非洲某難選高硫銅鋅硫化礦選礦試驗研究

加鍇鍇

（紫金礦業(yè)集團股份有限公司，福建龍巖364200）

我國銅鋅鐵硫化礦通常呈微細粒浸染狀嵌布，相互包裹嚴重，致密共生，難以浮選分離［1-5］。對于嵌布粒度較粗，嵌布關(guān)系較簡單，有用礦物可浮性差異較大的礦石，采用優(yōu)先浮銅再浮鋅的工藝流程進行銅鋅浮選分離；對于礦物組成復雜，銅鋅氧化率較高，共生關(guān)系密切，礦物嵌布粒度極細，單體解離困難的礦石，一般采用混合浮選再分離工藝進行銅鋅浮選分離［6-8］。銅鋅硫化礦石難以浮選分離的原因主要有：①礦物嵌布關(guān)系復雜、單體解離困難；②礦石中的銅、鉛等難免離子對閃鋅礦有活化作用，致使不同礦物可浮性差異不大；③硫化礦礦石表面易氧化、變質(zhì)，即使同一種礦物也存在較大的可浮性差異［9］；④高硫型礦石中黃鐵礦難以抑制，影響產(chǎn)品指標［10-13］。

非洲某銅鋅硫化礦中主要銅礦物為黃銅礦，主要鋅礦物為閃鋅礦。選廠采用一段磨礦、優(yōu)先選銅再選鋅、銅鋅粗精礦再磨后精選的工藝流程處理該礦石。由于原礦中銅礦物嵌布粒度細，且與鋅礦物緊密共生，黃銅礦解離困難。此外，礦石中含有一定量的次生銅礦物，容易氧化釋放出銅離子活化閃鋅礦，導致精礦互含率高，生產(chǎn)指標較差。本研究通過系統(tǒng)的工藝優(yōu)化試驗，在原有流程的基礎(chǔ)上增加了一段銅精選、一段銅掃選和一段鋅掃選，并對藥劑制度進行了優(yōu)化，采用高效的閃鋅礦抑制劑，有效避免了銅離子對閃鋅礦的活化，實現(xiàn)了銅鋅的高效分離。

1 礦石性質(zhì)

原礦化學多元素分析結(jié)果見表1，銅、鋅和硫物相分析結(jié)果見表2、表3和表4。

注：帶“*”單位為g/t。

由表1 可知，礦石中主要金屬元素為銅、鋅、鐵、金、銀；礦石含硫較高，達47.32%。

由表2～4 可知，銅、鋅、硫主要以硫化物形式存在。

進一步研究分析表明，原礦中的主要銅礦物為黃銅礦，含有少量的輝銅礦、銅藍、黝銅礦、硫砷銅礦，銅礦物嵌布粒度較細，主要集中在10～35 μm，且銅礦物與閃鋅礦共生關(guān)系緊密，其次與黃鐵礦連生，極少量銅礦物與碳酸鹽及硅酸鹽礦物連生；鋅礦物為鐵閃鋅礦，粒度集中在10～75 μm，閃鋅礦主要與黃鐵礦連生，連生關(guān)系較為簡單；有害元素As主要以毒砂形式存在，少量存在于硫砷銅礦中；其它硫化物主要是黃鐵礦；脈石礦物主要包括方解石、白云石、菱鐵礦、石英等。

2 試驗結(jié)果分析與討論

2.1 銅粗選條件試驗

2.1.1 抑制劑種類及用量試驗

選取硫酸鋅+亞硫酸鈉、焦亞硫酸鈉為鋅抑制劑（總用量為600 g/t），固定磨礦細度為現(xiàn)場細度P80=75 μm，捕收劑為丁銨黑藥+Z-200（用量分別為40 g/t、40 g/t），進行了銅粗選鋅抑制劑種類比選試驗研究，試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見表5。

由表5 可知，銅粗選試驗中，焦亞硫酸鈉為閃鋅礦抑制劑時，銅粗精礦中Cu 品位和回收率均優(yōu)于亞硫酸鈉+硫酸鋅，分別為2.70%和93.79%，因此，確定銅粗選鋅抑制劑為焦亞硫酸鈉。

固定磨礦細度為P80=75 μm，捕收劑為丁銨黑藥+Z-200（用量分別為 40 g/t、40 g/t），進行焦亞硫酸鈉用量試驗，結(jié)果見圖2。

由圖2 可知，隨著焦亞硫酸鈉用量增加，銅粗精礦中Cu 品位先增加后降低，Cu 回收率基本不變，維持在90%左右；銅粗精礦中Zn回收率先減少后增加，在焦硫酸鈉用量為1 000 g/t時，Zn品位和回收率均處于較低水平。綜合考慮，確定銅粗選焦亞硫酸鈉用量為1 000 g/t。

2.1.2 捕收劑比選及用量試驗

固定磨礦細度為P80=75 μm，抑制劑焦亞硫酸鈉用量為1 000 g/t，進行捕收劑比選試驗，結(jié)果見表6。

由表6 可知，捕收劑比選試驗中，丁基黃藥+2#油為捕收劑時，銅粗精礦中Cu 回收率低于50%，Cu 品位不到2%，浮選效果較差。使用丁銨黑藥或Z-200為單一捕收劑，銅粗精礦中Cu品位和回收率均較高，但銅粗精礦中含Zn 較高。因此，確定銅粗選捕收劑為丁銨黑藥+Z-200，此時，銅粗精礦中Cu 品位和回收率分別為3.94%、90.30%。

固定磨礦細度為P80=75 μm，抑制劑焦亞硫酸鈉用量為1 000 g/t，進行銅粗選捕收劑用量及配比試驗，結(jié)果分別見表7、表8。

由表7 可知，隨著捕收劑總用量下降，銅粗精礦產(chǎn)率和Cu 回收率緩慢降低，Cu 品位緩慢上升。綜合考慮回收率和品位，確定銅粗選捕收劑用量為丁銨黑藥+Z-200=（40+40）g/t。

由表8 可知，固定丁銨黑藥+Z-200 總用量為80 g/t，改變捕收劑配比，銅粗精礦中Cu 回收率基本不變，但鋅損失增加，因此，確定銅粗選捕收劑最佳配比為丁銨黑藥+Z-200=（40+40）g/t。

2.1.3 石灰添加位置及用量試驗

石灰是黃鐵礦的常用抑制劑［14-15］，該礦石中黃鐵礦含量較大，因此，有效地抑制黃鐵礦有利于優(yōu)先選銅試驗粗選產(chǎn)率的穩(wěn)定，而石灰能調(diào)節(jié)礦漿pH，起到抑制黃鐵礦的作用。固定磨礦細度為P80=75 μm，抑制劑焦亞硫酸鈉用量為1 000 g/t，捕收劑丁銨黑藥+Z-200=（40+40）g/t，考察石灰添加位置對黃鐵礦抑制效果的影響，具體試驗流程見圖3，結(jié)果見表9，添加位置試驗加入石灰調(diào)節(jié)pH值為10左右。

由表9 可知，在抑制劑焦亞硫酸鈉之前加入石灰，銅粗精礦產(chǎn)率較大而Cu品位較低，且鋅損失率也較大。其主要原因是焦亞硫酸鈉為強堿弱酸鹽，加入焦亞硫酸鈉之后礦漿的pH 呈弱酸性，不利于銅鋅分離，且黃鐵礦可浮性增加導致粗精礦夾雜嚴重。因此，確定石灰添加位置為抑制劑焦亞硫酸鈉添加前。

在上述最佳條件下，考察石灰用量對黃鐵礦抑制效果的影響，試驗時添加石灰至pH 值為8、9、10、11，結(jié)果見圖4。

由圖4 可知，當?shù)V漿pH 值為10 左右，銅粗精礦中Cu 品位和回收率均較高，繼續(xù)增加礦漿pH 值（即增加石灰用量），銅粗精礦中鋅損失迅速增加，綜合考慮，確定礦漿最佳pH值為10左右。

2.1.4 銅粗精礦再磨細度試驗

粗選精礦的再磨有利于有用礦物與脈石礦物的解離，提高精礦品位，但是再磨過細反而會影響有用礦物的浮選回收。因此，本文進行了銅粗精礦再磨細度試驗，固定銅粗選焦亞硫酸鈉用量為1 000 g/t，丁銨黑藥+Z-200 用量為（40+40）g/t，銅粗精礦精選焦亞硫酸鈉用量為200 g/t，其試驗流程見圖5，結(jié)果見表10。

由表10 可知，隨著再磨細度增加，銅精礦中Cu品位及回收率呈先增加后降低趨勢，銅精礦中鋅雜質(zhì)含量變化不大；再磨細度P80=30 μm 時，可獲得銅精礦中Cu 品位17.95%、Cu 作業(yè)回收率81.87%的試驗指標，因此，確定合理的磨礦細度為P80=30 μm。

2.2 鋅粗選條件試驗

2.2.1 礦漿pH值試驗

以石灰為黃鐵礦抑制劑，硫酸銅為鋅活化劑（用量為200 g/t），PAX（異戊基黃原酸鉀）為鋅捕收劑（用量為70 g/t），開展鋅粗選礦漿pH值條件試驗，試驗流程見圖6，結(jié)果見表11。

由表11 可知，隨著鋅粗選pH 值升高，鋅粗精礦中Zn 品位顯著上升，當pH 為12 時鋅粗精礦中Zn 回收率較高，綜合考慮，確定鋅粗選礦漿pH 值為12。

2.2.2 硫酸銅用量試驗

“抑鋅浮銅”工藝流程中鋅的活化是選鋅的關(guān)鍵，在鋅粗選pH=12 的條件下，考察硫酸銅用量對鋅粗選指標的影響，試驗結(jié)果見表12。

由表12可知，隨著硫酸銅用量的增加，鋅粗精礦中鋅品位先增加后降低，當硫酸銅用量為100 g/t 時，鋅粗精礦回收率指標較好，綜合考慮確定硫酸銅用量為100 g/t。

2.2.3 鋅粗選PAX用量試驗

在鋅粗選pH=12，硫酸銅用量100 g/t 的條件下，進行了PAX用量試驗，試驗結(jié)果見表13。

由表13 可知，隨著PAX 用量增加，鋅粗精礦中Zn品位逐漸降低，Zn回收率緩慢增加，當捕收劑PAX用量為40 g/t 時，鋅粗精礦品位及回收率指標均較好。綜合考慮，確定PAX用量為40 g/t。

2.2.4 鋅粗精礦再磨細度試驗

為了使鋅精礦進一步與脈石解離，提高鋅精礦品位，在鋅粗選pH=12，硫酸銅用量100 g/t，PAX 用量40 g/t的條件下，進行了鋅粗精礦再磨細度試驗，試驗流程見圖7，試驗結(jié)果見表14。

由表14可知，鋅粗精礦不再磨，其粗精礦中Zn品位相對較低，僅為38.50%，再磨細度為P80=44 μm 時，鋅精礦中Zn 品位和回收率最高，分別為47.43%和65.72%。因此，確定鋅粗精礦再磨細度為P80=44 μm。

2.3 閉路試驗

根據(jù)條件試驗結(jié)果，進行全流程閉路試驗，試驗流程見圖8，試驗結(jié)果見表15。

由表15可知，經(jīng)“粗精礦再磨+1粗3精1掃”選銅和選鋅流程，最終可獲得Cu 品位26.03%、含Zn1.72%、Cu 回收率84.02%、Zn 損失率3.29%的銅精礦和Zn 品位44.16%、含Cu2.84%、Zn 回收率90.63%、Cu損失率9.80%的鋅精礦，試驗指標優(yōu)異。

3 結(jié) 論

（1）該難選高硫銅鋅硫化礦Cu 含量為1.30%，Zn含量為2.97%，礦石中主要銅礦物為黃銅礦，嵌布粒度較細，主要集中在10～35 μm；鋅礦物為鐵閃鋅礦，粒度集中在10～75 μm；有害元素As 主要以毒砂形式存在，少量存在于硫砷銅礦中；其它硫化物主要是黃鐵礦；脈石礦物主要包括方解石、白云石、菱鐵礦、石英等。

（2）采用優(yōu)先選銅再選鋅的工藝流程對高硫銅鋅硫化礦進行浮選分離，可獲得Cu 品位26.03%、含Zn1.72%、Cu 回收率84.02%、Zn 損失率3.29%的銅精礦和Zn 品位44.16%、含Cu2.84%、Zn 回收率90.63%、Cu損失率9.80%的鋅精礦，浮選指標較為理想。

（3）試驗采用焦亞硫酸鈉作為鋅的高效抑制劑，降低了難免離子對閃鋅礦的活化；對于部分共生關(guān)系致密，嵌布粒度極細銅鋅礦物，通過超細磨技術(shù)進一步實現(xiàn)了銅鋅單體解離，并搭配合理的工藝流程及藥劑制度，實現(xiàn)銅鋅高效分離。