某復(fù)雜銅硫礦浮選分離與綜合回收試驗(yàn)研究①

周利華

（1.低品位難處理黃金資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 龍巖364000；2.廈門(mén)紫金礦冶技術(shù)有限公司，福建 廈門(mén)361000）

銅硫礦是銅資源開(kāi)發(fā)利用的主要礦石，銅硫分離一直是銅礦物選礦回收的重點(diǎn)和難點(diǎn)［1－3］。石灰是硫化銅礦和黃鐵礦、磁黃鐵礦浮選分離的礦漿pH 調(diào)整劑和抑制劑。石灰在礦漿中水解產(chǎn)生的OH－在黃鐵礦、磁黃鐵礦表面生成親水性薄膜Fe（OH）3，以及在礦物表面生成Ca（OH）2、CaSO4等含鈣礦物，與捕收劑發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附［4］，起到抑制作用。石灰具有使用成本低、生產(chǎn)操作穩(wěn)定等特點(diǎn)，在礦山企業(yè)廣泛使用。但石灰易造成礦漿較高堿性，易導(dǎo)致浮選礦漿管道結(jié)垢和影響尾礦水環(huán)境，還會(huì)對(duì)主金屬銅和貴金屬金、銀有不同程度抑制。相比無(wú)機(jī)抑制劑，有機(jī)抑制劑針對(duì)性強(qiáng)、來(lái)源廣泛，特別是無(wú)毒、環(huán)保，因此，清潔有機(jī)抑制劑的研究近年來(lái)越來(lái)越受到重視［5－6］，也取得了一定成果［7－8］。

某復(fù)雜銅硫礦硫鐵礦含量高，銅硫礦物難以分離，本文在現(xiàn)有工藝流程的基礎(chǔ)上進(jìn)行選礦優(yōu)化試驗(yàn)，著重開(kāi)發(fā)黃鐵礦、磁黃鐵礦清潔高效選擇抑制劑，拉大銅硫礦物可浮性差異，旨在提高銅選礦指標(biāo)，并綜合回收金、銀，為該銅礦資源綜合回收提供理論參考和技術(shù)支撐。

1 試樣性質(zhì)及試驗(yàn)設(shè)備

1.1 試樣性質(zhì)

試樣主要化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1 可知，礦石中可回收的主要元素為銅，金、銀貴金屬可綜合回收。黃銅礦、輝銅礦是主要銅礦物，需最大限度回收；黃鐵礦、磁黃鐵礦可浮性較好，為干擾銅元素回收的主要因素。

表1 試樣主要化學(xué)多元素分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

試樣金屬礦物主要是黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦、黃銅礦，還可見(jiàn)少部分藍(lán)銅礦、磁鐵礦等，脈石礦物主要是石英、長(zhǎng)石、方解石、云母、榍石和石榴石。黃銅礦和輝銅礦為銅的主要賦存礦物，黃鐵礦和磁黃鐵礦為硫鐵礦主要賦存形式；黃銅礦與黃鐵礦、脈石礦物交代共生，還有少量輝銅礦包裹在石英、磁黃鐵礦內(nèi)。原礦礦物組成及相對(duì)含量見(jiàn)表2。銅硫均易上浮進(jìn)入銅精礦中，因此，回收銅礦物的關(guān)鍵在于銅硫分離，降低銅精礦中黃鐵礦和磁黃鐵礦含量，以保證銅精礦品質(zhì)。

表2 原礦礦物組成及相對(duì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))/%

該礦石中金主要為銀金礦，還有少量自然金，主要賦存在黃鐵礦中，部分分布在黃銅礦、輝銅礦中，少量分布在脈石中；銀礦物主要是碲銀礦、輝銀礦、金銀礦，還有少量自然銀、硫銅鉍銀礦、輝銅銀礦和銀黝銅礦。銀礦物與黃銅礦、輝銅礦密切共生，部分與黃鐵礦、磁黃鐵礦相互連生。

礦石中銅主要為硫化銅礦物，輝銅礦和黃銅礦為銅元素主要礦物形式，這部分銅礦物可浮性較好，容易通過(guò)浮選的方法回收。礦樣中銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 礦石中銅的物相分析結(jié)果

試驗(yàn)用純礦物由該礦采場(chǎng)挑選而得。

1.2 試驗(yàn)藥劑和設(shè)備

試驗(yàn)用磨礦設(shè)備為XMB－Φ200×240 棒磨機(jī)，浮選采用XFD 型系列單槽浮選機(jī)、XFG 型系列掛槽浮選機(jī)和XFG 型系列掛槽浮選機(jī)。浮選試驗(yàn)藥劑有Z-200、BK905、LP－01、乙黃藥、氧化鈣、腐殖酸鈉、羧化殼聚糖、巰基乙酸等，其中Z-200、BK905、LP－01 為工業(yè)級(jí)藥劑，其他為分析純藥劑。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)方案的選擇與試驗(yàn)方法

硫化銅礦物具有較好的天然可浮性，浮選是目前國(guó)內(nèi)外處理該類(lèi)礦石的主要方法，銅硫礦物浮選工藝包括“銅硫混浮-銅硫分離”和“銅優(yōu)先浮選”［9－10］?；旌细∵x工藝銅硫分離較困難，硫精礦常含銅較高，降低銅回收率，生產(chǎn)上“銅優(yōu)先浮選”更為廣泛。該礦石現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)以石灰為pH 調(diào)整劑和硫抑制劑，經(jīng)“一粗兩精三掃”流程得到單一銅精礦，本次試驗(yàn)未進(jìn)行選硫試驗(yàn)研究。粗選為pH＝11 的高堿工藝，伴生金銀回收利用率低。為提高銅硫分選效果，提高銅金銀綜合回收率，本文著重研究低堿工藝下黃鐵礦和磁黃鐵礦抑制劑，最大限度加強(qiáng)伴生金銀的回收。浮選原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 銅優(yōu)先浮選原則流程

實(shí)際礦物試驗(yàn)開(kāi)發(fā)適合于該礦石性質(zhì)的選礦藥劑制度和工藝，著重考察有機(jī)抑制劑羧化殼聚糖在銅硫分離中的抑制效果；純礦物試驗(yàn)考察羧化殼聚糖對(duì)礦石中主要礦物輝銅礦、黃銅礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦浮選的影響，純礦物試驗(yàn)用量3 g。

2.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

合適的磨礦細(xì)度為銅礦物解離和選礦成本控制的最佳平衡點(diǎn)。固定Z-200 用量60 g／t，在pH ＝11 的礦漿環(huán)境下，進(jìn)行了磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖2。礦石中硫化銅礦物單體解離度較粗，磨礦細(xì)度增加銅精礦品位先增加后降低，磨礦細(xì)度達(dá)到－74 μm 粒級(jí)占65%后回收率增加不明顯，－74 μm 粒級(jí)占65%條件下銅礦物解離狀況較好，綜合考慮磨礦電耗成本及銅資源回收效率，該磨礦細(xì)度為最佳且與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)相一致。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)銅浮選的影響

2.3 調(diào)整劑硫化鈉用量試驗(yàn)

礦石中氧化礦含量15.15%，礦石氧化率較高，這部分氧化銅礦不易回收，從而影響銅回收率，常用硫化鈉活化的方法提高氧化礦選礦回收率。磨礦細(xì)度－74 μm粒級(jí)占65%，Z-200 用量60 g／t 條件下，進(jìn)行了調(diào)整劑硫化鈉用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3 可知，硫化鈉用量在800 g／t 時(shí)，銅回收率達(dá)到峰值。針對(duì)該礦礦石性質(zhì)，使用硫化鈉能硫化部分氧化銅礦石，活化和改善銅浮選效果。

圖3 硫化鈉用量對(duì)銅浮選的影響

2.4 抑制劑種類(lèi)及用量試驗(yàn)

清潔有機(jī)抑制劑應(yīng)用于抑制硫鐵礦方面的開(kāi)發(fā)成為一個(gè)重要趨勢(shì)［11］。磨礦細(xì)度－74 μm 粒級(jí)占65%，硫化鈉用量800 g／t、Z-200 用量60 g／t，研究了抑制劑種類(lèi)和用量對(duì)該礦石銅硫浮選的影響，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4 可知，羧化殼聚糖對(duì)銅金銀選別效果較好，穩(wěn)定銅選礦指標(biāo)基礎(chǔ)上提升金銀綜合回收，“石灰＋羧化殼聚糖”組合使用效果更好，降低了礦漿pH 值，金礦物以黃鐵礦包裹金為主，金回收率提升較為明顯。

表4 抑制劑種類(lèi)和用量對(duì)銅、金、銀浮選的影響

2.5 新工藝閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上選擇最佳工藝條件并確定精選和掃選條件，進(jìn)行了全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)藥劑制度和工藝流程見(jiàn)圖4，閉路試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。新工藝閉路試驗(yàn)獲得銅精礦含銅24.63%、含金3.41 g／t、含銀952.05 g／t，銅金銀回收率分別為84.45%、32.58%、75.70%。相比現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)原工藝，穩(wěn)定和提高主金屬銅選礦指標(biāo)基礎(chǔ)上，金銀選礦綜合回收率提升較大，在低堿礦漿環(huán)境下能較好改善伴生金的可浮性，部分解離金和含金硫化礦物得到綜合回收。

圖4 新工藝閉路試驗(yàn)流程

表5 新工藝閉路試驗(yàn)結(jié)果

2.6 羧化殼聚糖對(duì)純礦物浮選的影響

該銅硫礦銅資源的回收關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)在于輝銅礦、黃銅礦和黃鐵礦、磁黃鐵礦的浮選分離。羧化殼聚糖與輝銅礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦作用后其浮選回收率會(huì)發(fā)生變化。在pH＝8.5、Z-200 用量20 mg／L、羧化殼聚糖用量250 mg／L 條件下，研究了羧化殼聚糖對(duì)這4 種純礦物的選擇性抑制性能，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6 可知，羧化殼聚糖作用于礦物表面后，黃鐵礦和磁黃鐵礦浮選回收率降低明顯，輝銅礦、黃銅礦回收率變化較小，可見(jiàn)羧化殼聚糖對(duì)礦物具有選擇性抑制作用，有利于該種復(fù)雜銅硫礦的高效分離。

表6 羧化殼聚糖作用前后單礦物回收率對(duì)比

3 結(jié) 語(yǔ)

1）某銅硫礦中主要金屬礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦和黃銅礦，黃銅礦和輝銅礦為回收銅的主要礦物，黃鐵礦和磁黃鐵礦為主要干擾礦物，黃鐵礦為金礦物主要載體礦物，部分金賦存在黃銅礦和輝銅礦中，銀主要賦存于黃銅礦和輝銅礦，部分被包裹于黃鐵礦中。

2）清潔有機(jī)抑制劑羧化殼聚糖為硫鐵礦較好的抑制劑，對(duì)銅硫具有高效選擇性抑制作用，硫化鈉活化部分氧化銅礦后，石灰＋羧化殼聚糖組合使用后，粗選pH值由11 降到8.5，浮選閉路試驗(yàn)可得到含銅24.63%、含金3.41 g／t、含銀952.05 g／t，銅回收率84.45%、金回收率32.58%、銀回收率75.70%的銅精礦。

3）羧化殼聚糖的使用改善了礦石浮選環(huán)境，能降低礦漿浮選pH 值，具有清潔高效抑制的特點(diǎn)，穩(wěn)定并提高銅選礦指標(biāo)的同時(shí)，礦石中貴金屬金銀礦物得到高效綜合回收。