對銅粗精礦指標的影響

2.2.1 捕收劑種類對銅粗精礦指標的影響

采用圖1 所示流程，在磨礦細度為－0.074 mm占80.10%、石灰用量為6 000 g/t、亞硫酸鈉用量為750 g/t 條件下，進行捕收劑種類試驗(捕收劑用量均為各捕收劑用量探索試驗確定的最佳用量;添加2 號油時，其粗選用量均為36 g/t、掃選用量均為18 g/t)，結果見表2。

表2 表明，5 種捕收劑的銅粗精礦銅回收率均在84%左右，但不同捕收劑對銅的選擇性捕收效果不同，使用DY－2 時，銅粗精礦銅品位最高，說明DY－2 選擇性較好。因此，確定DY－2 為銅浮選捕收劑。

表2 捕收劑種類試驗結果Table 2 Test results on different collectors

2.2.2 調(diào)整劑種類對銅粗精礦指標的影響

采用圖1 所示流程，在磨礦細度為－0.074 mm占80.10%，石灰用量為6 000 g/t，DY －2 粗選用量為75 g/t、掃選用量為15 g/t 條件下，考察粗選單獨使用石灰和石灰分別與水玻璃、氯化胺、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉等調(diào)整劑組合使用(僅石灰加入磨機中)對銅粗精礦指標的影響，結果見表3。

表3 調(diào)整劑種類試驗結果Table 3 Test results on different regulators

表3 表明，采用幾種調(diào)整劑與石灰組合使用時銅粗精礦銅品位均比單用石灰高，采用亞硫酸鈉與石灰組合使用所得銅粗精礦銅回收率最高。綜合考慮，采用亞硫酸鈉與石灰組合使用作為調(diào)整劑。

2.3 藥劑用量對銅粗精礦指標的影響

2.3.1 石灰用量對銅粗精礦指標的影響

石灰在溶液中電離產(chǎn)生OH－，OH－可在黃鐵礦表面生成親水性的Fe(OH)3薄膜，阻礙捕收劑對黃鐵礦的吸附，從而抑制黃鐵礦。另一方面，OH－能和礦漿中的部分重金屬離子生成沉淀，減少藥劑消耗。但石灰用量過高時，會對黃銅礦產(chǎn)生抑制作用，并且被過量石灰抑制過的硫鐵礦浮游性變差，不利于后續(xù)選硫作業(yè)硫的回收。為確定合適的石灰用量，在磨礦細度為－0.074 mm 占80.10%，亞硫酸鈉用量為750 g/t，DY－2 粗選用量為75 g/t、掃選用量為15 g/t 條件下，考察了石灰用量對銅粗精礦標的影響，結果見圖3。

圖3 石灰用量對銅粗精礦指標的影響Fig.3 Effect of lime dosage on copper rough concentrate index

圖3 表明:隨著石灰用量的增加，銅粗精礦銅品位提高，銅回收率降低;石灰用量大于6 000 g/t 時，隨石灰用量增加，銅粗精礦銅品位提高幅度變小，銅回收率顯著下降。綜合考慮，確定石灰用量為6 000 g/t。

2.3.2 亞硫酸鈉用量對銅粗精礦指標的影響

在磨礦細度為－0.074 mm 占80.10%，石灰用量為6 000 g/t，DY－2 粗選用量為75 g/t、掃選用量為15 g/t 條件下，考察亞硫酸鈉用量對銅粗精礦指標的影響，結果見圖4。

圖4 亞硫酸鈉用量對銅粗精礦指標的影響Fig.4 Effect of sodium sulfite dos copper rough concentrate index

由圖4 可知:隨著亞硫酸鈉用量的增加，銅粗精礦銅回收率小幅降低，銅品位提高，說明亞硫酸鈉與石灰配合使用，在不影響銅回收率的情況下能有效抑制硫鐵礦;當亞硫酸鈉用量增加至750 g/t 時，銅粗精礦銅品位隨亞硫酸鈉用量增加提高不明顯。綜合考慮，確定亞硫酸鈉用量為750 g/t。

2.3.3 DY－2 用量對銅粗精礦指標的影響

在磨礦細度為－0.074 mm 占80.10%、亞硫酸鈉用量為750 g/t、石灰用量為6 000 g/t、DY－2 掃選用量為15 g/t 條件下，進行DY－2 粗選用量試驗，結果見圖5。

圖5 DY－2 用量對銅粗精礦指標的影響Fig.5 Effect of DY-2 dosage on copper rough concentrate index

從圖5 可知:隨著粗選DY－2 用量的增加，銅粗精礦銅回收率提高，銅品位降低。綜合考慮，確定DY－2 粗選用量為75 g/t。

2.4 銅精選流程對銅精礦指標的影響

礦石中可浮性與黃銅礦相近的磁黃鐵礦在銅浮選時進入銅精礦中，會降低銅精礦質(zhì)量，且采用常規(guī)浮選流程精選銅，銅硫較難分離。因此，本研究在活性炭加入量為167 g/t 條件下將銅粗選精礦再磨至－0.074 mm占90%以脫除部分銅粗選藥劑影響的情況下，進行了銅粗選精礦直接浮選精選流程和銅粗選精礦經(jīng)磁選—浮選精選流程對銅精礦指標的影響對比試驗(磁選試驗采用ZCT －0403 型筒式磁選機)，試驗流程見圖6，結果見表4。

表4 表明:銅粗選精礦再磨脫藥后直接采用浮選方法精選銅，獲得的銅精礦銅品位為16.05%、對原礦回收率為68.72%，銅精礦銅品位難以達到18%的要求;采用磁選—浮選流程處理銅粗選精礦，在浮選前先通過磁選脫除具有磁性且可浮性較好的磁黃鐵礦，磁選尾礦再經(jīng)3 次銅精選，獲得的銅精礦銅品位為19.67%、對原礦回收率為70.61%。對銅粗選精礦直接浮選精選所得銅精礦進行分析表明，其磁黃鐵礦含量達28%，說明部分可浮性好且具有磁性的磁黃鐵礦進入到銅精礦中。因此，采用磁選—浮選流程進行銅精選。

圖6 銅精選試驗流程Fig.6 Flowsheet for copper cleaning flotation

表4 不同精選流程對銅精礦指標的影響Table 4 Effect of different cleaning flowsheet on copper concentrate index

2.5 丁黃藥用量對硫精礦指標的影響

圖7 硫浮選試驗流程Fig.7 Flowsheet for sulfur flotation

圖8 丁黃藥用量對硫精礦指標的影響Fig.8 Effect of butyl xanthate dosage on sulfur concentrate index

采用圖7 流程對1 粗2 掃銅浮選所得尾礦進行硫浮選丁基黃藥總用量試驗(丁基黃藥總用量按9∶4 的比例分配到粗選和掃選作業(yè)中)，結果見圖8。圖8 結果表明，隨著丁基黃藥總用量的增加，硫精礦硫品位變化不明顯，硫回收率逐漸提高，但提高幅度逐漸變小。綜合考慮，確定丁基黃藥總用量為65 g/t(粗選45 g/t、掃選20 g/t)。

2.6 閉路流程試驗

在條件試驗的基礎上采用圖9 流程進行了銅硫浮選閉路試驗，結果見表5。

圖9 閉路浮選試驗流程Fig.9 Closed-circuit flotation test flowsheet

表5 閉路試驗結果Table 5 Closed-circuit test results %

表5 表明，閉路試驗可以獲得含銅18.57%、回收率80.26%的合格銅精礦和硫品位為45.35%、回收率為87.12%的硫精礦，銅硫得到有效分離。

3 結 論

(1)大寶山銅硫礦石銅品位低，主要金屬礦物黃銅礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦等嵌布關系復雜，且嵌布粒度細。磁黃鐵礦主要呈單斜磁黃鐵礦、六方磁黃鐵礦兩種晶型存在，單斜磁黃鐵礦富硫貧鐵，在磁場中易被磁化且可浮性好，六方磁黃鐵礦具有順磁性，其磁化場強及可浮性隨含硫量變化而變化，采用單一浮選方法處理該礦石難以獲得較好的銅硫分離指標。

(2)原礦磨細至－0.074 mm 占80.10%，經(jīng)1 粗3 掃銅浮選，粗選精礦再磨至－0.074 mm 占90%經(jīng)磁選脫除磁黃鐵礦，非磁性產(chǎn)品經(jīng)3 次銅精選，可以獲得含銅18.57%、回收率80.26%的合格銅精礦，浮銅尾礦經(jīng)1 粗1 掃硫浮選，與磁性產(chǎn)品合并后可以獲得硫品位為45.35%、回收率為87.12%的硫精礦，銅硫得到有效分離。

［1］ 李志章，徐曉軍. 銅選礦工藝發(fā)展評述［J］. 銅業(yè)工程，2000(1):16-19.

Li Zhizhang，Xu Xiaojun. Reviews on the development of copper beneficiating metallurgy［J］. Copper Engineering，2000(1):16-19.

［2］ 吳熙群，李成必，何國勇，等. 提高銅硫礦石銅選礦指標的有效途徑［J］. 有色金屬，2005(1):1-6.

Wu Xiqun，Li Chengbi，He Guoyong，et al. Ways of improving copper indexes of Cu-S ores［J］. Non-ferrous Metals，2005(1):1-6.

［3］ 李彩琴，孫春寶，李紹英，等. 某低品位銅鉬礦石混浮捕收劑替代試驗［J］. 金屬礦山，2013(11):77-80.

Li Caiqin，Sun Chunbao，Li Shaoying，et al. Research on flotation of a low grade copper-molybdenum ore with a new collector instead of kerosene［J］. Metal Mine，2013(11):77-80.

［4］ 李福蘭，胡保栓，孫運禮，等. 陜西某低品位銅鉛鋅硫化礦石選礦試驗［J］. 金屬礦山，2013(11):60-63.

Li Fulan，Hu Baoshuan，Sun Yunli，et al. Beneficiation test of a low grade copper-lead-zinc sulfide ore in Shaanxi［J］. Metal Mine，2013(11):60-63.

［5］ 遲曉鵬，王紀鎮(zhèn)，鄧海波，等. 銅鉛分離新型鉛抑制劑研究［J］.金屬礦山，2013(11):56-59.

Chi Xiaopeng，Wang Jizhen，Deng Haibo，et al. Study on a new type lead depressant for copper and lead separation［J］. Metal Mine，2013(11):56-59.

［6］ 崔毅琦，童 雄，周慶華，等. 國內(nèi)外磁黃鐵礦浮選的研究概況［J］. 金屬礦山，2005(5):24-26.

Cui Yiqi，Tong Xiong，Zhou Qinghua，et al. Survey of research on pyrrhotite flotation both at home and abroad［J］. Metal Mine，2005(5):24-26.

［7］ 孫炳泉. 影響磁黃鐵礦可浮性因素的探討［J］. 安徽冶金，1991(1):29-33.

Sun Bingquan. Discussion of influencing factors on the flotability of magnetic pyrite［J］. Anhui Metallurgy，1991(1):29-33.