某選鐵尾礦低堿度銅硫分離試驗研究*

趙迎鋒，王 瀾，王禮平

（1.江西銅業(yè)集團有限公司 永平銅礦，江西 上饒 334506；2.江西理工大學 資源與環(huán)境工程學院，江西 贛州 341000）

1 引言

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，對各種金屬的需求也在不斷增加，然而礦產(chǎn)資源儲量有限、不可再生，單一、易選的富礦不斷減少，共生復(fù)雜、難選的貧礦不斷增加，對尾礦的綜合回收利用顯得尤為重要［1-3］。某選鐵尾礦中可回收的礦物主要為黃銅礦和黃鐵礦，長期以來，該鐵礦采用：優(yōu)先磁選鐵—鐵尾銅硫混浮—精礦再磨分選工藝，添加大量石灰維持高pH進行銅硫分離［4-5］。該高堿工藝雖可獲得合格的銅精礦，但生產(chǎn)過程中因石灰用量大，存在廢水難排、精礦難慮，管道易堵等難題［6］。

本研究利用低堿度銅硫分離技術(shù)［7］，采用新型高效抑制劑代替大部分傳統(tǒng)添加的石灰，在低堿度條件下實現(xiàn)該鐵礦的銅硫礦物分離。通過一系列的工藝條件篩選和試驗研究，試驗指標完全符合要求。

2 礦石性質(zhì)

2.1 礦物成分

礦石中可利用礦物為磁鐵礦，存在少量赤鐵礦、褐鐵礦、磁赤鐵礦及鏡鐵礦等。黃鐵礦和黃銅礦是主要回收利用的礦物。礦石中還有微量鐵閃鋅礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝銅礦、蘭輝銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、毒砂、硫砷鈷礦、白鐵礦、銀金礦等。脈石礦物成份復(fù)雜，以長石—石英、綠泥石—綠云母、透輝石、透閃石—陽起石等為主，其次為各種碳酸鹽礦物，還有少量石榴石、綠簾石、電氣石、石膏等［7-8］。混入圍巖主要為泥質(zhì)粉砂巖。

從礦物成份分析，該礦主要有用元素是Fe，可供綜合回收利用的有Cu、S、Au和Ag。

2.2 原礦多元素分析

原礦多元素分析見表1。

2.3 原礦粒度分析

原礦粒度分析結(jié)果見表2。

表1 原礦多元素分析 %

表2 原礦粒度分析結(jié)果 %

3 選別方案及試驗設(shè)備

3.1 選別方案

該試驗主要回收元素為銅跟硫，黃鐵礦和黃銅礦是主要回收利用的礦物。脈石礦物成份復(fù)雜，且黃銅礦嵌布粒度較為復(fù)雜，為了提高銅硫回收率和銅精礦品位，采用“銅硫混浮—銅硫分離”的流程。

3.2 試驗藥劑及設(shè)備

設(shè)備：SP-60×100 顎式破碎機，XPS-φ150×150 輥式破碎機， XMQ240×90 錐形球磨機 ，φ200標準篩振篩機， XFD、XFG系列浮選機。

藥劑：乙黃藥，丁銨，SN-9#，Z-200，Na2CO3，DS，水玻璃，石灰，DT-4#，起泡劑F111。試驗用水采用試驗室自來水。

DS單寧酸與檸檬酸的混合藥劑，主要抑制硅酸鹽礦物。DT-4#為改性后的腐植酸鈉，其堿性要比腐植酸鈉弱很多，主要用于抑制鐵礦物，但對硫也具有一定的抑制作用。

4 試驗結(jié)果及結(jié)論

4.1 混浮捕收劑種類篩選試驗

混合浮選的好壞，牽涉到整個試驗的銅硫分選指標。為了探求最佳的混浮效果，進行了混浮捕收劑的種類探索試驗，對原礦采用兩次粗選比較浮選效果，組合捕收劑用量為100mL，比例為1∶1，粗選二時藥量減半，抑制劑使用醋酸鈉，起泡劑F111。試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖2。

由圖2所示可知，混浮捕收劑在條件相同時，回收率以乙黃藥+丁銨黑藥組合效果較好，均在80以上；品位以乙黃藥+SN-9#，乙黃藥+Z-200，SN-9#這三種較高，但回收率較差。乙黃藥+丁銨黑藥組合時選別效果為好。此時，銅粗選回收率最高，尾礦金屬損失最小。

圖1 混合浮選條件試驗流程

圖2 混浮捕收劑種類對銅浮選的影響

4.2 混浮捕收劑乙黃+丁銨用量試驗

通過浮選捕收劑種類試驗確定乙黃+丁銨的浮選效果較好，控制其他條件一致下，乙黃和丁銨的用量比例控制為1∶1，通過改變藥劑總量探索用量對浮選效果的影響，試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 銅硫混浮時捕收劑用量對銅浮選的影響

捕收劑用量從50g/t增加至200g/t，銅品位呈下降趨勢，回收率從50%增加至88.87%后下降，為保證銅的回收率有保證，尾礦金屬量損失量降低選擇組合捕收劑用量以乙黃+丁銨為50+50（g/t）為好。

4.3 混浮SN-9#捕收劑比較試驗

為了比較所選組合捕收劑與現(xiàn)場使用SN-9#捕收劑的選別效果，進行混浮SN-9#捕收劑用量試驗，試驗流程同混浮捕收劑乙黃+丁銨用量試驗。

試驗結(jié)果如圖4所示。隨著SN-9#用量的增加，銅回收率呈增長趨勢。但當SN-9#用量增加到一定量后，銅的回收率不升反降。從總體上說，SN-9#的捕收能力較組合藥劑差，尾礦中銅損失偏高。

圖4 SN-9#捕收劑用量對銅浮選的影響

4.4 混合浮選調(diào)整劑種類篩選試驗

固定混浮捕收劑乙黃+丁銨為50+50（g/t），起泡劑F111，進行調(diào)整劑種類篩選試驗，試驗流程如圖1，試驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 混浮調(diào)整劑種類對銅浮選的影響

試驗結(jié)果顯示，DS對硫的抑制效果最好，所得到的銅品位最高，但回收率較低；Na2CO3對銅的回收率較好，但銅的品位不高，綜合比較Na2CO3的效果較為合理。

4.5 混浮調(diào)整劑用量試驗

試驗條件與混合浮選調(diào)整劑種類篩選試驗一致，選用抑制劑Na2CO3并進行用量試驗試驗，結(jié)果如圖6所示。銅的品位和回收率隨著Na2CO3均為先增加后下降，效果較為明顯，此時用量為1500g/t時，銅的品位和回收率達到最高，效果明顯。

圖6 混合浮選調(diào)整劑Na2CO3用量對銅浮選的影響

4.6 混合浮選流程試驗

通過以上條件試驗確定了捕收劑以乙黃+丁銨為50+50（g/t）、調(diào)整劑Na2CO31500g/t、起泡劑為F111的浮選藥劑制度；試驗混合浮選流程采用一粗兩精兩掃試驗流程，粗精礦空白精選2次，尾礦掃選2次，掃選一精礦與粗精礦進入精選一選別。試驗最終結(jié)果為混精礦銅品位3.25%，銅回收率70.99%；尾礦銅品位0.031%，銅回收率11.06%。試驗混合浮選流程見圖7，試驗結(jié)果見表3。

圖7 混合浮選試驗流程

表3 混合浮選流程試驗結(jié)果 %

4.7 混精再磨細度測定試驗

混精再磨對提高浮選指標有現(xiàn)實指導意義，銅混精指標可以得到顯著提高，再磨之后進行分級。通過小筒再磨、中筒再磨、不磨三種形式比較磨礦效率，最終實驗結(jié)果表明中筒再磨磨礦效率最高，在磨礦時間為12min下，-320目占比82.78%。因此，只有采用中筒再磨，才能達到混精再磨細度要求。混精再磨細度測定試驗流程見圖8，再磨細度測定結(jié)果見圖9。

確定中筒再磨形式，再進行磨礦時間的確定。因為本試驗研究要求不改變現(xiàn)場的工藝流程和設(shè)備，所以根據(jù)再磨細度-320目占80%左右的要求，確定實驗室的再磨時間為11min30s?；炀倌ツサV曲線見圖10。

圖8 混精再磨細度測定流程

圖9 混精再磨磨礦細度測定結(jié)果

圖10 混精再磨磨礦曲線圖

4.8 混精銅硫分離抑制劑種類篩選試驗

探究低堿度銅硫分離的工藝條件，針對銅硫分離抑制劑種類進行了篩選試驗。試驗流程增加再磨工藝，抑制劑加入銅粗選中抑硫，試驗流程見圖11。試驗結(jié)果顯示，石灰、石灰+ DT-4#、DT-4#、石灰+DS四種不同實驗條件下，試驗指標顯示石灰、DT-4#、石灰+ DT-4#都能夠很好地進行銅硫分離，但從選擇低堿度及綜合技術(shù)經(jīng)濟分析，銅硫分離抑制劑還是以組合抑制劑石灰+ DT-4#為好。此時，銅粗精礦品位適中，銅的回收率最高，達到74.10%。試驗結(jié)果見圖12。

圖11 混精銅硫分離試驗流程

4.9 低堿度銅硫分離組合抑制劑用量試驗

選擇具有低堿效果的組合抑制劑石灰+ DT-4#，對銅的浮選回收效果顯著，需要進一步探究該組合抑制劑用量試驗，試驗流程如圖11，其他試驗條件不變，改變組合抑制劑石灰+ DT-4#的用量，試驗結(jié)果如圖13，隨著抑制劑用量增加，銅品位由9.28%增至12.55%，得到顯著提高，銅的回收率較為穩(wěn)定，都在70%左右，其中組合抑制劑石灰+ DT-4#用量為1000+700（g/t）時效果最佳，品位和回收率最高。

圖12 混精銅硫分離抑制劑種類對銅浮選的影響

圖13 銅硫分離組合抑制劑用量對銅浮選的影響

4.10 低堿度銅硫分離組合抑制劑用量優(yōu)化試驗

通過上個試驗確定組合抑制劑石灰+ DT-4#用量為1000+700（g/t），維持石灰量不變，改變DT-4#用量進一步優(yōu)化藥劑用量制度，其他試驗條件基本不變，結(jié)果顯示，隨著DT-4#用量增加銅品位逐步下降，但變化不大；銅回收率先增后降，回收率最高為73.54%，綜合考慮組合抑制劑優(yōu)化試驗，選擇石灰+ DT-4#用量以1000+700(g/t)時為好。組合抑制劑用量優(yōu)化試驗結(jié)果如圖14。

圖14 組合抑制劑用量對銅浮選的影響

4.11 銅硫分離粗精礦精選試驗

經(jīng)過條件試驗，初步確定了以捕收劑以乙黃+丁銨為50+50（g/t）、調(diào)整劑Na2CO3 1500g/t、抑制劑石灰+DT-4#1000+700(g/t)、起泡劑為F111的銅硫分離制度，并增加了粗精礦再磨工藝，最后實驗結(jié)果銅品位25.10%，銅回收率59.62%，尾礦銅品位0.036%，銅損失率為13.50%。銅粗精礦精選試驗流程見圖15，試驗結(jié)果如表4。

圖15 銅粗精礦精選試驗流程

表4 銅粗精礦精選試驗結(jié)果 %

4.12 低堿度銅硫分離開路流程試驗

通過前一銅硫分離粗精礦精選試驗，確定了2次混浮粗選，粗一尾礦2次掃選，粗二精礦再磨；再進行銅硫分離，銅粗精礦精選2次，硫精礦精選1次的混合浮選流程，低堿度銅硫分離開路試驗流程見圖16，試驗結(jié)果如表5。

圖16 低堿度銅硫分離開路試驗流程

表5 開路流程試驗結(jié)果 %

試驗結(jié)果顯示，銅精礦品位26.76%，回收率57.82%；硫精礦銅品位0.09%，尾礦銅品位0.037%。在原礦品位較低的情況下，得到的銅浮選指標較好，達到合格產(chǎn)品要求。

4.13 低堿度銅硫分離閉路流程試驗

經(jīng)過上述條件試驗的探索和開路試驗流程后，進行全流程閉路試驗，閉路試驗流程見圖17，閉路流程試驗結(jié)果見表6。

流程采用混合浮選流程原則，1次粗選，尾礦掃選2次，粗精礦再選，進入低堿度銅硫分離，精選2次得到銅精礦，尾礦進行硫精選1次得到硫精礦。最終銅精礦銅品位26.68%，回收率80.39%；硫精礦品位47.68%，回收率74.82%。

圖17 低堿度銅硫分離閉路試驗流程

圖18 閉路試驗數(shù)質(zhì)量流程圖

表6 低堿度銅硫分離閉路流程試驗結(jié)果 %

5 結(jié)論

（1）礦石中可利用礦物為磁鐵礦，存在少量赤鐵礦、褐鐵礦、磁赤鐵礦及鏡鐵礦等。黃鐵礦和黃銅礦是主要回收利用的礦物。礦石中還有微量鐵閃鋅礦、閃鋅礦、方鉛礦、輝銅礦、蘭輝銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、毒砂、硫砷鈷礦、白鐵礦、銀金礦等 。

（2）該試驗主要回收元素為銅跟硫，黃鐵礦和黃銅礦是主要回收利用的礦物。脈石礦物成份復(fù)雜，且黃銅礦嵌布粒度較為復(fù)雜，為了提高銅硫回收率和銅精礦品位，采用“銅硫混浮—銅硫分離”的流程。

（3）經(jīng)過1次粗選，2次掃選，粗精礦再選，進入低堿度銅硫分離，精選2次得到銅品位26.68%，回收率80.39%銅精礦；硫品位47.68%，回收率74.82%硫精礦。